Virus

Hierdie artikel is gemoeid met die virus as aansteeklike biologiese partikel; vir ander gebruike van de woord sien Virus (dubbelsinnig).

Virus
Die MI-virus
Virusklassifikasie
(geen rang):	Virus
Groepe
I: dsDNA-virus II: ssDNA-virus III: dsRNA-virus IV: (+)ssRNA-virus V: (-)ssRNA-virus VI: ssRNA-RT-virus VII: dsDNA-RT-virus

'n Virus is 'n mikroskopiese parasiet wat selle in biologiese organismes besmet. Virusse is vaste intrasellulêre parasiete; Hulle kan slegs voortplant deur ander selle in te neem en te beheer aangesien hulle op sigself nie die vermoë besit om onafhanklik voort te plant nie. Die term virus verwys gewoonlik na daardie partikels wat eukariote (veelsellige organismes en baie enkelselorganismes) besmet, terwyl die term bakteriofaag verwys na daardie wat prokariote (bakterieë en bakterie-agtige organismes) besmet.

Die partikels dra tipies 'n klein hoeveelheid nukleîensuur (hetsy DNS of RNS of beide) wat omring word deur 'n beskermende laag wat uit proteïene, lipiede, glikoproteïene of 'n kombinasie daarvan bestaan. 'n Belangrike feit is dat die virus se genetiese kode nie alleen vir die proteïene (wat benodig word om sy genetiese materiaal te verpak) voorsiening maak nie, maar ook vir die proteïene wat die virus gedurende sy lewensiklus benodig (die term lewensiklus word hier losweg gebruik aangesien dit onseker is of virusse wel as lewende organismes beskou kan word).

Oorsprong en ontstaan

Die oorsprong van virusse is nie geheel en al duidelik nie en daar is waarskynlik nie 'n enkele meganisme wat die ontstaan van alle virusse kan verduidelik nie. Sommige kleiner virusse wat slegs 'n paar gene het mag dalk hul oorsprong hê uit hulle gasheer-organismes. Hulle genetiese materiaal kan afgelei wees van die oordraagbare elemente soos plasmiede en transposone. Virusse met 'n groot genoom is moontlik verkleinde mikrobes wat 'n simbiotiese verwantskap met die gasheer organismes ontwikkel het wat dit moontlik gemaak het om van die gene af te skud wat nodig sou wees vir 'n bestaan onafhanklik van die gasheer.

Ander aansteeklike partikels wat selfs 'n nog eenvoudiger struktuur as virusse het sluit in viroïede, virusoïede en prione.

Geskiedenis

Reeds in 1892 het die Russiese bioloog Dmitry Ivanowsky met behulp van filtrasie-eksperimente bewys dat daar infektiewe organismes bestaan wat baie kleiner as bakterieë is. Hierdie organismes het 8 jaar later die naam virus gekry, die Latynse woord vir "gif". Dit het gou duidelik geword dat virusse nie "infektiewe oplossings" was, soos aanvanklik vermoed is nie, maar dat hulle uit baie klein partikels bestaan wat oor die vermoë beskik om plante en diere te infekteer, en siektes te veroorsaak.

In die vroeë dertigerjare is bewys dat daar ook virusse bestaan wat bakterieë kan infekteer. Hierdie virusse word bakteriofage genoem. Aanvanklik was plantvirusse die belangrikste studieonderwerp, hoofsaaklik omdat hulle maklik en in groot hoeveelhede geïsoleer kon word. 'n Belangrike deurbraak was die kristallisering van die tabak-mosaïekvirus deur Stanley in 1935.

Die ingebruikneming van die elektronmikroskoop in die vroeë veertigerjare was nog 'n deurbraak, want daarna was dit vir die eerste keer moontlik om hierdie geheimsinnige en soms baie gevaarlike organismes van nader te beskou. 'n Ewe belangrike mylpaal het later in dieselfde dekade gekom toe dit vir die eerste keer moontlik geword het om dierevirusse op groot skaal in weefselkultuur in 'n laboratorium te kweek. Hierdie deurbraak was van deurslaggewende belang in entstofontwikkeling.

Gedurende die laaste vier dekades het kennis oor virusse geweldig uitgebrei. 'n Belangrike rede hiervoor is die groot rol wat bakteriofage in navorsing in die molekulêre biologie gespeel het.

Grootte, struktuur en anatomie

Viruspartikels bestaan uit 'n nukleîensuur genoom wat óf uit DNS óf RNS bestaan in 'n dubbel- of enkelstring met 'n positiewe of negatiewe sin. Dit word omhul deur 'n beskermende laag proteïene wat 'n kapsied genoem word. Die viruskapsied mag of sferies of spiraalvormig wees en bestaan uit proteïene wat deur die virusgenoom gekodeer is. In spiraalvirusse bind die kapsied proteïen direk aan die virusgenoom. In die geval van die maselsvirus byvoorbeeld bind een nukleokapsied proteïen met ses RNS-basisse om 'n spiraal van ongeveer 1.3 mikrometer lank te vorm.

