Virologiegeschichte, welche Studien, Arten von Viren, Beispiele

Der Virologie Es ist der Zweig der Biologie, der Ursprung, Evolution, Klassifizierung, Pathologie sowie biomedizinische und biotechnologische Anwendungen von Viren untersucht. Viren sind kleine Partikel, 0,01-1 µm, deren genetische Informationen als alleiniger Zweck ihre eigene Replikation haben.

Virengene werden durch Zellmolekularmaschinerie dekodiert, die zur Multiplikation infiziert sind. Daher sind Viren intrazelluläre Parasiten abhängig von den Stoffwechselfunktionen lebender Zellen.

Quelle: Fotokredit: Cynthia GoldsmithContent -Anbieter (en): CDC/ DR. Erskine. L. Palmer; DR. M. L. Martin [Public Domain]

Das am häufigsten vorkommende genetische Material auf dem Planeten entspricht dem von Viren. Infizieren Sie andere Viren und alle Lebewesen. Immunsysteme verteidigen Viren nicht immer erfolgreich: Einige der verheerendsten Krankheiten von Menschen und Tieren werden durch Virus verursacht.

Unter menschlichen Viruskrankheiten befinden sich Gelbfieber, Polyomyelitis, Influenza, AIDS, Pocken und Masern. Viren nehmen an etwa 20% der Krebserkrankungen des Menschen teil. Jedes Jahr töten respiratorische und intestinale Infektionen viraler Herkunft Millionen von Kindern in Entwicklungsländern.

Einige Viren sind nützlich, um Bakterien wie Enzymequellen für die Schädlingsbekämpfung, als antibakterielle Mittel, um Krebs und als Genvektoren zu bekämpfen.

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Geschichte

Am Ende des 19. Jahrhunderts stellten Martinus Beijerck und Dmitri Ivanovski unabhängig fest, dass die freie von Patienten mit Tabakpflanzen ein Mittel enthielt, das gesunde Pflanzen infizieren kann. Beijerinck nannte diesen Agenten Contagium vivum fluidum.

Jetzt wissen wir, dass Pekerinck und Ivanovski durchgesickert sind. Ebenfalls im neunzehnten Jahrhundert kamen Friedrich Loeffler und Paul Frosch zu dem Schluss, dass das Affitase -Fieber von Rindern durch einen nicht bakteriellen Agenten verursacht wird.

Im ersten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts demonstrierten Vilhelm Ellerman und Olaf Bang die Übertragung von Leukämie bei Hühnern, unter Verwendung von Zellen, die frei von Zellen verwendet wurden. Diese Experimente ermöglichten uns zu dem Schluss, dass es ein Tiervirus gibt, die Krebs produzieren können.

Im zweiten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts beobachtete Frederick Twort die Lyse von Mikrokokken in Agarplatten, in denen er versuchte, das Pockenvirus zu kultivieren, vorausgesetzt. Felix d'herelle für seinen Teil entdeckte, dass die Bazilli, die Ruhr verursachte.

1960 erhielt Peter Medawar den Nobelpreis, weil er entdeckt hatte, dass Viren genetisches Material (DNA oder RNA) enthielten, enthielten.

Arten von Viren

Viren werden nach den Merkmalen klassifiziert, die sie haben. Dies sind Morphologie, Genom und Interaktion mit dem Wirt.

Die Klassifizierung basierend auf der Wechselwirkung des Virus mit dem Wirt basiert auf vier Kriterien: 1) Produktion einer infektiösen Nachkommenschaft; 2) wenn das Virus tötet oder nicht den Wirt; 3) wenn es klinische Symptome gibt; 4) Die Dauer der Infektion.

Das Immunsystem spielt eine wichtige Rolle bei der Wechselwirkung zwischen Viren und Wirt, da es die Entwicklung der Infektion bestimmt. Somit kann die Infektion akut und subklinisch sein (das Virus wird aus dem Körper eliminiert) oder anhaltend und chronisch (das Virus wird nicht aus dem Körper eliminiert).

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Die Klassifizierung basierend auf Genomunterschieden (Baltimore -System) und taxonomischer Klassifizierung, die alle Merkmale von Viren berücksichtigt, sind die derzeit am häufigsten verwendeten Systeme, um die Viren zu katalogisieren.

Morphologie -basierte Klassifizierung

Um diese Klassifizierung zu verstehen, ist es notwendig, die Teile zu kennen, aus denen ein Virus besteht. Viren bestehen aus Genom und Kapsid, die in der Lage sind, einwickeln zu können. Das Genom kann DNA oder RNA sein, einfach oder doppelt, linear oder kreisförmig.

Capsid ist eine komplexe Struktur, die aus vielen identischen viralen Proteinuntereinheiten besteht, die als Kapsomere bezeichnet werden. Seine Hauptfunktion ist es, das Genom zu schützen. Es dient auch dazu, die Wirtszelle zu erkennen und sich ihr anzuschließen und den Transport des Genoms in die Innenseite der Zelle zu gewährleisten.

