سعى العلماء منذ فترة طويلة للكشف عن هيكل ووظيفة الفيروسات. الفيروسات فريدة من نوعها حيث تم تصنيفها على أنها حية وغير حية في مراحل مختلفة من تاريخ مادة الاحياء. الفيروسات ليست خلايا ولكنها جسيمات معدية غير حية. هم قادرون على التسبب في عدد من الأمراض ، بما في ذلك سرطانفي أنواع مختلفة من الكائنات الحية.
على نطاق واسع مسببات الأمراض لا تصيب البشر و الحيوانات، ولكن أيضا النباتاتوالبكتيريا والأوليات والأثريات. هذه الجسيمات الدقيقة للغاية أصغر بنحو 1000 مرة من البكتيريا ويمكن العثور عليها في أي بيئة تقريبًا. لا يمكن أن توجد الفيروسات بشكل مستقل عن الكائنات الحية الأخرى حيث يجب أن تسيطر على الخلية الحية من أجل التكاثر.
الجسيمات الفيروسية ، والمعروفة أيضًا باسم الفيريون ، هي في الأساس حمض نووي (DNA أو RNA) داخل غلاف أو طبقة بروتينية. الفيروسات صغيرة للغاية ، قطرها حوالي 20-400 نانومتر. يمكن لأكبر فيروس ، المعروف باسم Mimivirus ، قياس قطر يصل إلى 500 نانومتر. بالمقارنة ، يبلغ قطر خلية الدم الحمراء البشرية حوالي 6000 إلى 8000 نانومتر.
بالإضافة إلى الأحجام المختلفة ، تحتوي الفيروسات أيضًا على مجموعة متنوعة من الأشكال. على غرار البكتيريا ، تحتوي بعض الفيروسات على أشكال كروية أو قضيبية. الفيروسات الأخرى هي جزيء سطحي (متعدد الوجوه مع 20 وجهًا) أو على شكل حلزوني. يتم تحديد الشكل الفيروسي من خلال طبقة البروتين التي تغلف الجينوم الفيروسي وتحميه.
قد تحتوي الفيروسات على DNA مزدوج الشريط أو RNA مزدوج الشريط أو DNA مفرد واحد أو RNA مفرد. يعتمد نوع المادة الجينية الموجودة في فيروس معين على طبيعة ووظيفة الفيروس المعين. لا يتم عادة الكشف عن المادة الوراثية ولكنها مغطاة بطبقة بروتينية تعرف باسم الكبسولة. يمكن أن يتكون الجينوم الفيروسي من عدد قليل جدًا من الجينات أو ما يصل إلى مئات الجينات اعتمادًا على نوع الفيروس. لاحظ أن الجينوم يُنظم عادةً على شكل جزيء طويل يكون عادةً مستقيماً أو دائرياً.
ال بروتين يُعرف الغلاف الذي يلف المادة الجينية الفيروسية باسم الكبسولة. يتكون الكبسولة من وحدات فرعية بروتينية تسمى capsomeres. يمكن أن تحتوي الكبسولات على عدة أشكال: متعدد السطوح أو القضيب أو المركب. تعمل الكبسولات على حماية المواد الوراثية الفيروسية من التلف.
بالإضافة إلى طبقة البروتين ، تحتوي بعض الفيروسات على هياكل متخصصة. على سبيل المثال ، يحتوي فيروس الإنفلونزا على غلاف يشبه الغشاء حول قفيسته. تُعرف هذه الفيروسات بالفيروسات المغلفة. يحتوي المغلف على كل من الخلية المضيفة ومكونات فيروسية ويساعد الفيروس في إصابة مضيفه. تم العثور على إضافات الكبسولات أيضا في البكتيريا. على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي عاثية البكتيريا على "ذيل" بروتين متصل بالغطاء يستخدم لإصابة البكتيريا المضيفة.
الفيروسات ليست قادرة على تكرار جيناتها بنفسها. يجب أن يعتمدوا على خلية مضيفة للتكاثر. من أجل حدوث تكاثر فيروسي ، يجب أن يصيب الفيروس أولاً خلية مضيفة. يقوم الفيروس بحقن مادته الوراثية في الخلية ويستخدم عضيات الخلية للتكاثر. بمجرد تكرار عدد كافٍ من الفيروسات ، تقوم الفيروسات المشكلة حديثًا بترقق الخلية المضيفة أو فتحها والانتقال لإصابة الخلايا الأخرى. يُعرف هذا النوع من النسخ الفيروسي بالدورة الغنائية.
يمكن لبعض الفيروسات أن تتكاثر من خلال دورة lysogenic. في هذه العملية ، يتم إدخال الحمض النووي الفيروسي في الحمض النووي للخلية المضيفة. عند هذه النقطة ، يُعرف الجينوم الفيروسي باسم prophage ويدخل في حالة خاملة. يتم تكرار جينوم البروفيج جنبًا إلى جنب مع الجينوم البكتيري عندما تنقسم البكتيريا وتنتقل إلى كل جرثومي خلية ابنة. عندما يتم تشغيله من خلال الظروف البيئية المتغيرة ، قد يصبح الحمض النووي الدماغي محلول حلقي ويبدأ في تكرار المكونات الفيروسية داخل الخلية المضيفة. يتم تحرير الفيروسات غير المغلفة من الخلية عن طريق التحلل أو طرد خلوي. عادة ما يتم إطلاق الفيروسات المغلفة بالتبرعم.
تسبب الفيروسات عددًا من الأمراض في الكائنات الحية التي تصيبها. تشمل الأمراض والعدوى البشرية التي تسببها الفيروسات الإيبولا الحمى والجدري والحصبة والإنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية / الإيدز والهربس. كانت اللقاحات فعالة في منع بعض أنواع العدوى الفيروسية ، مثل الجدري الصغير ، في البشر. وهي تعمل عن طريق مساعدة الجسم على بناء استجابة نظام المناعة ضد فيروسات معينة.
تشمل الأمراض الفيروسية التي تصيب الحيوانات داء الكلب ومرض الحمى القلاعية وأنفلونزا الطيور وأنفلونزا الخنازير. تشمل أمراض النبات أمراض الفسيفساء ، ونقطة الحلقة ، وتجعد الأوراق ، وأمراض لفائف الأوراق. الفيروسات المعروفة باسم الجراثيم المسببة للأمراض تسبب البكتيريا والأثريات.