Kapitel
Dieser Artikel befasst sich mit Viren im Detail. Steigen wir direkt ins Thema ein und legen los!
Was sind Viren?
In diesem Abschnitt widmen wir uns der Frage, ob Viren Lebewesen sind oder nicht.
- Viren sind Mikroorganismen, die nur unter einem Elektronenmikroskop erkennbar sind.
- Viren sind azellulär, das bedeutet, dass die keine Zellstruktur und keinen Stoffwechsel besitzen.
- Viren übernehmen die Replikation der DNS (Desoxyribonukleinsäure, auch oft aus dem Englischen abgeleitet DNA genannt) ihrer Wirtszellen, um ihre eigene Vermehrung zu erreichen. DNA bezeichnet das Molekül, das die genetische Information des Organismus in sich trägt.
- Der Atmungsprozess in den Wirtszellen bietet den Viren die Energie, die sie für ihre Replikation brauchen.
- Da Viren nicht über Charakteristika verfügen, die zur Klassifizierung von Organismen in verschiedene Gruppierungen dienen, werden sie nicht als Teil der verbreiteten Klassifizierung in drei Domänen angesehen.
- Es gibt noch keinen Konsens dazu, ob Viren als Lebewesen angesehen werden sollten oder als nicht lebend, da sie keine Aktivitäten des Lebens außerhalb der Wirtszelle ausüben.
Soweit haben wir besprochen, was Viren überhaupt sind. Im nächsten Abschnitt setzen wir uns mit einigen wichtigen Eigenschaften von Viren auseinander.
Wichtige Eigenschaften von Viren
- Der Begriff Viren beschreibt azelluläre infektiöse Partikel, die sich an der Grenze zwischen lebendig und nicht-lebendig bewegen, da sie die für das Leben entscheidenden Eigenschaften außerhalb der Wirtszelle nicht aufweisen können.
- Ihr Aufbau ist vergleichsweise einfach und sie sind bedeutend kleiner als prokaryotische Zellen. Der Durchmesser von Viren liegt zwischen 20 nm und 300 nm.
Der Aufbau von Viren
Nun wollen wir uns mit den strukturellen Eigenschaften von Viren beschäftigen.
Alle Viren haben:
- einen Kern aus Nukleinsäure: Das Genom von Viren kann aus DNA oder RNA bestehen, einzelsträngig oder doppelsträngig,
- eine Proteinhülle, die Kapsid genannt wird,
- eine äußere Hülle ist hingegen nur in einigen bestimmten Viren vorhanden. Sie besteht üblicherweise aus den Membranphospholipiden der dazugehörigen Zelle.
Jedes Virus ist ein Parasit. Das bedeutet, dass es sich nur reproduziert, solange es lebende Zellen infiziert und neue virale Partikel mit Hilfe seiner proteinbildenden Bestandteile, wie z. B: Ribosome, schafft.
Die Klassifizierung von Viren nach ihrem genetischen Material
- Wir können Viren auf Grundlage der Nukleinsäure klassifizieren, sei es DNA oder RNA, aus der ihr Genom besteht.
- Sie werden auch danach klassifiziert, ob sie einzelsträngig oder doppelsträngig sind.
- Denke daran: RNA ist immer einzelsträngig und DNA ist in Zellorganismen wie Pflanzen und Tieren immer doppelsträngig.
- In Viren können RNA und DNA jedoch sowohl einzelsträngig als auch doppelsträngig sein. Daraus lässt sich ableiten, dass es vier Gruppen von Viren gibt:
- Viren mit einzelsträngiger DNA
- Viren mit doppelsträngiger DNA
- Viren mit einzelsträngiger RNA (SARS-CoV-2 ist ein Beispiel für dieses Genom, diese Art von Virus hat die COVID-19-Pandemie ausgelöst).
- Viren mit doppelsträngiger RNA
Warum sind Viren gefährlich?
Wir alle haben im Laufe unseres Lebens bereits mit Viren und Bakterien Kontakt gehabt. Beide lösen Krankheiten aus, Viren werden gemeinhin als Auslöser übertragbarer Krankheiten wie einer Erkältung angesehen. Jedes Jahr schlägt sich die Welt mit der Grippe herum, insbesondere in kälteren Regionen. Die Grippe ist eine der häufigsten Viruserkrankungen, die Milliarden Menschen weltweit betrifft. Da das Influenza-Virus sich anpasst und seine Struktur ändert, gibt es keinen Impfstoff, der 100 % effektiv gegen die Grippe wirkt. Neben der Grippe sind Viren auch die Ursache einer Reihe anderer Krankheiten wie HIV oder virale Hepatitis. Diese Krankheiten zu behandeln, ist nicht einfach. Wir müssen die Funktionsweise von Viren erst genau verstehen, um eine Heilungsmethode für die Krankheiten zu entwickeln, die sie auslösen.
