ویروس‌شناسی پزشکی · دکتر موسوی

مبانی ساختمان و طبقه‌بندی ویروس‌ها

مرور ساختار ویروس، ژنوم، کپسید، مورفولوژی، خانواده‌های RNAدار و DNAدار، و مقاومت ویروس‌ها.

۱
بخش اول

تعریف ویروس و معیارهای حیات

تعریف پایه

ویروس ذره‌ای میکروسکوپی است که از یک نوع اسید نوکلئیک یعنی DNA یا RNA و یک پوشش پروتئینی تشکیل می‌شود. ویروس فقط درون سلول زنده تکثیر می‌شود؛ بنابراین انگل درون‌سلولی اجباری است.

نقشهٔ ذهنی: تعریف ویروس و معیارهای حیات
ویروس انگل درون‌سلولی اجباری تکثیر فقط در سلول زنده ساختمان اسید نوکلئیک + کپسید فاقد ساختار سلولی معیار ۱: سلولی بودن غشا، دیواره، ریبوزوم و اندامک‌های مستقل ندارد معیار ۲: تکثیر مستقل سامانهٔ تکثیر مستقل ندارد از سلول میزبان استفاده می‌کند جمع‌بندی اطلاعات ژنتیکی دارد اما بدون میزبان فعال نیست
مرور سریع: ویروس از نظر ژنوم شبیه موجودات زنده است، اما از نظر ساختار سلولی و تکثیر مستقل تفاوت اساسی دارد.

نکتهٔ امتحانی

ویروس ژنوم دارد، اما ساختار سلولی و تکثیر مستقل ندارد. به همین دلیل بحث زنده‌بودن آن همیشه همراه با شرط وابستگی به میزبان مطرح می‌شود.

۲
بخش دوم

مقایسهٔ ویروس با سلول

ویژگیویروس‌هاسلول‌هاکلید مرور
اندازه۱۸ تا ۹۰۰ نانومترباکتری: ۱۰۰۰ نانومتر؛ سلول‌های جانوری و گیاهی بسیار بزرگ‌ترویروس کوچک‌تر از سلول است
تکثیرفقط داخل سلول؛ خارج سلول غیرفعالقابلیت زندگی آزاد دارندوابستگی مطلق ویروس
ژنومفقط DNA یا فقط RNAهمواره DNA و RNA دارند«یا» در ویروس، «و» در سلول
محتوای آنزیمیبسیار کم یا فاقد آنزیمدارای آنزیم‌های متعددظرفیت متابولیک محدود
اجزای داخلیفاقد ریبوزوم و آنزیم‌های تولید انرژیدارای ریبوزوم و آنزیم‌های تولید انرژیترجمه و انرژی از میزبان
مقایسه ویروس و سلول
شکل مرجع جزوه برای مقایسهٔ ویروس‌ها با سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی

مثال اندازه

پولیوویروس از ویروس‌های بسیار کوچک است و در جزوه به‌عنوان ویروسی معرفی شده که تنها اندکی از یک ریبوزوم بزرگ‌تر است.

۳
بخش سوم

تاریخچهٔ کشف ویروس‌ها

۱
سال ۱۸۹۲ ـ ایوانوفسکی
روی بیماری موزاییک تنباکو کار کرد و نشان داد عامل بیماری پس از عبور از صافی باکتریایی همچنان باقی می‌ماند.
۲
عامل قابل‌فیلتر
ثابت شد عامل بیماری از باکتری کوچک‌تر است و با فیلترهای معمول حذف نمی‌شود.
۳
سال ۱۸۹۸ ـ بایرینک
نام «ویروس» را پیشنهاد کرد؛ واژه‌ای لاتین به معنای سم.
۴
پیشرفت ابزارها
کشت سلولی و میکروسکوپ الکترونی راه را برای شناسایی دقیق‌تر ویروس‌ها باز کردند.
موضوعنمونه یا فرداهمیت
نخستین ویروس کشف‌شدهویروس موزاییک تنباکوویروس گیاهی
نخستین ویروس حیوانیعامل تب برفکیاثبات وجود ویروس‌های حیوانی
نام‌گذاری ویروسبایرینکتثبیت مفهوم عامل عفونی کوچک‌تر از باکتری
۴
بخش چهارم

