مطالب به آدرس زیر منتقل شدند.

ویروس با تزریق DNAی خود به داخل سلول، کنترل ژنتیکی سلول را به دست گرفته و تشکیلات سلولی را وادار به تولید تعداد زیادی ویروس جدید می کند و از این طریق موجب افزایش آلودگی می شود. در مقایسه با سلول های یوکاریوتی و حتی پروکاریوتی، ویروس ها بسیار کوچک تر بوده و دارای ساختار ساده تری هستند. ویروس ها فاقد ساختارها و تشکیلات متابولیکی (فرآیندهای سوخت و ساز)  هستند که در سلول ها دیده می شوند و بیشتر آنها کمی پیچیده تر از ژن های بسته بندی شده داخل یک پوشش پروتئینی هستند.

ویروس ها زنده اند یا خیر؟

قبلا آنها را مواد شیمیایی بیولوژیک فرض می کردند. در واقع کلمه لاتین ویروس به معنی «سم» است. از آنجایی که ویروس ها قادر به ایجاد طیف وسیعی از بیماری ها هستند و می توانند بین موجودات زنده گسترش یابند، محققان در سال 1800 آنها را ساده ترین شکل های حیات در نظر گرفتند. به هر حال ویروس ها نمی توانند در خارج از سلول میزبان تولید مثل کنند یا فعالیت های متابولیک (فرآیندهای سوخت و ساز) انجام دهند. امروزه بیشتر زیست شناسانی که ویروس ها را مطالعه می کنند در این مسئله توافق دارند که آنها زنده نیستند ولی در جایگاه نامعلومی بین اشکال زنده و مواد شیمیایی قرار می گیرنند. یک اصطلاح ساده که اخیرا توسط دو محقق به کار رفته است آنها را به خوبی توصیف می کند: ویروس ها دارای «دارای نوعی زندگی عاریه ای» (وابسته به جانداران دیگر) هستند. به طور قابل توجهی، زیست شناسی مولکولی در آزمایشگاه هایی که در آنها زیست شناسان، ویروس های آلوده کننده باکتری ها را مطالعه می کردند، متولد شد. آزمایش هایی که روی ویروس ها انجام می گرفت، شواهد مهمی به نفع این مسئله ارائه داد که ژن ها از نوکلوئیک اسید تشکیل شده و برای شناخت مکانیسم های مولکولی فرایندهای اساسی مربوط به همانندسازی DNA، رونویسی و ترجمه، با اهمیت هستند.

ساختار ویروس ها

کوچک ترین ویروس ها فقط 20 نانومتر قطر دارند، یعنی حتی کوچک تر از یک ریبوزوم. میلیون ها ویروس به آسانی در نوک یک سوزن جای می گیرند، حتی بزرگ ترین ویروس های شناخته شده که قطری برابر با چند صد نانومتر دارند، به سختی زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است. کشف استنلی که بعضی ویروس ها را می توان به بلور درآورد، خبر جالب و جدیدی بود. چون حتی ساده ترین سلول ها هم نمی توانند به شکل بلورهای معمول با هم تجمع کنند. بنابراین اگر ویروس ها سلول نیستند پس چه چیزی هستند؟ بررسی ساختار ویروس ها با جزئیات بیشتر نشان می دهد که آنها ذراتی عفونی می باشند که از یک نوکلئیک اسید پوشیده با یک روکش پروتئینی تشکیل شده اند که در بعضی موارد دارای یک روکش غشایی هم هستند.

ژنوم های ویروسی

ما معمولا ژن ها را به صورت DNAی دورشته ای یا همان مارپیچ دو رشته ای معمول تصور می کنیم، ولی بعضی از ویروس ها از این اصل تبعیت نمی کنند. ژنوم آنها ممکن است از DNAی دو رشته ای، DNAی تک رشته ای، RNAی دورشته ای یا RNAی تک رشته ای، بسته به نوع ویروس تشکیل شده باشد. هر ویروس با توجه به نوع نوکلئیک اسیدی که ژنوم آن را می سازد، DNAی ویروس یا RNAی ویروس نامیده می شود. در هردو مورد، ژنوم معمولا به صورت یک مولکول خطی یا حلقوی آرایش می یابد. با این حال ژنوم بعضی ویروس ها از چندین مولکول نوکلئیک اسید تشکیل می شود. کوچک ترین ویروس های شناخته شده فقط سه ژن در ژنوم خود دارند درحالی که بزرگ ترین ویروس ها چند صد یا 2000 ژن را دارا هستند. برای مقایسه، ژنوم باکتریایی حاوی 200 تا چند هزاران ژن می تواند باشد.