Die Verpackung ist die Membran, die aus Lipiden und Glykoproteinen besteht, die das Kapsid umgeben. Drift aus der Wirtszelle. Variiert erheblich in Größe, Morphologie und Komplexität. Das Vorhandensein oder Fehlen von Wickeln dient als Virusklassifizierungskriterium.

Drei Kategorien von Viren werden ohne Verpackung erkannt: 1) isometrisch, mit ungefähr kugelförmiger Form (icosahedros oder icosadeltahedrone); 2) Filamentos, einfache Propellerform; 3) Komplexe ohne die vorherigen Formen. Einige Viren wie Bacteryofago T2 kombinieren isometrische und filamentöse Formen.

Wenn das Virus eingewickelt ist, können sie auch morphologischen Kategorien zugeordnet werden, die auf den Eigenschaften des Nucleocapsids basieren.

Genom -Basis -Klassifizierung: Baltimore -System

Diese von David Baltimore vorgeschlagene Klassifizierung berücksichtigt die Art des Virusgenoms als Mechanismus, bei dem Nukleinsäure repliziert und die Messenger -RNA (RNAM) für die Proteinbiosynthese transkribiert wird.

Im Baltimore-System hat das Virus, dessen RNA-Genom die gleiche Bedeutung hat, dass die mRNA als Virus mit einem positiven Sinn (+) -RNA bezeichnet wird, während die Viren, deren Genom von negativem Sinn ist (-). Doppelketten -Genomviren haben beide Sinne.

Ein Nachteil dieser Klassifizierung ist, dass Viren mit ähnlichen Replikationsmechanismen nicht unbedingt andere Merkmale teilen.

Baltimore -Systemklassen

Klasse I. Doppelketten -DNA -Virus. Transkription ähnlich der der Wirtszelle.

Klasse II. Virus mit einem einfachen Ketten -DNA -Genom. DNA kann Polarität (+) und (-) sein. Vor der RNM -Synthese in Doppelkette umgewandelt.

Klasse III. Virus mit einem Doppelketten -RNA -Genom (Kunst). Mit segmentiertem Genom und ARNM synthetisiert aus jedem Segment der DNA -Form. Enzyme, die an der vom Virusgenom kodierten Transkription beteiligt sind.

Klasse IV. Virus mit einfachem Ketten -RNA -Genom (ARSS), Polarität (+). Die mRNA. Transkription ähnelt der von Klasse 3.

Klasse v. ARSS-Genomvirus gegenüber dem der MNNE-Maß (-). RNM -Synthese, die vom Virus kodierende Enzyme erfordert. Die Produktion neuer Generationen des Virus erfordert die Synthese von Intermediary Arnds.

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Klasse VI. Virus mit ARNS -Genom, das vor der Replikation zwischengegebene ADnds produziert. Verwenden Sie Enzyme, die das Virus transportiert.

Klasse VII. Viren, die seine und über ein Zwischenarns replizieren.

Taxonomische Klassifizierung

Der internationale Virus -Taxonomiekomitee hat ein taxonomisches System zur Klassifizierung von Viren eingerichtet. Dieses System verwendet Abteilungen für Ordnung, Familie, Unterfamilie und Geschlechter. Es gibt immer noch eine Debatte über die Anwendung des Konzepts der Arten auf Viren.

Die für die taxonomischen Klassifizierung verwendeten Kriterien sind das Wirtsintervall, die morphologischen Eigenschaften und die Art des Genoms. Darüber hinaus werden andere Kriterien berücksichtigt, wie die Länge des Pufferschwanzes (Virus, der Bakterien infiziert), das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Gene in Genomen und phylogenetische Beziehungen zwischen Viren.

Ein Beispiel für diese Klassifizierung ist: Mononegaviral Order; Paramyxoviridae -Familie; Unterfamilie Paramyxovirinae, Gerere Morbilivirus; Spezies, Masernvirus.

Die Namen von Familien, Unterfamilien und Genres sind vom Ursprungsort, dem Wirt oder den Symptomen der vom Virus erzeugten Krankheit inspiriert. Zum Beispiel gibt der Ebola River in Zaire dem Genre den Namen Ebola; Das Tabakmosaik gibt dem Genre den Namen Tomabovirus.

Viele Namen von Virengruppen sind Worte des lateinischen oder griechischen Ursprungs. Zum Beispiel wird Podoviridae vom Griechischen abgeleitet Podes, Was bedeutet Fuß. Dieser Name bezieht sich auf kurze Phagen.

Beispiele für Viren

Influenza-Virus

Vögel und Säugetiere infizieren. Sie haben eine vielfältige Morphologie mit Verpackung. Einfaches Ketten -RNA -Genom. Baltimore und Familie gehören zu Baltimore Orthomyxoviridae.

Zu dieser Familie gehören die Influenzaviren. Die meisten Influenza -Fälle werden durch Influenzaviren verursacht. Die durch Influenza-B-Viren verursachten Epidemien treten alle 2-3 Jahre auf. Diejenigen, die durch Influenza -C -Viren produziert werden, sind weniger häufig.

