Hvad Er Vira?

{h1}

Virusser er mikroskopiske parasitter, der mangler evnen til at trives og reproduceres uden for et værtsorgan.

Virus er mikroskopiske parasitter, generelt meget mindre end bakterier. De mangler evnen til at trives og reproducere uden for et værtsorgan.

Overvejende har vira et ry for at være årsagen til smitte. Udbredte begivenheder om sygdom og død har uden tvivl styrket et sådant omdømme. 2014-udbruddet af Ebola i Vestafrika og 2009 H1N1 / svineinfluenza pandemien (et udbredt globalt udbrud) vil sandsynligvis komme i tankerne. Selv om sådanne vira helt sikkert er fede fjender for forskere og medicinske fagfolk, har andre af deres ilk været instrumental som forskningsværktøjer; fremme forståelsen af ​​basale cellulære processer, såsom mekanikerne for proteinsyntese og selve vira.

Opdagelse

Hvor meget mindre er de fleste vira i forhold til bakterier? En hel del. Med en diameter på 220 nanometer er mæslens virus omkring 8 gange mindre end E coli bakterie. Ved 45 nm er hepatitisviruset ca. 40 gange mindre end E coli. For en følelse af, hvor lille dette er, giver David R. Wessner, professor i biologi ved Davidson College, en analogi i en artikel i 2010, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Education: Polio-viruset, 30 nm på tværs, er ca. 10.000 gange mindre end et saltkorn. Sådanne forskelle i størrelse mellem vira og bakterier tilvejebragte den kritiske første ledtråd af den tidligere eksistens.

Mod slutningen af ​​det 19. århundrede kunne forestillingen om, at mikroorganismer, især bakterier, forårsage sygdom var veletableret. Forskere, der kiggede på en foruroligende sygdom i tobak - tobaksmosaiksygdommen - var dog noget stumpet af årsagen.

I et 1886-forskningsskrift med titlen "Hvad angår Mosaic Disease of Tobacco", offentliggjorde Adolf Mayer, en tysk kemiker og landbrugsforsker resultaterne af sine omfattende forsøg. Især fandt Mayer, at da han knustede op inficerede blade og injicerede den skadelige saft ind i blodårerne af sunde tobaksplade, resulterede det i sygdommens gullige flekkende og misfarvningskarakteristika. Mayer påstod korrekt, at det, der forårsagede tobaksmosaik sygdom var i den blade saft. Men mere konkrete resultater undgik ham. Mayer følte sikker på, at hvad som helst, der forårsagede sygdommen, var af bakteriel oprindelse, men han var ude af stand til at isolere det sygdomsfremkaldende middel eller identificere det under et mikroskop. Han kunne heller ikke genskabe sygdommen ved at injicere sunde planter med en række kendte bakterier.

I 1892 gentog en russisk studerende ved navn Dmitri Ivanovsky i hovedsagen Mayer's juicing eksperimenter, men med en smule vridning. Ifølge en artikel fra 1972, der blev offentliggjort i tidsskriftet Bacteriological Reviews, passerede Ivanovsky saften fra inficerede blade gennem et Chamberland filter, et filter, der var fint nok til at fange bakterier og andre kendte mikroorganismer. På trods af sigtningen forblev det flydende filtrat smittende, hvilket tyder på et nyt stykke til puslespillet; uanset hvad der forårsagede sygdommen var lille nok til at passere gennem filteret. Imidlertid konkluderede Ivanovsky også, at årsagen til tobaksmosaik sygdom var bakteriel, hvilket tyder på, at filtratet "indeholdt enten bakterier eller et opløseligt toksin." Det var først i 1898, da tilstedeværelsen af ​​vira blev anerkendt. Den hollandske forsker Martinus Beijerinck, samtidig med at han bekræftede Ivanovskijs resultater, foreslog, at årsagen til tobaksmosaik sygdom ikke var bakteriel, men en "levende flydende virus", der henviser til det ved det nu forældede udtryk, "filtrerbar virus".