کپسیدها و پوشش ها

پوسته پروتئینی که ژنوم ویروس ها را در خود جای می دهد کپسید نامیده می شود. بسته به نوع ویروس، کپسید ممکن است میله ای شکل، چند وجهی یا پیچیده تر باشد. کپسیدها از تعداد زیادی زیرواحد پروتئینی به نام کپسومر ساخته می شوند، اما تعداد انواع مختلف پروتئین ها در یک کپسید معمولا محدود است. ویروس موزائیک تنباکو یک کپسید محکم میله ای شکل دارد که از بیش از هزار مولکول یک پروتئین واحد که در یک مارپیچ سازماندهی شده اند، تشکیل شده است. به همین دلیل ویروس های میله ای شکل معمولا ویروس های مارپیچی نامیده می شوند. (شکل 1)

آدنوویروس ها که مجرای تنفسی حیوانات را آلوده می کنند، دارای 252 مولکول پروتئینی یکسان هستند که دریک کپسید چندوجهی با 20 وجه مثلثی شکل قرار گرفته اند. به همین دلیل این ویروس ها و سایر ویروس های مشابه به عنوان ویروس های بیست وجهی شناخته می شوند. (شکل 2)

بعضی ویروس ها دارای ساختار های ضمیمه ای هستند که به آنها کمک می کنند تا میزبان خود را آلوده کنند، مثل پوشش  غشایی که کپسید ویروس آنفلوانزا و بسیاری از ویروس های دیگر موجود در جانوران را می پوشاند. (شکل 3)

این پوشش های ویروسی که از غشای سلول های میزبان به دست می آیند، حاوی فسفولیپید ها و پروتئین های غشایی سلول های میزبان هستند. آنها دارای پروتئین ها و گلیکوپروتئین های با منشا ویروس نیز می باشند. (گلیکوپروتئین ها، پروتئین هایی هستند که با پیوند کووالانسی به کربوهیدرات ها متصل شده اند.) بعضی ویروس ها چند مولکول آنزیم ویروسی را در کپسید خود حمل می کنند.

بسیاری از پیچیده ترین کپسیدها در ویروس های آلوده کننده باکتری ها دیده می شوند. این ویروس ها باکتروفاژ یا فاژ نامیده می شوند. اولین فاژهایی که مطالعه شدند شامل فاژی هستند که E. coli را آلوده می کنند. این هفت فاژ، نوع 1 (T1)، نوع 2 (T2)، و به همین شکل براساس ترتیب کشفشان نامیده شدند. فاژهای نوع دو و 4 و 6 از نظر ساختار بسیار به هم شبیه اند. کپسید آنها سر بیست وجهی طویلی دارد که DNAی آنها را می پوشاند. یک دم پروتئینی به سر متصل است که فیبرهایی به آن وصل هستند و فاژ به وسیله این فیبرها به باکتری می چسبد. (شکل 4)