اصول طبقه‌بندی ویروس‌ها

مورفولوژیشکل، تقارن و ساختمان ویروس
نوع اسید نوکلئیکDNA یا RNA؛ تک‌رشته‌ای یا دورشته‌ای
روش تکثیرراهبرد نسخه‌برداری و ساخت اجزا
میزبانحیوانی، گیاهی، انسانی یا پروکاریوتی
بیماریالگوی بیماری‌زایی و تظاهر بالینی
نام‌گذاریپسوندهای راسته، خانواده، زیرخانواده و جنس
سطح طبقه‌بندیپسوندنمونه
راسته-viralesبالاتر از خانواده
خانواده-viridaeHerpesviridae
زیرخانواده-virinaeزیرمجموعهٔ خانواده
جنس-virusسطح پایین‌تر از زیرخانواده
گونهپسوند ثابت نداردواحد اختصاصی‌تر

دام نام‌گذاری

پسوند -viridae همیشه نشانهٔ خانواده است؛ بنابراین Herpesviridae و Paramyxoviridae هر دو در سطح خانواده قرار دارند.

۵
بخش پنجم

ژنوم ویروسی

نقشهٔ ذهنی: طبقه‌بندی اسید نوکلئیک ویروس‌ها
اسید نوکلئیک DNA یا RNA DNA تک‌رشته‌ای یا دورشته‌ای RNA تک‌رشته‌ای یا دورشته‌ای RNA تک‌رشته‌ای می‌تواند جهت داشته باشد و به مثبت یا منفی تقسیم شود مثبت منفی RNA دورشته‌ای دو رشتهٔ مکمل RNA→DNA رترو
نوع ژنومشاخه‌هانکتهٔ کلیدی
DNAتک‌رشته‌ای یا دورشته‌ایویروس DNAدار RNA ژنومی ندارد
RNA تک‌رشته‌ایمثبت یا منفیجهت RNA در طبقه‌بندی اهمیت دارد
RNA دورشته‌ایدو رشتهٔ مکملنمونهٔ کلاسیک این جزوه: رئوویریده
RNA که به DNA تبدیل می‌شودرتروویروس‌هاRNA در چرخهٔ تکثیر به DNA تبدیل می‌شود

اصل طلایی ژنوم

هر ویروس در ساختار ژنومی خود یا DNA دارد یا RNA؛ بر خلاف سلول‌ها که هر دو نوع اسید نوکلئیک را دارند.

۶
بخش ششم

کپسید، کپسومر و نوکلئوکپسید

نقشهٔ ذهنی: اجزای ویروس و اصطلاحات ساختمانی
ویریون ذرهٔ کامل و عفونت‌زا فرم کامل ویروس اسید نوکلئیک DNA یا RNA کپسید پوشش پروتئینی محافظ کپسومر زیرواحدهای سازندهٔ کپسید نوکلئوکپسید ژنوم + کپسید در همهٔ ویروس‌ها وجود دارد پوشش لیپیدی در بعضی ویروس‌ها وجود دارد دارای گلیکوپروتئین اتصال
اصطلاحتعریفکارکرد
کپسیدپوشش پروتئینی پیرامون ژنوممحافظت، انتقال و تعیین مورفولوژی
کپسومرزیرواحدهای پروتئینی سازندهٔ کپسیدکنار هم قرار می‌گیرند و کپسید را می‌سازند
نوکلئوکپسیدمجموع ژنوم و کپسیددر همهٔ ویروس‌ها وجود دارد
ویریونذرهٔ کامل و عفونت‌زای ویروسیفرم کامل قابل انتقال ویروس