Hierdie proteïen-en-nukleîensuurkompleks word die nukleokapsied genoem en in die geval van die maselsvirus word dit toegevou in 'n lipiedskede wat vanaf die gasheer sel verkry word waarin virusgekodeerde glikoproteïen ingesluit is. Dit maak dan ook die verbinding aan en ingang na die gasheersel moontlik om 'n nuwe besmetting te begin. Sferiese viruskapsiede omsluit die virusgenoom in sy geheel en bind oor die algemeen nie so vas aan die nukleîensuur as wat die spiraalkapsiede doen nie.

Hierdie strukture kan in grootte wissel van minder as 20 nanometer tot soveel as 400 nanometer en bestaan uit virusproteïene wat volgens 'n ikosahedrale simmetrie gerangskik is. Die Ikosahedrale argitektuur is dieselfde beginsel wat R. Buckminster-Fuller gebruik het vir sy geodesiese koepel en is dié mees doeltreffendste manier om 'n stewige beskermende struktuur uit veelvuldige kopieë van dieselfde proteïen te bou. Die aantal proteïene wat benodig word om 'n sferiese viruskapsied te vorm word aangedui deur die T-getal met 60t proteïene as die minimum benodigde hoeveelheid. In die geval van die hepatitus-B virus, is die T-getal 4 wat beteken dat 240 proteïene nodig is om die kapsied te vorm.

Soos in die geval van spiraalvirusse, kan die virus kapsiede omsluit wees met 'n lipiedskede, sferiese virusse het egter dikwels nie die lipiedskede nie en is die kapsied proteïene self verantwoordelik vir die vasklou en indringing van die gasheersel. Die viruspartikel in sy geheel word na verwys as 'n virioon. 'n Virioon is weinig meer as 'n oordraer van gene nie en die komponente van die omhulsel/skede en die kapsied verskaf die meganisme om daardie virusgenoom by die gasheersel binne te dring.

Verdeling

Omdat virusse asellulêr is en nie oor 'n eie metabolisme beskik nie moet hulle van die meganismes en metabolisme van die gasheer gebruik maak om voort te plant. Voordat 'n virus 'n gasheersel binnegaan word dit 'n virioon genoem; die pakkie wat die virus se genetiese materiaal bevat. Virione kan van gasheer na gasheer versprei word hetsy deur direkte konta of deur 'n vektor of draer. Binne die organisme kan die virus die sel op verskeie maniere binnedring. Bakteriofaag—bakterie-agtige virusse—klou aan die selwand op spesifieke plekke.

Nadat die virus sodanig geheg is, skei dit ensieme af wat 'n klein gaatjie in die selwand maak wat die virus in staat stel om sy DNS in die sel in te spuit. Ander virusse (soos die MIV-virus) dring die gasheer binne deur middel van endositose, 'n proses waardeur selle materiaal vanuit die omgewing opneem. Nadat die sel ingeneem is begin die virus se genetiese materiaal die vernietigende proses wat veroorsaak dat die sel nuwe virusse produseer.

Daar bestaan drie verskillende maniere waarop genetiese inligting, wat in die virusgenoom vervat is, gereproduseer kan word. Die vorm van die genetiese materiaal vervat in die viruskapsied, die proteïenlagie wat die nukleoonsuur bedek bepaal die presiese voortplantingsproses.

Sommige virusse het DNS wat nadat dit die gasheersel binnegedring het saam met die gasheersel se DNS voortgeplant word.

Daar bestaan twee verskillende voortplantingsprosesse vir virusse wat RNS bevat. Tydens die eerste proses word die virus se RNS direk gekopieer deur die RNS replikase-ensiem. Hierdie ensiem gebruik dan daardie RNS kopie as 'n sjabloon om honderde duplikate van die oorspronklike RNS te skep. 'n Tweede groep RNS-bevattende virusse, ook retrovirusse genoem gebruik die ensiem tru-transkriptase om 'n komplimentêre string DNS te sintetiseer wat die virus se genetiese inligting bevat eerder as in die RNS self. Die virus-DNS kan dan verder voortgeplant word deur die gasheersel se hulpbronne te benut.