تولیدمثل ویروس ها

ویروس ها فاقد آنزیم های متابولیک و تجهیزات لازم برای ساخت پروتئین ها مانند ریبوزوم ها هستند. به عبارت دیگر، آنها انگل های داخل سلولی اجباری می باشند یعنی فقط قادرند در سلول میزبان تولیدمثل انجام دهند. منصفانه است که بگوییم ویروس ها فقط ژن های بسته بندی شده ای هستند که از یک سلول میزبان به دیگری منتقل می شوند. هر ویروس فقط می تواند سلول های انواع محدودی از میزبان ها را آلوده کند که به آن طیف میزبانی ویروس گفته می شود. این حد از اختصاصی بودن میزبان ها از تکامل سیستم های شناسایی ویروس ناشی می شود. ویروس ها، سلول های میزبان را ازطریق اتصال «قفل و کلید» بین پروتئین های سطحی ویروس و مولکولهای گیرنده خاص در سطح خارجی سلول ها، تشخیص می دهند. بر اساس یک مدل، چنین مولکول های گیرنده ای در واقع مسئول انجام اعمال سودمند برای سلول بوده اند، ولی بعدا توسط ویروس ها به عنوان دروازه هایی برای ورود انتخاب شدند. بعضی ویروس ها طیف میزبانی وسیعی دارند. برای مثال، ویروس انسفالیت اسبی ویروس های واقعا متفاوتی هستند که هرکدام قادرند پشه ها، پرندگان، اسب ها و انسانها را آلوده کنند. سایر ویروس ها طیف میزبانی کوچکی دارند و فقط قادرند سلول های یک گونه را آلوده کنند. برای مثال، ویروس سرخک فقط می تواند انسان ها را آلوده کند. به علاوه، عفونت های ویروسی یوکاریوت های پرسلولی معمولا محدود به بافت های خاص هستند. ویروس سرماخوردگی انسان تنها سلول های لوله تنفسی فوقانی را آلوده می کند و ویروس ایدز به گیرنده هایی متصل می شود که فقط روی انواع خاصی از گلبول های سفید وجود دارند.

خصوصیات کلی چرخه تولید مثل ویروسی

یک عفونت ویروسی وقتی آغاز می شود که ویروس به سلول میزبان متصل شده و ژنوم ویروسی وارد سلول میزبان شود. (شکل 5) مکانیسم ورود ژنوم، به نوع ویروس و نوع سلول میزبان بستگی دارد. برای مثال، فاژهای نوع T از قسمت دمی ظریف خود برای تزریق DNA به درون باکتری استفاده می کنند. سایر ویروس ها از طریق اندوسیتوز وارد می شوند یا در مورد ویروس های پوشش دار، پوشش ویروس با غشای پلاسمایی سلول میزبان ترکیب می شود. از زمانی که ژنوم ویروس وارد می شود، پروتئین هایی که به وسیله آن رمز می شوند می توانند کنترل میزبان را به عهده گرفته و آن را طوری برنامه ریزی کنند که نوکلئیک اسید ویروسی را کپی کند و پروتئین های ویروسی را بسازد. میزبان نوکلئوتیدهای موردنیاز برای ساخت نوکلئیک اسید ویروسی و همچنین آنزیم ها، ریبوزوم ها، tRNAها، آمینواسیدها، ATP و سایر اجزای لازم برای ساخت پروتئین های ویروسی را در اختیارش قرار می دهد. بیشتر ویروس های DNA، از DNA پلیمراز از سلول میزبان برای ساخت ژنوم جدیدی با استفاده از الگوی DNAی ویروسی خود کمک می گیرند. برعکس، RNA ویروس ها، جهت همانندسازی ژنوم خود از پلیمرازهای ویروسی برای همانندسازی RNAی خود استفاده می کنند. (سلولهای غیرعفونی معمولا هیچ آنزیمی برای انجام این فرآیند نمی سازند). بعد از اینکه نوکلئیک اسید ویروسی و کپسومرها تولید شدند، به طور خود به خود به صورت ویروس های جدید سرهم بندی می شوند. در واقع، محققان می توانند RNA و کپسومرهای TMV را جدا کنند و سپس به سادگی با مخلوط کردن این اجزا در شرایط مناسب، ویروس های تولیدمثلی ویروسی با خروج صدها یا هزاران ویروس از سلول آلوده پایان می پذیرد، فرایندی که اغلب به سلول آسیب می رساند یا آن را تخریب می کند. این آسیب یا مرگ سلولی، به علاوه پاسخ بدن به این تخریب، بسیاری از علائم مرتبط با عفونت های ویروسی را ایجاد می کند. ویروس جدیدی که سلول میزبان را ترک می کند قادر است سلول های دیگر را آلوده کرده و عفونت ویروسی را منتشر کند.

منبع :
بیولوژی کمپبل - جلد سوم - فصل 19