نقش‌های کپسید

  • محافظت از اسید نوکلئیک در برابر نوکلئازها
  • کمک به انتقال ویروس به سلول میزبان
  • تعیین شکل و تقارن ویروس

رابطهٔ اصطلاحات

کپسومرها ← کپسید ← همراه ژنوم = نوکلئوکپسید ← ویروس کامل = ویریون

۷
بخش هفتم

تقارن، پوشش و پنج مورفولوژی

تقارن ایکوزاهدرال

  • ظاهر بیست‌وجهی یا مکعبی
  • چیدمان منظم کپسومرها پیرامون ژنوم
  • می‌تواند پوشش‌دار یا بدون پوشش باشد

تقارن مارپیچی

  • قرارگیری مارپیچی پروتئین‌ها پیرامون ژنوم
  • بیشتر نمونه‌های این بخش پوشش لیپیدی دارند
  • در برابر شرایط محیطی حساس‌تر توصیف شده‌اند
تقارن کپسید
شکل مرجع جزوه برای تقارن مارپیچی و ایکوزاهدرال
ساختمان ویروس پوشش دار
ساختمان ویروس پوشش‌دار و گلیکوپروتئین‌های اتصال به گیرنده
پنج مورفولوژی ویروسی
پنج ساختار مورفولوژیک ویروس‌ها در جزوه
ساختارکپسیدپوشش لیپیدینکتهٔ یادگیری
ایکوزاهدرال بدون پوششبیست‌وجهینداردمقاومت محیطی بیشتر
ایکوزاهدرال پوشش‌داربیست‌وجهیداردگلیکوپروتئین‌های سطحی دارد
مارپیچی بدون پوششمارپیچینداردیکی از پنج الگوی ساختاری
مارپیچی پوشش‌دارمارپیچیدارددر این جزوه رایج‌تر از نوع بدون پوشش
پیچیدهترکیبیویژهدر این بخش: پاکس‌ویریده
۸
بخش هشتم

خانواده‌های RNAدار

نقشهٔ ذهنی: خانواده‌های RNAدار
خانواده‌های RNAدار طبقه‌بندی بر پایهٔ رشته و پوشش RNA تک‌رشته‌ای مثبت شاخهٔ پوشش‌دار و بدون پوشش RNA تک‌رشته‌ای منفی همهٔ نمونه‌های این بخش پوشش‌دار هستند RNA دورشته‌ای بدون پوشش پوشش‌دار توگاویریده: روبلا کروناویریده: کووید ۱۹ هم‌گروه ویژه رتروویریده: HIV RNA→DNA در تکثیر بدون پوشش پیکورناویریده: پولیو ارتومیکسو: آنفلوانزا پارامیکسو: اوریون و سرخک رابدو: هاری بونیا: تب کریمه ـ کنگو آرناویریده فیلوویریده رئوویریده روتاویروس؛ گاستروانتریت شدید کودکان
نوع ژنومپوششخانوادهنمونهٔ ویروس یا بیماریکلید مرور
RNA تک‌رشته‌ای مثبتداردTogaviridaeروبلا؛ سرخجهمثبت + پوشش‌دار
RNA تک‌رشته‌ای مثبتداردCoronaviridaeویروس کووید ۱۹مثبت + پوشش‌دار
RNA با تبدیل به DNAداردRetroviridaeHIVRNA → DNA
RNA تک‌رشته‌ای مثبتنداردPicornaviridaeپولیوویروس؛ فلج اطفالمثبت + بدون پوشش
RNA تک‌رشته‌ای منفیداردOrthomyxoviridaeآنفلوانزامنفی + پوشش‌دار
RNA تک‌رشته‌ای منفیداردParamyxoviridaeاوریون و سرخکمنفی + پوشش‌دار
RNA تک‌رشته‌ای منفیداردRhabdoviridaeهاریمنفی + پوشش‌دار
RNA تک‌رشته‌ای منفیداردBunyaviridaeتب کریمه ـ کنگومنفی + پوشش‌دار
RNA تک‌رشته‌ای منفیداردArenaviridaeدر این بخش نمونه‌ای ذکر نشدهمنفی + پوشش‌دار
RNA تک‌رشته‌ای منفیداردFiloviridaeدر این بخش نمونه‌ای ذکر نشدهمنفی + پوشش‌دار
RNA دورشته‌اینداردReoviridaeروتاویروس؛ گاستروانتریت شدید کودکاندورشته‌ای + بدون پوشش

