Viral morfologi
Virus i alla former och storlekar består av en kärna av nukleinsyra, en yttre proteinbeläggning eller kapsid och ibland ett yttre hölje.
Lärandemål
Beskriv förhållandet mellan virusgenom, capsid och hölje
Nyckelresultat
Nyckelpunkter
- Virus klassificeras i fyra grupper baserat på form: filamentösa, isometriska (eller isosaedriska), hölje samt huvud och svans.
- Många virus fäster sig vid sina värdceller för att underlätta penetrationen av cellmembranet, vilket möjliggör deras replikation inuti cellen.
- Nej omslutna virus kan vara mer motståndskraftiga mot förändringar i temperatur, pH och vissa desinfektionsmedel än omslutna virus.
- Virusets kärna innehåller det lilla enkel- eller dubbelsträngade genomet som kodar för de proteiner som viruset inte kan få från värdcellen.
Nyckelbegrepp
- kapsid: Det yttre proteinhöljet hos ett virus
- hölje: En omslutande struktur eller ett hölje, t.ex. ett membran
- filamentös: Har formen av trådar eller filament
- isometrisk: Av, eller är ett geometriskt system med tre lika axlar som ligger i rät vinkel mot varandra (särskilt inom kristallografi)
Viral morfologi
Virus är acellulära, vilket innebär att de är biologiska enheter som inte har någon cellulär struktur. Därför saknar de de flesta av cellernas komponenter, såsom organeller, ribosomer och plasmamembran. En virion består av en nukleinsyrakärna, en yttre proteinbeläggning eller capsid och ibland ett yttre hölje av protein- och fosfolipidmembran som härrör från värdcellen. Kapsidet består av proteinunderenheter som kallas capsomerer. Virus kan också innehålla ytterligare proteiner, t.ex. enzymer. Den tydligaste skillnaden mellan medlemmarna i virusfamiljerna är deras morfologi, som är ganska varierande. En intressant egenskap hos virusens komplexitet är att värdens och virionernas komplexitet inte är korrelerade. Några av de mest invecklade virionstrukturerna observeras hos bakteriofager, virus som infekterar de enklaste levande organismerna: bakterier.
Morfologi
Exempel på ett virus som fäster vid sin värdcell: KSHV-viruset binder till xCT-receptorn på ytan av mänskliga celler. Denna fastsättning gör det möjligt att senare penetrera cellmembranet och replikera inuti cellen.
Virus finns i många former och storlekar, men dessa är konsekventa och distinkta för varje virusfamilj. I allmänhet klassificeras virusens former i fyra grupper: filamentösa, isometriska (eller ikosaedriska), omslutna samt huvud och svans. Filamentösa virus är långa och cylindriska. Många växtvirus är filamentösa, däribland TMV (tobaksmosaikvirus). Isometriska virus har ungefär sfäriska former, till exempel poliovirus och herpesvirus. Höljda virus har membran som omger kapsiderna. Djurvirus, t.ex. hiv, är ofta omslutna. Huvud- och svansvirus infekterar bakterier. De har ett huvud som liknar icosaedriska virus och en svansform som filamentösa virus.
Många virus använder någon form av glykoprotein för att fästa vid sina värdceller via molekyler på cellen som kallas virusreceptorer. För dessa virus är fästningen ett krav för att senare kunna tränga igenom cellmembranet, så att de kan slutföra sin replikation inuti cellen. De receptorer som virus använder är molekyler som normalt finns på cellytor och som har sina egna fysiologiska funktioner. Virus har helt enkelt utvecklats för att använda sig av dessa molekyler för sin egen replikation.
Totalt sett säger virionens form och närvaron eller frånvaron av ett hölje oss inte mycket om vilken sjukdom viruset kan orsaka eller vilka arter det kan infektera, men de är ändå användbara medel för att påbörja virusklassificeringen. Bland de mest komplexa virioner som är kända har T4-bakteriofagen, som infekterar Escherichia coli-bakterien, en svansstruktur som viruset använder för att fästa vid värdcellerna och en huvudstruktur som rymmer dess DNA. Adenovirus, som är ett icke-höljt djurvirus som orsakar luftvägssjukdomar hos människor, använder glykoproteinpiggar som sticker ut från dess kapsomerer för att fästa vid värdcellerna. Till de icke-höljda virusen hör också de som orsakar polio (poliovirus), plantarvårtor (papillomvirus) och hepatit A (hepatit A-virus).
Exempel på virusformer: Virus kan vara antingen komplexa till formen eller relativt enkla. Den här figuren visar tre relativt komplexa virioner: bakteriofagen T4, med sin DNA-innehållande huvudgrupp och svansfibrer som fäster vid värdceller, adenovirus, som använder spikar från sitt kapsid för att binda till värdceller, och hiv, som använder glykoproteiner inbäddade i sitt hölje för att binda till värdceller.
Utvecklade virioner som hiv består av nukleinsyra och kapsidproteiner som är omgiven av ett fosfolipiddubbelskiktshölje och dess associerade proteiner. Glykoproteiner som är inbäddade i virushöljet används för att fästa vid värdceller. Andra höljeproteiner omfattar matrisproteiner som stabiliserar höljet och som ofta spelar en roll vid sammansättningen av avkommavirioner. Kycklingkoppor, influensa och påssjuka är exempel på sjukdomar som orsakas av virus med kuvert. På grund av höljets bräcklighet är icke-höljda virus mer motståndskraftiga mot förändringar i temperatur, pH och vissa desinfektionsmedel än vad höljda virus är.
Typer av nukleinsyror
I motsats till nästan alla levande organismer som använder DNA som sitt genetiska material, kan virus använda antingen DNA eller RNA. Viruskärnan innehåller virusets genom eller totala genetiska innehåll. Virusgenomerna tenderar att vara små och innehåller endast de gener som kodar för proteiner som viruset inte kan få från värdcellen. Detta genetiska material kan vara enkel- eller dubbelsträngat. Det kan också vara linjärt eller cirkulärt. Medan de flesta virus innehåller en enda nukleinsyra har andra genom som har flera, så kallade segment.
I DNA-virus styr virus-DNA:t värdcellens replikationsproteiner att syntetisera nya kopior av virusgenomet och att transkribera och översätta detta genom till virusproteiner. DNA-virus orsakar sjukdomar hos människor, t.ex. vattkoppor, hepatit B och vissa könssjukdomar, t.ex. herpes och genitala vårtor.
RNA-virus innehåller endast RNA som sitt genetiska material. För att replikera sina genom i värdcellen kodar RNA-virus för enzymer som kan replikera RNA till DNA, vilket värdcellen inte kan göra. Dessa RNA-polymerasenzymer är mer benägna att göra kopieringsfel än DNA-polymeraser och gör därför ofta fel under transkriptionen. Av denna anledning förekommer mutationer i RNA-virus oftare än i DNA-virus. Detta gör att de förändras och anpassar sig snabbare till sin värd. Mänskliga sjukdomar som orsakas av RNA-virus är bland annat hepatit C, mässling och rabies.