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Viren – eine Einführung

Veröffentlicht von Dr. rer. nat. Geraldine Nagel

Viren sind Parasiten, die Wirtszellen benötigen, um sich zu vermehren. Außerhalb der Wirtszelle ist dies nicht möglich. Sie sind extrem einfach aufgebaute Komplexe aus Erbmaterial (Nukleinsäuren) und Eiweißen (Proteinen), manchmal auch aus Lipiden.

Allgemeines

Viren sind sehr klein: Die Größe eines Virus-Partikels liegt zwischen 22 und 330 Nanometern. Ein Nanometer entspricht dabei einem Millionstel Millimeter. Damit sind Viren deutlich kleiner als Bakterien, die durchschnittlich zwischen 0,2 und 2 Mikrometer groß sind (das entspricht 0,0002 bis 0,002 Millimeter).

Viren besitzen Erbmaterial entweder in Form von DNA (Desoxyribonukleinsäure, DNA-Viren) oder RNA (Ribonukleinsäure (RNA-Viren). Das Erbmaterial enthält den Bauplan für das Virus-Partikel, das als Virion bezeichnet wird, wenn es vollständig aufgebaut ist.

Im Gegensatz zu Bakterien besitzen Viren keine eigenen Zellorganellen und auch keinen eigenen Stoffwechsel. Sie können Eiweiße also nicht selbst herstellen. Die Enzyme zur Energiegewinnung, über die jede Zelle verfügt, fehlen ihnen und sie können sich nicht alleine fortpflanzen.

Um sich zu vermehren, brauchen Viren andere Zellen. Dazu docken Viren an passende Wirtszellen an und dringen in sie ein. Viren können die Maschinerie der Wirtszelle ausnutzen und die Zelle so umprogrammieren, dass sie beginnt, die einzelnen Virusbestandteile anhand des mitgelieferten Bauplans (der sich im Erbgut des Virus befindet) herzustellen. Die Einzelteile des Virus lagern sich schließlich von selbst zum kompletten Virus zusammen. Die fertigen Virione werden dann aus der Zelle ausgeschleust. Manche Zellen gehen dabei zugrunde. Die neuen Viren können nun beginnen, weitere Zellen zu infizieren.

Wie viele Viren eine einzelne Zelle herstellt, variiert je nach Virus-Art. So bildet eine mit dem Polio-Virus infizierte Zelle beispielsweise etwa 1.000 neue Viren pro Zelle. Eine mit Herpes-Viren infizierte Zelle (z.B. bei Lippenherpes) bildet dagegen nur 50 bis 100 Viren pro Zelle.

Viren sind in der Regel wirtsspezifisch, das heißt, ein bestimmtes Virus infiziert normalerweise nur bestimmte Organismen. Auch Bakterien oder Pflanzen können von Viren befallen werden. Abhängig vom Wirtsorganismus spricht man deshalb bei Viren,

Aufbau der Viren

Ein Virus ist in der Regel aus drei verschiedenen Teilen aufgebaut – manche Viren bestehen auch nur aus zwei Teilen:

Virusfamilien

Wie bei der Tier- und Pflanzenwelt wurde auch versucht, die Viren zu klassifizieren. Entsprechend der technischen Entwicklung zog man dabei nacheinander verschiedenste Merkmale heran. Die Aufdeckung der äußeren Virusgestalt durch die Röntgenstrukturanalyse und die Entschlüsselung des genetischen Codes eines Virus waren besondere Wegmarken in der Entwicklung. Heutzutage teilt man Viren vor allem aufgrund der folgenden Kriterien in verschiedene Gruppen ein:

Virusähnliche Partikel

Unter virusähnlichen Partikeln versteht man Partikel, die krankheitserregend wirken können, obwohl sie aus noch weniger Elementen als ein Virus bestehen. Zu den virusähnlichen Partikeln zählen:

Viroide

Als Viroide bezeichnet man kurze Erbmaterial-Sequenzen aus einer ringförmigen RNA (Ribonukleinsäure). Viroide sind wie die Viren unbelebt, besitzen keinen Stoffwechsel und können sich nicht fortpflanzen. Sie besitzen keinerlei Kapsid oder Hülle. Sie spielen bei infektiösen Pflanzenkrankheiten eine Rolle, zum Beispiel führen sie bei Zitrusbäumen zur sogenannten Exocortis-Krankheit. Durch Viroide verursachte Erkrankungen beim Menschen sind bisher nicht bekannt.

Virusoide (Satellitenviren)

Virusoide (auch Satellitenviren genannt) bestehen ebenfalls aus einem kleinen RNA- oder DNA-Molekül sowie ein bis zwei Eiweißen, deren Bauplan sie auch in ihrem Erbmaterial tragen. Sie können sich nur in Gegenwart von anderen Viren (sog. Helferviren) vermehren und ausbreiten. Virusoide führen vor allem bei Pflanzen zu Erkrankungen. Das bislang einzig bekannte Virusoid, das beim Menschen zu Erkrankungen führen kann, ist das Hepatitis-D-Virus: Das Hepatitis-D-Virus kann nur Zellen befallen, die bereits mit Hepatitis-B-Viren befallen sind.

Prionen

Der Begriff Prionen geht auf den englischen Begriff proteinaceous infectious particle zurück, was so viel wie "eiweißartiger ansteckender Partikel" bedeutet. Im Unterschied zu Krankheitserregern wie Bakterien oder Viren besitzen Prionen keinerlei Erbmaterial. Sie bestehen ausschließlich aus Eiweißen (Proteinen) und kommen auch natürlicherweise im Körper von Mensch und Tier vor – vor allem in Gehirn und Rückenmark, aber auch in Geweben des Immunsystems (Lymphknoten und Milz). Unter bestimmten Bedingungen können Prionen krank machen und zum Beispiel bei Schafen und Ziegen zu Scrapie, bei Rindern zu BSE und beim Menschen zum Beispiel zur Creutzfeldt-Jakob-Krankheit oder zu Kuru führen.

Im gesunden Zustand liegen die Prionen alle in einer bestimmten Struktur vor, der sogenannten PrPC-Form (c für engl. cell = Zelle). Faltet sich diese Struktur jedoch um, entsteht eine infektiöse Form, die sogenannte PrPSC-Form (sc für Scrapie, die Form wurde zuerst bei Schafen entdeckt). Diese abweichende Strukturfaltung kann bei gesunden Prionen dazu führen, dass diese sich in die krankhafte Form umfalten. Die krankhafte Form kann nicht abgebaut werden und so sammelt sich nach und nach immer mehr von der infektiösen Prionen-Form im Gehirn an und schädigt es dadurch.

Weitere Informationen

Onmeda-Lesetipps:

Buchtipps:

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Medizinische Virologie

Hans W. Doerr, Wolfram H. Gerlich

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Quellen:

Modrow, S. et al.: Molekulare Virologie. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2010

Hahn, H. et al.: Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2009

Kayser, F.H. et al.: Medizinische Mikrobiologie. Thieme, Stuttgart 2005

Doerr, H.W., Gerlich, W.H.: Medizinische Virologie. Thieme, Stuttgart 2002

Stand: 07. Dezember 2010