Das Influenza-A-Virus hat vier Pandemien verursacht: 1) die spanische Grippe (1918-1919), Subtyp von H1N1-Viren, von unbekannten Ursprungs; 2) Die asiatische Grippe (1957-1958), Subtyp H2N2, von aviarer Herkunft; 3) Die Grippe von Hongkong (1968-1969), Subtyp H3N3, von aviarer Herkunft; 4) Schweinegrippe (2009-2010), H1N1-Subtyp, von Schweineursprung.

Die verheerendste Pandämie, die durch die spanische Grippe verursacht wird. Er tötete mehr Menschen als den Ersten Weltkrieg.

Die Buchstaben H und N stammen von Hemaglutinin- und Neuraminidase -Membranglykoproteinen. Diese Glykoproteine ​​sind in einer Vielzahl von Antigenformen vorhanden und an neuen Varianten beteiligt.

Retrovirus

Säugetiere, Vögel und andere Wirbeltiere infizieren. Sphärische Morphologie mit Umschlag. Einfaches Ketten -RNA -Genom. Baltimore und Familie gehören zur Klasse VI Retroviridae.

Diese Familie gehört zum menschlichen Immundefizienzvirus (HIV), Geschlecht Lentivirus. Dieses Virus verursacht Schäden am Immunsystem der infizierten Person, was es anfällig für Infektionen durch Bakterien, Viren, Pilze und Protozoen macht. Die von HIV produzierte Krankheit wird als erworbenes Immunschwäche -Syndrom (AIDS) bezeichnet.

Andere Genres von Retroviridae verursachen ebenfalls schwerwiegende Krankheiten. Zum Beispiel: Spumavirus (schwammiges Virus des Affen); Epsilonretrovirus (Walleyes Dermalsarkom Virus); Gammaretrovirus (Murina Leukämie -Virus, Katzenleukämie -Virus); Betaretrovirus (Murino -Brusttumorviren); Und Alpharetrovirus (Rous -Sarkom -Virus).

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Herpesvirus

Infiziert Säugetiere, Vögel und Wirbeltiere von kaltem Blut. Virusmorphologie: icosahedische Kapsel mit Umschlag. Doppelketten -DNA -Genom. Sie gehören zur Baltimore -Klasse I und bestellen Herpesvirales.

Einige Mitglieder sind: Herpes -Simplex -Virus 2 (Ursache Herpes genitalis); menschliches Cytomegalovirus (Ursache angeborene Defekte); Herpesvirus Kaposibƃ^TmS -Sarkom (Ursache Sarkom von Kaposi); Epsteinbƃbar -Virus oder EBV (Ursache Drüsenfieber und Tumoren).

Virus, das Polyomyelitis und andere verwandte Viren verursacht

Infiziert Säugetiere und Vögel. Morphologie des Virus: isometrisch oder icosahhedric. Einfaches Ketten -RNA -Genom. Sie gehören zu Baltimore Klasse IV und der Familie Picornaviridae.

Einige Genres dieser Familie sind: Hepatovirus (Ursache Hepatitis A); Enterovirus (Ursache Polyomyelitis); Aphthovirus (Verursacht APHOSASE).

Virus, das Tollwut und verwandte Viren verursacht

Säugetiere, Fische, Insekten und Pflanzen infizieren. Helikale Morphologie mit Verpackung. Einfaches Ketten -RNA -Genom. Baltimore und Familie gehören zu Baltimore Rhabdoviridae.

Diese Familie gehört Viren, die Krankheiten wie Wut hervorbringen, die durch Geschlecht verursacht werden Lyssavirus; Vesikularstomatitis, verursacht durch Geschlecht Vesiculovirus; und die gelbe Zwergkartoffel, die durch das Genre verursacht wird Novirirhabdovirus.

Virus, der infektiös ist, Erythrema

Infiziert Säugetiere, Vögel und Insekten. Symmetrische Icosahédica -Morphologie. Einfaches Ketten -DNA -Genom. Sie gehören zu Baltimore Klasse II und Familie Parvoviridae.

Ein Mitglied dieser Familie ist das B19 -Virus, das zum Genre gehört Erythrovirus, Es verursacht bei Menschen infektiös. B19 -Virus infiziert die Vorläuferzellen der roten Blutkörperchen.

Einige Mitglieder von Parvoviridae Sie werden als Genvektoren verwendet.

Virusanwendungen

Viren können zum Nutzen des Menschen durch die Konstruktion rekombinanter Viren verwendet werden. Diese haben ein modifiziertes Genom durch molekulare Biologie -Techniken.

Rekombinante Viren sind potenziell nützlich für die Gentherapie, deren Ziel es ist, bestimmte Krankheiten oder Impfstoffproduktion zu heilen.

HIV wurde verwendet, um Genvektoren (lentivirale Vektoren) für die Gentherapie aufzubauen. Diese Vektoren haben sich in Tiermodellen der Krankheit des Retina -Pigmentpithels als effizient erwiesen, wie z.

Als Impfstoffvektoren verwendete Viren müssen ein geringes pathogenes Potential haben. Dies wird mit Tiermodellen überprüft. Dies ist der Fall von entwickelten oder entwickelnden Impfstoffen gegen Pockenviren, vesikuläre Stomatitis und Ebola.

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