Съдържание:
Вирусы: виды, устройство и способы заражения клетки (Може 2024)
Размер и форма
Количеството и разположението на протеините и нуклеиновата киселина на вирусите определят техния размер и форма. Нуклеиновата киселина и протеините от всеки клас вируси се събират в структура, наречена нуклеопротеин, или нуклеокапсид. Някои вируси имат повече от един слой протеин, заобикалящ нуклеиновата киселина; други имат липопротеинова мембрана (наречена обвивка), получена от мембраната на клетката гостоприемник, която заобикаля ядрото на нуклеокапсида. Проникването в мембраната са допълнителни протеини, които определят специфичността на вируса към клетките гостоприемници. Съставките на протеин и нуклеинова киселина имат свойства, уникални за всеки клас вируси; когато се сглобяват, те определят размера и формата на вируса за този специфичен клас. Геномите на мимивируси и пандоравируси, които са едни от най-големите известни вируси, варират от 1 до 2.5 Mb (1 Mb = 1 000 000 базови двойки ДНК).
Повечето вируси варират в диаметър от 20 нанометра (nm; 0,0000008 инча) до 250–400 nm; най-големите обаче са с диаметър около 500 nm и са с дължина около 700–1000 nm. Само най-големите и сложни вируси могат да се видят под светлинния микроскоп с най-висока резолюция. Всяко определяне на размера на вируса също трябва да отчита неговата форма, тъй като различните класове вируси имат отличителни форми.
Формите на вирусите са предимно от два вида: пръчки или нишки, така наречени поради линейния масив от нуклеиновата киселина и протеиновите субединици; и сфери, които всъщност са 20-странични (икосаедрични) многоъгълници. Повечето растителни вируси са малки и са или нишки или полигони, както и много бактериални вируси. По-големите и по-сложни бактериофаги обаче съдържат като своя генетична информация двуверижни ДНК и съчетават както нишковидни, така и многоъгълни форми. Класическият Т4 бактериофаг е съставен от многоъгълна глава, която съдържа ДНК генома и опашка със специална функция на пръчка с дълги влакна. Структури като тези са уникални за бактериофагите.
Animal viruses exhibit extreme variation in size and shape. The smallest animal viruses belong to the families Parvoviridae and Picornaviridae and measure about 20 nm and about 30 nm in diameter, respectively. Viruses of these two families are icosahedrons and contain nucleic acids with limited genetic information. Viruses of the family Poxviridae are about 250 to 400 nm in their longest dimension, and they are neither polygons nor filaments. Poxviruses are structurally more complex than simple bacteria, despite their close resemblance. Animal viruses that have rod-shaped (helical) nucleocapsids are those enclosed in an envelope; these viruses are found in the families Paramyxoviridae, Orthomyxoviridae, Coronaviridae, and Rhabdoviridae. Not all enveloped viruses contain helical nucleocapsids, however; those of the families Herpesviridae, Retroviridae, and Togaviridae have polygonal nucleocapsids. Most enveloped viruses appear to be spherical, although the rhabdoviruses are elongated cylinders.
The criteria used for classifying viruses into families and genera are primarily based on three structural considerations: (1) the type and size of their nucleic acid, (2) the shape and size of the capsids, and (3) the presence of a lipid envelope, derived from the host cell, surrounding the viral nucleocapsid.
The nucleic acid
As is true in all forms of life, the nucleic acid of each virus encodes the genetic information for the synthesis of all proteins. In almost all free-living organisms, the genetic information is in the form of double-stranded DNA arranged as a spiral lattice joined at the bases along the length of the molecule (a double helix). In viruses, however, genetic information can come in a variety of forms, including single-stranded or double-stranded DNA or RNA.
The nucleic acids of virions are arranged into genomes. All double-stranded DNA viruses consist of a single large molecule, whereas most double-stranded RNA viruses have segmented genomes, with each segment usually representing a single gene that encodes the information for synthesizing a single protein. Viruses with single-stranded genomic DNA are usually small, with limited genetic information. Some single-stranded DNA viruses are composed of two populations of virions, each consisting of complementary single-stranded DNA of polarity opposite to that of the other.
The virions of most plant viruses and many animal and bacterial viruses are composed of single-stranded RNA. In most of these viruses, the genomic RNA is termed a positive strand because the genomic RNA acts as mRNA for direct synthesis (translation) of viral protein. Several large families of animal viruses, and one that includes both plant and animal viruses (the Rhabdoviridae), however, contain genomic single-stranded RNA, termed a negative strand, which is complementary to mRNA. All of these negative-strand RNA viruses have an enzyme, called an RNA-dependent RNA polymerase (transcriptase), which must first catalyze the synthesis of complementary mRNA from the virion genomic RNA before viral protein synthesis can occur. These variations in the nucleic acids of viruses form one central criterion for classification of all viruses.
A distinctive large family of single-stranded RNA viruses is called Retroviridae; the RNA of these viruses is positive, but the viruses are equipped with an enzyme, called a reverse transcriptase, that copies the single-stranded RNA to form double-stranded DNA.
