Viren: Eine Einführung
Viren sind extrem einfach aufgebaut. Sie bestehen im Grunde nur aus Erbmaterial und Eiweißen, manchmal auch aus Lipiden.
Dieser Text entspricht den Vorgaben der ärztlichen Fachliteratur, medizinischen Leitlinien sowie aktuellen Studien und wurde von Mediziner*innen geprüft.
Überblick
Viren sind sehr klein: Die Größe liegt etwa 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 sind keine Lebewesen. Im Gegensatz zu beispielsweise 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 lebende Zelle verfügt, fehlen ihnen. Viren können sich außerdem nicht fortpflanzen bezeihungsweise von selbst vermehren – sie benötigen dazu andere Zellen, sogenannte Wirtszellen.
Um sich zu vermehren, docken Viren an passende Wirtszellen an, dringen in sie ein und nutzen dann die Maschinerie der Wirtszelle. Sie programmieren die Zelle so um, dass diese beginnt, einzelne Virusbestandteile anhand des mitgelieferten Bauplans (dem Erbgut) herzustellen. Die Einzelteile des Virus lagern sich von selbst zum kompletten Virus zusammen. Die fertigen Viren werden dann aus der Zelle freigesetzt. Manche Zellen gehen dabei zugrunde.
Mehr zum Thema: Virusvermehrung
Wie viele Viren eine einzelne Zelle herstellt, variiert je nach Virus-Art. Eine mit dem Polio-Virus infizierte Zelle bildet 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 bei Viren,
- die Bakterien infizieren, von Bakteriophagen oder Phagen.
- die Pflanzen infizieren, von Pflanzenviren oder Phytoviren.
- die Tiere infizieren, von Tierviren, Animalviren oder animalen Viren (z. B. Schweineviren, Vogelviren, ...).
- die Menschen infizieren, von Menschenviren oder Humanviren.
Viren: Aufbau
Manche Viren sind aus drei verschiedenen Teilen aufgebaut: Erbmaterial, Kapsid und Hülle. Andere Viren bestehen nur aus Erbmaterial und Kapsid.
Erbmaterial
Kapsid
Das Kapsid umgibt das Erbmaterial des Virus und schützt es. Es besteht aus vielen gleichartigen Untereinheiten, den Kapsomeren. Ein einzelnes Kapsomer wiederum besteht aus Eiweiß-Untereinheiten, den sogenannten Protomeren. Den Komplex aus Kapsomer und Erbmaterial nennt man auch Nukleokapsid. Viele Viren sind mit Erbmaterial und Kapsid bereits komplett.
Die besondere Anordnung der Kapsomere führt zu einer äußeren Form, die für das jeweilige Virus typisch ist. Mögliche Kapsid-Formen sind:
- würfelförmig (kubisch)
- aus mehreren Dreiecksflächen bestehend (ikosaedrisch = zwanzigflächig)
- schraubenförmig (helikal)
- fadenförmig (filamentär)
Das Innere eines Kapsids bezeichnet man auch als Kern oder Core (engl für Kern).
Hülle
Bei einigen Viren ist das Kapsid zusätzlich von einer Hülle umgeben. Diese setzt sich meist aus Lipiden zusammen, die mit Proteinen und Glykoproteinen durchsetzt sind. Weil die Glykoproteine aus der Hülle als Fortsätze herausragen, nennt man sie auch Spikes (engl. für Stachel, Zacken).
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:
- Erbmaterial: Besteht das Virus-Erbmaterial aus DNA (DNA-Virus) oder RNA (RNA-Virus), aus einem Einzel- oder Doppelstrang?
- Symmetrie: Welche Form hat der Komplex aus Erbmaterial und Kapsid (also das Nukleokapsid)? Ist es z. B. schraubenförmig oder ikosaedrisch (zwanzigflächig)?
- Hülle: Ist das Kapsid von einer Hülle umgeben?
- Größe: Wie groß ist das komplette Virus-Partikel (das sog. Virion)?
- Virusvermehrung: Wo genau vermehrt sich das Virus in der Wirtszelle? Im Zellkern oder außerhalb?
- Serologie: Wirken Teile des Virus als Antigen? Das heißt, binden Elemente des Immunsystems (wie Antikörper oder bestimmte Lymphozyten-Rezeptoren) an Virusbestandteile?
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,
- Virusoide und
- Prionen.
Viroide
Viroide sind deutlich kleiner als Viren und bestehen ausschließlich aus einer kurzen Erbmaterial-Sequenz – einer ringförmigen RNA (Ribonukleinsäure). Sie besitzen keinerlei Kapsid oder Hülle. Genau wie Viren sind Viroide unbelebt, besitzen keinen Stoffwechsel und können sich nicht fortpflanzen.
Viroide 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
Virusoide (sog. Satellitenviren) 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 einzige bislang bekannte Virusoid, das beim Menschen zu Erkrankungen führen kann, ist das Hepatitis-D-Virus. Dieses 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.
Onmeda-Redaktion 
Dr. rer. nat. Geraldine Nagel (Medizinredakteurin)Suerbaum, S., et al.: Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2016
Kayser, F. H., et al.: Medizinische Mikrobiologie. Thieme, Stuttgart 2014
Doerr, H. W., et al.: Medizinische Virologie. Thieme, Stuttgart 2010
Modrow, S., et al.: Molekulare Virologie. Springer Medizin Verlag, Heidelberg 2010
Onmeda-Lesetipps:
Buchtipps:
