Viren: Aufbau, Lebenszyklus und Klassifizierung

Was sind Viren?

Viren sind ganz besondere Krankheitserreger. Da sie nicht in eine Gruppe von Lebewesen klassifiziert werden können, erfüllen sie nicht die grundlegenden Bedingungen, die das Leben definieren. Ein Viruspartikel ist ein kleines, submikroskopisches Infektionsagens, das einen einzigen Typ von Nukleinsäure (DNA oder RNA) besitzt. Diese ist von einer Proteinhülle, dem viralen Kapsid, umgeben. Zusammen bilden sie das Nukleokapsid.

Einige Viren können zusätzlich von einer Hülle umgeben sein, die der Zellmembran ähnelt und aus Proteinen und Lipiden besteht. Die Form eines Virus wird durch die Organisation der Protein-Untereinheiten bestimmt, die das Kapsid bilden. Virale Kapside sind in der Regel ikosaedrisch oder helikal, oder eine komplexe Kombination aus beiden Formen.

Der Virus als "genetisches Element auf der Durchreise"

Man sagt, das Virus stellt ein genetisches Element auf der Durchreise dar, weil es zwischen zwei verschiedenen Zuständen wechseln kann: dem extrazellulären und dem intrazellulären.

Die extrazelluläre Phase: Das Virion

In der extrazellulären Phase ist das Viruspartikel, auch als Virion bezeichnet, metabolisch inaktiv, d.h. es führt keine chemischen Reaktionen durch. Das Virion transportiert das virale genetische Material von der Zelle, in der es produziert wurde, zu einer anderen Zelle, in die es die virale Nukleinsäure einführen kann.

Die intrazelluläre Phase: Replikation

Einmal in einer Zelle, beginnt die intrazelluläre Phase, in der sich das Virus repliziert. Dafür synthetisiert es das virale Genom und die Moleküle, aus denen die Hülle des Virus besteht. Die enthaltene Nukleinsäure kann DNA oder RNA sein, offen oder geschlossen, und in einem Einzel- oder Doppelstrang-Zustand vorliegen.

Allgemeine Eigenschaften von Viren

Doch trotz dieser kleinen Unterschiede sind alle Viren submikroskopische, intrazelluläre Parasiten, die die metabolische Maschinerie der Wirtszelle "umprogrammieren" oder "umleiten", um neue Viruspartikel durch einen viralen Zyklus zu produzieren.

Wirtsspektrum und Klassifizierung

Die meisten Viren haben ein sehr enges Wirtsspektrum und werden daher je nach den Zellen der parasitierten Organismen in drei Gruppen eingeteilt:

• Tierische Viren
• Pflanzenviren
• Bakteriophagen (die Bakterien befallen)

Die Zyklen von Bakteriophagen

In einigen Fällen führt der Zyklus von Viren, die Bakterien befallen (Bakteriophagen oder Phagen), zur Zerstörung dieser. Bei anderen Gelegenheiten integriert das Virus sein genetisches Material in das Genom des Bakteriums, und dieses wird dann über die bakterielle DNA-Replikation verdoppelt. Diese Prozesse entsprechen dem lytischen Weg und dem lysogenen Weg (auch Lysogenie genannt).

Der lytische Weg

Im lytischen Weg ist das virale genetische Material "aktiv". Demzufolge werden seine Gene aktiv transkribiert und translatiert, um direkt den Zusammenbau neuer Viruspartikel zu ermöglichen. Dies führt zum Zusammenbruch (Lyse) der Wirtszelle, die die virale Erbsubstanz enthält (infizierte Zelle).

Der lysogene Weg (Lysogenie)

Im lysogenen Weg erfolgt die Integration der viralen Erbsubstanz in die DNA der Wirtszelle. Während dieser Phase gibt es keinen direkten Ausdruck der viralen Gene, aber das Virus behält das Potenzial, die Synthese neuer Viren zu einem späteren Zeitpunkt zu starten.