Wirusy to bezwzględne wewnątrzkomórkowe pasożyty, o budowie niekomórkowej, które mogą się replikować (rozmnażać) jedynie w komórce gospodarza (bakterii, roślin, zwierząt, człowieka). Podstawowym celem każdego wirusa jest bezpieczne dostarczenie genomu do miejsca jego replikacji w komórce gospodarza. Z biologicznego punktu widzenia mikroorganizmów tych nie można klasyfikować ani jako organizm żywy, ani nieożywiony, gdyż posiadają one cechy charakterystyczne dla obydwu tych grup.
Budowa wirusa
Zdolna do replikacji w żywej komórce gospodarza, pojedyncza zakaźna cząstka wirusa to wirion. Zbudowany jest on zwykle z genomu, tj. kwasu nukleinowego (RNA lub DNA), który chroniony jest przez białkową otoczkę zwaną kapsydem.
Rysunek 1. Podział wirusów ze względu na symetrię kapsydu
Kompleks, w skład którego wchodzi wirusowy kwas nukleinowy i kapsyd to nukleokapsyd.
Kapsyd jest złożony z tzw. kapsomerów, tj. oligomerów zbudowanych z 5 – 6 cząsteczek białek (należących do jednego lub, częściej, kilku rodzajów). Liczba kapsomerów jest cechą taksonomiczną! (Rys. 1)
Rozmiary poszczególnych wirusów mieszczą się w przedziale 20 – 400 nm.
Ciekawostka
Niekiedy nukleokapsyd może posiadać również dodatkową, będącą fragmentem błony plazmatycznej komórki gospodarza, otoczkę lipidowo-białkową z przenikającymi na zewnątrz wypustkami białek wirusowych (peplomery). Na podstawie tego, czy wirus posiada otoczkę czy jej nie ma, dzielimy je na:
- Wirusy otoczkowe
- Wirusy bezotoczkowe
Genomy wirusów
Genomy wirusów:
- kodują zwykle od czterech do kilkuset genów
- nie zawierają rejonów niekodujących
- niektóre sekwencje kodujące mogą się pokrywać
- mogą zawierać tylko jeden rodzaj kwasu nukleinowego (RNA albo DNA)
Rysunek 2. Podział genów wirusowych.
Genom wirusów DNA stanowi jednoniciowy (ssDNA) lub dwuniciowy (dsDNA) łańcuch polinukleotydowy przybierający formę liniową, bądź kulistą. Wszystkie wirusy DNA, z wyjątkiem parwowirusów, posiadają dsDNA.
Z kolei wirusy RNA mogą zawierać jedną lub kilka nici jednoniciowego (ssRNA) lub dwuniciowego (dsRNA) RNA. W większości poznane do tej pory wirusy charakteryzują się jednoniciowym kwasem rybonukleinowym (ssRNA). Wyjątek stanowią reowirusy.
Jednoniciowy RNA może mieć polarność dodatnią albo ujemną. RNA o dodatniej polarności pełni od razu funkcję informacyjnego RNA (mRNA). Natomiast RNA o polarności ujemnej musi zostać przepisane na nić komplementarną z udziałem specyficznej wirusowej replikazy.
Rodzaj kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), liczba jego nici (jedno- bądź dwuniciowy) i polarność genomu wirusowego stanowią podstawę klasyfikacji Baltimore (nazwa pochodzi od nazwiska twórcy tego systemu, tj. David Baltimore) dzielącej wirusy zwierzęce na 7 różnych grup (rys.3)
Grupa I jest reprezentowana przez wirusy zawierające dwuniciowe DNA. Syntetyzują one mRNA poprzez transkrypcję matrycowej nici DNA. Są to głównie wirusy z rodziny Herpesviridae, Adenoviridae, Papillomavirus.
Grupa II obejmuje wirusy posiadające jedną nic kwasu deoksyrybonukleinowego, która najpierw ulega konwersji do nici dwuniciowej i dopiero potem jest wykorzystywana jako nić matrycowa w procesie replikacji. Należą tu wirusy z rodziny Paroviridae.
Dwuniciowe RNA posiadają głównie reowirusy będące przedstawicielami grupy III. Syntetyzują one mRNA poprzez transkrypcję dsRNA.
Do grupy IV należą wirusy zawierające jednoniciowe RNA o polarności dodatniej, a więc tak jak wspomniano powyżej, wykorzystują one swój materiał genetyczny bezpośrednio jako mRNA. Do grupy tej zaliczamy takie rodziny jak: Picornaviridae, Flaviviridae, Togaviridae, Coronaviridae.
Grupę V stanowią wirusy posiadające ssRNA o ujemnej polarności, a więc nić ta musi zostać przepisana do kopii o polarności dodatniej, która to będzie pełniła funkcję mRNA. Należą tu wirusy z rodzin: Rhabdoviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae.
Z kolei grupy VI i VII obejmują wirusy ulegające odwrotnej transkrypcji. Do grup tych są zaliczane zarówno wirusy DNA jak i RNA, a ich wspólną cechą jest to, iż DNA jest syntetyzowane w procesie odwrotnej transkrypcji. Są to głównie retro- i hepadnawirusy należące, odpowiednio, do VI i VII grupy.
Rysunek 3. Klasyfikacja wirusów wg Baltimore
Produktem translacji RNA jest zwykle pojedyncze białko (poliproteina), która następnie jest przecinana przez szereg różnych enzymów do określonych białek wirusowych.