Eksperimenterne af Ivanovsky, Beijerinck og andre, der fulgte kun pegede på forekomsten af ​​vira. Det ville tage et par årtier, før nogen faktisk så en virus. Ifølge en artikel fra 2009, der blev offentliggjort i tidsskriftet Clinical Microbiology Reviews, blev elektronikmikroskopet udviklet i 1931 af tyske forskere Ernst Ruska og Max Knoll, den første virus kunne visualiseres med den nye højopløsnings teknologi. Disse første billeder taget af Ruska og kolleger i 1939 var af tobaksmosaikviruset. Således blev opdagelsen af ​​vira fuld cirkel.

Dette digitalt farvede billede viser H1N1 influenzaviruset under et transmissionselektronmikroskop. I 2009 forårsagede denne virus (såkaldt svineinfluenzaen) en pandemi, og det antages at have dræbt 200,00 mennesker over hele verden.

Dette digitalt farvede billede viser H1N1 influenzaviruset under et transmissionselektronmikroskop. I 2009 forårsagede denne virus (såkaldt svineinfluenzaen) en pandemi, og det antages at have dræbt 200,00 mennesker over hele verden.

Kredit: National Institute of Allergies and Infectious Diseases (NIAID)

Struktur

Virus virker på grænserne af hvad der betragtes som liv. På den ene side indeholder de nøgleelementerne, der udgør alle levende organismer: nukleinsyrer, DNA eller RNA (en given virus kan kun have den ene eller den anden). På den anden side mangler vira evnen til uafhængigt at læse og handle på informationen indeholdt i disse nukleinsyrer.

"En minimal virus er en parasit, der kræver replikation (gør flere kopier af sig selv) i en værtscelle," sagde Jaquelin Dudley, professor i molekylærbiovidenskab ved University of Texas i Austin. "Virusen kan ikke reproducere sig selv uden for værten, fordi den mangler det komplicerede maskineri, som en [vært] celle har." Værtsens cellulære maskiner gør det muligt for virus at producere RNA fra deres DNA (en proces kaldet transskription) og at opbygge proteiner baseret på instruktionerne kodet i deres RNA (en proces kaldet translation).

Når en virus er fuldstændig samlet og i stand til infektion, er den kendt som en virion.Ifølge forfatterne af "Medical Microbiology 4th Ed." (University of Texas Medical Branch i Galveston, 1996) består strukturen af ​​en simpel virion af en indre nukleinsyrekern omgivet af et ydre hylster af proteiner kendt som capsidet. Capsider beskytter virale nukleinsyrer fra at blive tygget op og ødelagt af specielle værtscelle enzymer kaldet nucleaser. Nogle vira har et andet beskyttende lag kendt som konvolutten. Dette lag er sædvanligvis afledt fra en membrans cellemembran; små stjålne bits, der er modificeret og repurposed for viruset at bruge.

Det DNA eller RNA, der findes i kernen af ​​virussen, kan være enkeltstrenget eller dobbeltstrenget. Det udgør genomet eller summen af ​​en viruss genetiske information. Virale genomer er generelt små i størrelse, der kun koder for essentielle proteiner, såsom capsidproteiner, enzymer og proteiner, der er nødvendige til replikation i en værtscelle.

Fungere

Virusets eller virions primære rolle er at "levere dets DNA eller RNA genom til værtscellen, således at genomet kan udtrykkes (transkriberes og translateres) af værtscellen" ifølge "medicinsk mikrobiologi."

For det første skal vira få adgang til indersiden af ​​en værts krop. Åndedrætspassager og åbne sår kan fungere som gateways for virus. Nogle gange giver insekter indgangstilstanden. Visse vira vil sætte en tur i et insekts spyt og komme ind i værtsens krop, efter at insektet bider. Ifølge forfatterne af "Molecular Biology of the Cell, 4th Ed" (Garland Science, 2002) kan sådanne vira replikere inden for både insekt- og værtsceller, hvilket sikrer en jævn overgang fra den ene til den anden. Eksempler er de vira, der forårsager gul feber og dengue feber.