Lewensiklus opgesom

1. Hegting, somtyds ook absorpsie genoem: Die virus heg aan reseptore op die gasheerwand.
2. Inspuiting: Die nukleoonsuur van die virus beweeg deur die plasma membraan en in die sitoplasma van die gasheersel in. Die kapsied van 'n fage, 'n bakterie-agtige virus, bly aan die buitekant. In kontras daarmee gaan die meeste virusse, wat dierselle binnedring, die sel heel binne.
3. Replisering: Die virusgenoom bevat al die nodige inligting om nuwe virusse te vervaardig. Wanneer dit die gasheersel binnegedring het, word die gasheersel geprikkel om die nodige komponente te sintetiseer vir replisering.
4. Samestelling: Die nuut gesintetiseerde virusmateriaal word saamgebind om nuwe virusse te vorm.
5. Vrystelling: Saamgestelde virusse word uit die sel vrygestel en kan nou ander selle besmet en sodoende begin die proses van voor af.

Wanneer die virus die sel oorgeneem het veroorsaak dit onmiddellik dat die gasheersel die nodige proteïene vervaardig wat nodig is vir die voortplanting van die virus. Sommige virusse, soos herpes, maak dat die gasheersel drie soorte proteïene vervaardig: vroeë proteïene, ensieme wat gebruik word in die replisering van nukleîensuur; laat proteïene, proteïene wat gebruik word in die virus se omhulsel; en litiese proteïene, ensieme wat gebruik word om die sel oop te breek sodat nuwe virusse kan ontsnap. Die finale virusproduk word spontaan saamgestel, wat beteken dat die onderdele afsonderlik vervaardig word en per toeval saambind. Hier selfsamestelling word dikwels bygestaan deur molekulêre begeleiers of proteïene wat deur die gasheer vervaardig is wat help om die kapsied onderdele bymekaar uit te bring.

Die nuwe virus verlaat dan die sel hetsy deur eksositose of deur selvervloeiïng. Omhulsel verbonde diervirusse veroorsaak dat die gasheer se endoplasmiese retikulum sekere proteïene vervaardig wat glikoproteïene genoem word wat dan aanmekaar klou by die selmembrane. Die virus word dan by hierdie plekke by die sel uitgevoer, 'n proses wat as eksositose bekend staan. Bakteriofage moet aan die ander kant die selwand oopbreek of oplos om te kan ontsnap. Om dit te doen het die fage 'n sekere geen wat die vervaardiging van 'n ensiem lisosiem veroorsaak. Hierdie ensiem breek die selwand af en veroorsaak dat die sel swel en bars. Die nuwe virusse word dus in die omgewing vrygelaat deur die gasheersel in die proses te vernietig.

Lewend of nie-lewend?

'n Virus maak gebruik van die gasheer se ensieme en ander molekules wat deur die gasheersel vervaardig is om viruspartikels (virione) te maak. Sommige virusse bevat die kodering vir al hulle eie genoomvoortplanting en is nie geheel en al afhanklik van polimerase in die gasheer vir die voortplanting van hulle genetiese materiaal nie. Sulke virusse kan behandel word met teenvirale medikasie wat spesifiek op die replikase molekules wat deur die viruskodering vervaardig word gemik is. Virusse is afhanklik van die gasheersel ribosome vir die vervaardig van virusproteïene en gebruik verskeie strategieë om die gasheersel te stimuleer om virusproteïene te vervaardig.

Sommige +RNS-virusse gebruik byvoorbeeld interne ribosoomtoegangsegmente om die omskakeling van hulle genomiese +RNS molekule aan te dryf. Virusse is nie eensellig of veelsellige organismes nie; hulle lê iewers tussen lewende en nie-lewende stowwe. Virusse het gene en toon oorerflikheid maar is afhanklik van gasheerselle om 'n nuwe generasie virusse te kan vervaardig. Baie virusse toon ooreenkomste met komplekse molekules. Omdat virusse afhanklik is van gasheerselle vir hulle voortplanting word hulle gewoonlik nie as lewend geklassifiseer nie. Of hulle lewendig is of nie, hulle is verpligte parasiete en het nie 'n vorm waarin hulle onafhanklik van hulle gasheer kan voortplant nie. Soos die meeste parasiete het hulle 'n spesifieke reeks gashere wat soms selfs net tot een spesie beperk is (of soms selfs tot 'n spesifieke groep selle in daardie een spesie).

Sommige virusse ontstaan deur selfsamestelling van proteïene en nukleîensuurmolekules. Hierdie makromolekules word binne in die gasheersel saamgestel vanuit kleiner organiese verbindings. Die selfsamestelling van virusse het heelwat implikasies vir die studie van die oorsprong van lewe. Sommige virusse sluit ook lipiede van die gasheersel se selmembraan in wanneer hulle kern proteïen-nukleoonsuurkompleks op die gasheersel se oppervlak ontkiem. As die vereiste vir outonome selfvoortplanting buite rekening gelaat word is daar 'n sterk saak te make vir die argument dat virusse in der waarheid lewendig is. Sommige klein virusse is ook meer doeltreffend as die meeste sellulêre lewensvorme ten opsigte van die verhouding van die funksies tot werkende dele wat hulle het. As virusse as lewendig beskou kan word is die moontlikheid om kunsmatige lewe te skep soveel groter of dalk eerder die standaard wat gestel word om iets kunsmatige lewe te noem is dan soveel laer.

