Viren sind winzige infektiöse Einheiten, die keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und sich nur innerhalb lebender Zellen vermehren können.
Was sind Viren?
Viren sind infektiöse Partikel ohne eigenen Stoffwechsel, die sich nur innerhalb lebender Wirtszellen vermehren können.
Entdeckung und Eigenschaften
Schon vor der Entdeckung ihres Aufbaus war bekannt, dass es neben Bakterien und Parasiten ein weiteres infektiöses Agens geben muss. Loeffler und Frosch stellten 1897 fest, dass dieses Agens bakteriendichte Filter passieren kann – es ist ultrafiltrierbar und ultravisibel. Da es sich auf Nährböden nicht vermehren ließ, galt es zunächst als unzüchtbar.
Der Begriff „Virus“ stammt wahrscheinlich vom Sanskrit-Wort für „Gift“. Viren sind auf lebende Wirtszellen angewiesen, da sie keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und sich nur mithilfe der zellulären Organellen ihrer Wirte vermehren können.
Als Erbsubstanz enthalten sie entweder DNA oder RNA, die den Bauplan für das sogenannte Virion – das infektiöse Viruspartikel – liefern. Viren sind streng wirtsspezifisch und können Pflanzen, Tiere oder sogar Bakterien (Phagen) befallen.
Aufbau der Viren
Im Inneren eines Virus befindet sich die genetische Information in Form von ein- oder doppelsträngiger DNA oder RNA. Diese Nukleinsäuren sind von einer Proteinhülle umgeben, dem Kapsid, das aus Untereinheiten (Kapsomeren) besteht.
Das Kapsid zusammen mit der Nukleinsäure wird als Nukleokapsid bezeichnet. Die äußere Form des Virus kann je nach Anordnung der Kapsomere unterschiedlich sein: kubisch, ikosaedrisch, helikal oder filamentär. Komplexe Strukturen kommen z. B. bei Bakteriophagen vor.
Manche Viren besitzen zusätzlich eine Hülle (Envelope), die aus einer Membran besteht und Spikes (Peplomere) trägt. Diese Glykoproteine sind unter anderem für die Wirtserkennung und -bindung entscheidend.
Virusvermehrung in der Wirtszelle
Zur Vermehrung schleusen Viren ihre genetische Information in die Wirtszelle ein. Der zelluläre Syntheseapparat wird dann „umprogrammiert“, um Virusbestandteile zu produzieren. Diese setzen sich zu neuen Viren zusammen und werden schließlich freigesetzt.
Einige Viren bringen strukturgebundene Enzyme mit, die zur Virusvermehrung nötig sind, darunter:
- Neuraminidase
- Reverse Transkriptase
- DNA-Polymerase
Virusfamilien
Wie bei Tieren und Pflanzen wurden auch Viren klassifiziert. Moderne Einteilungen beruhen auf physikalisch-chemischen Eigenschaften, dem Genomtyp (DNA oder RNA) sowie der Virusstruktur.
Ein Meilenstein in der Virusforschung war die Röntgenstrukturanalyse sowie die Entschlüsselung viraler Genome. Grundsätzlich unterscheidet man heute zwischen DNA-Viren und RNA-Viren.
Viroide
Viroide sind infektiöse RNA-Moleküle mit sehr niedrigem Molekulargewicht (70.000–120.000 Dalton). Sie bestehen ausschließlich aus ringförmiger RNA und besitzen keine Hülle oder Proteine.
Im Gegensatz zu Viren sind Viroide vollständig auf zelluläre Mechanismen angewiesen und gelten als „nackte“ genetische Information. Sie verursachen bislang ausschließlich Pflanzenkrankheiten, z. B. das Tomato Spindle Tuber Viroid. Für den Menschen sind bislang keine durch Viroide verursachten Erkrankungen bekannt.