Viruser vil derefter binde sig til værtscelleoverflader. De gør det ved at genkende og binde til celleoverfladereceptorer, som to sammenlåsende puslespil. Mange forskellige vira kan binde til den samme receptor, og en enkelt virus kan binde forskellige celleoverfladereceptorer. Mens vira bruger dem til deres fordel, er celleoverfladereceptorer rent faktisk designet til at betjene cellen.

Når en virus binder til værtscelleoverfladen, kan den begynde at bevæge sig over værtscelle yderside eller membran. Der er mange forskellige indgangsmetoder. HIV, et virus med en konvolut, sikringer med membranen og skubbes igennem. En anden indhyllet virus, influenzavirusen, er opslugt af cellen. Nogle ikke-indhyllede vira, såsom polio-virus, skaber en porøs indgangskanal og hylster gennem membranen.

En gang indeni frigiver vira deres genomer og forstyrrer eller kaprer også forskellige dele af det cellulære maskineri. Virale genomer direkte værtsceller til i sidste ende producere virale proteiner (mange gange stopper syntesen af ​​ethvert RNA og proteiner, som værtscellen kan bruge). I sidste ende sætter vira dækket i deres favør, både inde i værtscellen og i værten selv ved at skabe forhold, der giver dem mulighed for at sprede sig. For eksempel, når der lider af forkølelse, udsender en nyser 20.000 dråber indeholdende rhinovirus- eller coronaviruspartikler ifølge "Molecular Biology of the Cell". Når du rører eller trækker vejret ind i dråberne, er det bare nødvendigt at få en forkølelse.

En mikroskopisk visning af Ebola-viruset.

En mikroskopisk visning af Ebola-viruset.

Kredit: CDC / Cynthia Goldsmith / Public Health Image Library

Nye opdagelser

Forståelse af forholdet mellem vira begyndte med at notere ligheder i størrelse og form, om vira indeholdt DNA eller RNA, og i hvilken form. Med bedre metoder til at sekvensere og sammenligne virale genomer, og med den konstante tilstrømning af nye videnskabelige data bliver det, vi ved om vira og deres historier, konstant finjusteret.

Indtil 1992 var ideen om, at vira var meget mindre end bakterier, med små genomer taget for givet. Det år opdagede forskere en bakterieagtig struktur inden for nogle amoebæer i et vandkølingstårn, ifølge Wessner. Som det viser sig, hvad de opdagede, var ikke en bakterieart, men en meget stor virus, som de kaldte Mimivirus. Virusen er omkring 750 nm og kan også have de samme farvningsegenskaber som gram-positive bakterier. Dette blev efterfulgt af opdagelsen af ​​andre store vira som Mamavirus og Megavirus.

"Det vides ikke, hvordan disse store vira udviklede sig," sagde Dudley og henviste til dem som "elefanterne" af virusverdenen. "De kan være degenererede celler, som er blevet parasitter af andre celler (Mimiviruses inficerer amoeba), eller de kan være mere typiske vira, der fortsætter med at erhverve yderligere værtsgener," tilføjede hun. Mimiviruses kræver en værtens cellulære maskiner til at producere proteiner, ligesom andre mindre vira. Imidlertid indeholder deres genom stadig mange rester af gener forbundet med oversættelsesprocessen. Det er muligt, at Mimiviruses måske engang har været uafhængige celler. Eller de kunne bare have erhvervet og akkumuleret nogle værtsgener, skrev Wessner.

Sådanne opdagelser giver nye spørgsmål og åbner nye forskningsveje. I fremtiden kan disse undersøgelser give svar på grundlæggende spørgsmål om virusets oprindelse, hvordan de nåede deres nuværende parasitiske tilstand, og om vira skulle indgå i livets træ.

Yderligere ressourcer

  • University of Utah Health Sciences: Cell størrelse og skala
  • Internationalt udvalg for virusets taxonomi
  • Natur Uddannelse: Opdagelse af Giant Mimivirus


    Video Supplement: 17 Opsæt schedulering af virusscan og hvad der skal gøres ved indfangne vira.




    DA.WordsSideKick.com
    All Rights Reserved!
    Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

    © 2005–2019 DA.WordsSideKick.com