Aufgaben 34 1.11 Viren – Piraten der Zelle Viren sind keine Lebewesen und nutzen lebende Zellen zur Vermehrung Du hast sicher schon mindestens einmal in deinem Leben Bekanntschaft mit Viren1 gemacht: Viren bescheren uns Schnupfen, grippale Infekte, Feuchtblattern (Windpocken) oder Warzen – in schlimmen Fällen auch die echte Grippe (Influenza), AIDS (Auslöser ist das HI-Virus), „Corona“ (durch das SARS-CoV-2-Virus) oder andere schwere Krankheiten. Viren sind also oft pathogen2, und werden daher vielfach in einem Atemzug mit anderen Krankheitserregern wie Bakterien genannt. Tatsächlich sind Viren aber etwas völlig anderes – sie sind nicht einmal Lebewesen! Was zeichnet Viren nun aus? Viren sind keine Zellen, sondern bestehen nur aus Nukleinsäure (DNA oder RNA) in einer Proteinhülle, dem Capsid. Manche sind zusätzlich von einer Membran umgeben. Vermehren können sich Viren nur, wenn ihre Nukleinsäure in eine lebende Zelle gelangt und deren Stoffwechsel nutzen kann (kAbb. 31). Viren treten in unterschiedlichen Größen und Formen auf – die meisten sind sehr klein (die kleinsten sind nur 15 nm groß, also kleiner als Ribosomen) und einfach gebaut. Es gibt aber auch besonders auffällige Formen: Bakteriophagen3 (kAbb. 30) etwa sind bis zu 200 nm groß und sehen im Elektronenmikroskop aus wie Objekte aus einem Science-Fiction-Film. Diese Viren „landen“ wie Mondfähren auf Bakterien und injizieren ihre DNA durch das Schwanzrohr in die Bakterienzelle. 1 Virus: (lat.) = Gift; Ein einzelnes Viruspartikel wird als Virion bezeichnet. 2 pathogen: pathos (griech.) = Leiden, Krankheit, genesis (griech.) = Erzeugung; beschreibt die Fähigkeit, krankhafte Veränderungen hervorzurufen 3 Bakteriophagen: bakterion (griech.) = Stäbchen, phagein (griech.) = fressen; sind relativ große Viren mit kompliziertem Aufbau, die Bakterien befallen Viren sind keine Zellen oder Lebewesen, sie bestehen aus Nukleinsäuren mit Proteinhüllen Reproduktion Viren nutzen die Vermehrungsmaschinerie von Wirtszellen. Das zeigt, dass der genetische Code und die genetischen Reproduktionsmechanismen universell sind. Zellen können nicht zwischen eigener und Virus-DNA unterscheiden, beide werden mit den gleichen Enzymen vervielfältigt und abgelesen. Tabakmosaikvirus Adenovirus Grippevirus Bakteriophage RNA DNA DNA hohler Stift Schwanzrohr Schwanzfiber Basisplatte Capsid Glykoprotein Hüllmembran Kopf RNA Capsid Glykoprotein Capsid Abb.30: Bakteriophage. Transkription Translation Replikation Capsid Virus Protein Virus-DNA Virus-DNA Virus-mRNA Capsidprotein Membranrezeptor Zellmembran der Wirtszelle Kernpore Die Virus-DNA gelangt in die Wirtszelle. Die hier gezeigten Adenoviren docken an Membranrezeptoren der Wirtszelle an. Neue Viren bauen sich spontan zusammen und verlassen die Wirtszelle durch Aufplatzen der Zelle. Enzyme der Wirtszelle vervielfältigen die Virus-DNA und schreiben sie in mRNA um. Wirtsribosomen produzieren Virus-Proteine. Abb.31: Vermehrung von Viren. Viren schleusen ihre DNA (oder RNA) in die Wirtszelle ein, nachdem sie an Membranproteinen andocken (a und b). Danach wird die Virus-DNA entweder direkt abgelesen oder in die DNA der Wirtszelle integriert (c). Die Zelle produziert dann Virusproteine (d), aus denen sich neue Viruspartikel bilden, die dann aus der Zelle freigesetzt werden (e). Die hier dargestellten Adenoviren sind Erreger verschiedener Erkrankungen, etwa der Atemwege, der Augen oder des Verdauungstrakts. 1 S „Viren sind keine Lebewesen“. Begründe diese Aussage, indem du die Kennzeichen des Lebens wiederholst und überprüfst, welche davon auf Viren zutreffen. 2 W Recherchiere den Begriff „Retrovirus“ und beschreibe ihn. Suche danach Beispiele bekannter pathogener Viren, die Retroviren sind. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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