Wir können Viren kaum als Lebewesen bezeichnen, da sie sich an der Grenze der belebten und der unbelebten Natur bewegen. Unter Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen wird diskutiert, ob diese infektiösen Organismen als lebendig angesehen werden sollten oder nicht. Wie die Zellen anderer Organismen so besitzen auch Viren keine Organellen oder Membranen. Stattdessen bestehen sie aus zwei Arten von Molekülen:
- Nukleinsäure (RNA oder DNA)
- Proteine
Nukleinsäure stellt das Erbgut des Virus dar, da sie die notwendigen Informationen über virale Proteine enthält. Die Proteine bilden ein schützendes Kapsid um die Nukleinsäure. Bei Viren ohne eine Hülle stellt das Kapsid die äußere Struktur des Virus dar und dient dazu, das Eindringen in die Wirtszelle zu ermöglichen. Befindet sich das Virus außerhalb der Wirtszelle, dann agiert es nicht wie ein Lebewesen. Manche Viren können gar nicht an der Luft überleben. Sobald das Virus in die Wirtszelle eindringt, ändert sich sein Zustand gänzlich.
Wie lösen Viren Krankheiten aus?
Viren und Bakterien sind beide Krankheitserreger. Viren dringen dazu in eine Wirtszelle ein, wenn sie eine finden, und lösen eine Infektion aus. Sie heften sich nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an die Wirtszelle an, bei umhüllten Viren geschieht das über Spike-Proteine in der Hülle und bei nicht umhüllten sogenannten „nackten“ Viren geschieht es über die Oberflächenmoleküle des Kapsids. Danach dringt das Virus in die Zelle ein und setzt dort sein Erbgut frei, die Virushülle beziehungsweise das Kapsid lösen sich auf. Das Virus integriert dann sein eigenes Genom in das Wirtsgenom und übernimmt damit die Kontrolle in der Zelle und kann die eigene Vermehrung vorantreiben.
Die Zelle produziert nicht mehr die notwendigen Proteine für sich selbst, sondern sie produziert nun stattdessen Virusproteine und Nukleinsäure. Außerdem stellt sie die Proteine her, um die Verpackung des Virusgenoms in ein Kapsid zu unterstützen. Nach einiger Zeit sind so viele Viren in der Zelle geschaffen worden, dass sie voll ist. Wenn die Zelle keine weiteren Viren mehr herstellen kann, platzt sie und setzt so das in ihr befindliche Material frei. Dieses Material kann dann die umliegenden Zellen infizieren und töten und die Vermehrung des Virus so weiter vorantreiben.
Wie kann man Viren behandeln?
Es ist schwierig, Viren zu behandeln, da sie in Zellen versteckt sind. Antibiotika, die Bakterien töten, bringen nichts gegen Viren. Viren verändern sich ständig, ein Prozess, der als Mutation bekannt ist. Das beste Beispiel für Mutation ist das Grippevirus, das jedes Jahr eine neue Variante hervorbringt.
Es ist eine große Herausforderung, rechtzeitig einen effektiven Impfstoff gegen eine neue Virusvariante herzustellen. Zum Glück kann unser Immunsystem einige der häufigsten Viruserkrankungen wie Erkältungen selbst bekämpfen. Handelt es sich jedoch um gefährliche Krankheiten wie Hepatitis C, ist die Situation anders. Die Viren, die diese Krankheiten auslösen, greifen das Immunsystem direkt an, das sonst als Verteidigungslinie gegen eindringende Organismen fungiert und auch Fieber im Körper auslöst, wenn es auf Hochtouren arbeitet.
Warum sind Impfungen essenziell?
Einer der besten Wege, die häufigsten Viruserkrankungen zu bekämpfen, ist die Impfung. Im Allgemeinen haben Impfstoffe Bausteine der Viren oder eine Zellkultur in sich, die das Virus enthält. Die grundlegende Idee ist es, eine echte Vireninvasion nachzuahmen. Unser Immunsystem macht sich mit dem Virus und allen Informationen dazu vertraut und wenn ein echter Virenangriff stattfindet, dann kann es die Viren bekämpfen. Einige Viruserkrankungen wie Röteln, Masern und Kinderlähmung sind besonders für kleine Kinder gefährlich, deshalb sind Impfungen für sie besonders entscheidend.
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