Studie en toepassings

Verstaan van basiese selprosesse

Virusse is belangrik in die studie van molekulêre- en selbiologie omdat hulle eenvoudige stelsels verskaf wat gebruik kan word om die funksies van selle te manipuleer en te ondersoek. Virusse het byvoorbeeld die studie van genetika vereenvoudig en ons kennis verbreed oor die basiese meganismes in molekulêre genetika (DNS-replisering, transkripsie, RNS prosessering), Translasie, proteïenvervoer en immunologie.

Genetiese ingryping

Genetika kenners gebruik gereeld virusse as vektore om gene in 'n sel wat hulle bestudeer in te voer. Pogings om menslike siektes te behandel met die gebruik van virusse as toerusting vir genetiese ingryping is een van die doelwitte van geenterapie.

Menslike siektes deur virusse veroorsaak

Voorbeeld van siektes wat deur virusse veroorsaak word is verkoue, wat veroorsaak kan word deur 'n verskeidenheid verwante virusse; pokke; VIGS, wat veroorsaak word deur die MIV-virus; en koorsblare, wat veroorsaak word deur herpes-simpleks. Verskeie siektes word nog bestudeer om die moontlike verband met virusse te bevestig soos onder andere veelvuldige sklerose en kroniese moegheidsindroom. Daar is onlangs getoon dat servikale kanker ten minste deels deur die papillomavirus (oorsaak van vratte) veroorsaak word, wat die eerste betekenisvolle bewys verteenwoordig van 'n skakel tussen kanker en 'n aansteeklike middel in mense.

Die vermoë van virusse om verwoestende epidemies in menslike gemeenskappe te veroorsaak het die kommer laat ontstaan dat dit gebruik kan word in biologiese oorlogvoering. Die kommer is versterk deur die suksesvolle kunsmatige skepping van virusse in die laboratorium.

Laboratoriumdiagnose van siekteverwekkende virusse

Die opspoor en daaropvolgende isolasie van virusse vanaf pasiënte is 'n hoogs gespesialiseerde vakgebied. Gewoonlik verg dit groot fasiliteite, duur toerusting en hoogsopgeleide spesialiste soos tegnici, molekulêre bioloë en viroloë. Dikwels word hierdie werk deur nasionale regerings onderneem en daar bestaan selfs internasionale samewerking soos in die geval van die Wêreldgesondheidsorganisasie (WGO).

Voorkoming en behandeling van virussiektes

Omdat hulle die masjinerie van die gasheersel gebruik om voort te plant is virusse uiters moeilik om dood te maak. Die mees doeltreffende geneeskundige benadering tot virussiektes tot op hede is inenting om weerstand teen infeksie te bevorder en medisyne wat die simptome van infeksies behandel. Pasiënte vra dikwels vir antibiotika wat nutteloos is teen virusse en die misbruik daarvan teen virussiektes is een van die oorsake van antibiotiese weerstand in bakterieë. Antibiotiese behandelings word egter as verstandige maatreël gebruik in die geval van lewensgevaarlike omstandighede onderwyl daar gewag word op toetsresultate om vas te stel of die pasiënt se simptome deur bakterieë of virusse veroorsaak word.

Etimologie

Al is virusse reeds in 1892 deur die Russiese bioloog Dmitry Ivanowsky ontdek, het hulle eers heelwat later hulle naam gekry. Die oorspronklike woord is afkomstig van die Latynse woord virus wat verwys na gif en ander dodelike stowwe. Vandag word dit gebruik om te verwys na biologiese virusse hierbo bespreek en ook as 'n metafoor vir rekenaarvirusse. Die woord virioon verwys na 'n enkele besmettende viruspartikel.

Sien ook

• Lys van virusse
• Mikrobiologie
• Viroïde
• Virologie

Bronne

• Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409699, volume 28, bl. 155, 156
• All the Virology on the WWW
• Radetsky, Peter (1994). The Invisible Invaders: Viruses and the Scientists Who Pursue Them. Backbay Books, ISBNs 0316732168 (hc), 0316732176 (pb).
• Max Theiler, and Downs, W. G. (1973). The Anthropod-Borne Viruses of Vertebrates: An Account of the Rockefeller Foundation Virus Program 1951–1970. Yale University Press.
• Chronic Active Human Herpesvirus-6 (HHV-6) Infection: A New Disease Paradigm – Joseph H. Brewer, M.D. http://www.plazamedicine.com/index.html
• 41. Structure and Classification of Viruses in Medical Microbiology 4th ed. Samuel Baron ed. The University of Texas Medical Branch at Galveston. ISBN 0-9631172-1-1

Eksterne skakels

• Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Virus.