الگوی سریع RNA

مثبتِ پوشش‌دار: توگا، کرونا RNA → DNA: رترو مثبتِ بدون پوشش: پیکورنا منفیِ پوشش‌دار: ارتومیکسو، پارامیکسو، رابدو، بونیا، آرنا، فیلو دورشته‌ایِ بدون پوشش: رئو
۹
بخش نهم

خانواده‌های DNAدار

نقشهٔ ذهنی: خانواده‌های DNAدار
خانواده‌های DNAدار طبقه‌بندی بر پایهٔ رشته، پوشش و ساختار DNA دورشته‌ای پوشش‌دار خانواده‌های دارای پوشش لیپیدی DNA دورشته‌ای بدون پوشش خانواده‌های فاقد پوشش لیپیدی DNA تک‌رشته‌ای پاروویریده هرپس‌ویریده: تبخال هپادناویریده: HBV آدنوویریده: ژنوم خطی بیماری‌های تنفسی و گاستروانتریت پاپوواویریده: ژنوم حلقوی HPV و زگیل تناسلی B19 اریتمای عفونی کودکان ساختمان پیچیده پاکس‌ویریده نمونهٔ مهم واریولا؛ آبله
نوع ژنومپوششخانوادهساختمان ژنومنمونه یا بیماری
DNA دورشته‌ایداردHerpesviridaeدر این بخش جزئیات خطی یا حلقوی ذکر نشدههرپس سیمپلکس؛ تبخال
DNA دورشته‌ایداردHepadnaviridaeجزئیات بیشتر در این بخش نیامده استHBV؛ هپاتیت
DNA دورشته‌اینداردAdenoviridaeخطیبیماری‌های تنفسی و گاستروانتریت
DNA دورشته‌اینداردPapovaviridaeحلقویHPV؛ زگیل تناسلی
DNA تک‌رشته‌ایدر این بخش جزئیات پوشش ذکر نشدهParvoviridaeتک‌رشته‌ایB19؛ اریتمای عفونی
DNA دورشته‌ایساختمان پیچیدهPoxviridaeدورشته‌ایواریولا؛ آبله

استثناهای مهم DNA

  • پاروویریده: DNA تک‌رشته‌ای
  • پاکس‌ویریده: ساختمان پیچیده
  • آدنوویریده: ژنوم خطی و بدون پوشش
  • پاپوواویریده: ژنوم حلقوی و بدون پوشش
۱۰
بخش دهم

مقاومت محیطی و شیمیایی

نقشهٔ ذهنی: مقاومت ویروس‌ها در برابر شرایط محیطی و مواد شیمیایی
مقاومت ویروس‌ها محیطی و شیمیایی ۳۷ درجه مقاومت متفاوت بدون پوشش مقاوم‌تر ۵۰ تا ۶۰ درجه بیشتر ویروس‌ها از بین می‌روند استثنا: HBV و HPV منفی ۷۰ درجه مقاومت بالا مناسب نگهداری فرابنفش همهٔ ویروس‌ها حساس‌اند کاربرد: استریل‌کردن فرمالدهید و اتر فرمالدهید: اثر بر پروتئین اتر: اثر بر لیپید پوشش
عاملاثر طبق جزوهاستثنا یا نکتهکلید مرور
۳۷ درجهمقاومت خانواده‌ها متفاوت استایکوزاهدرال بدون پوشش مقاوم‌تر؛ مارپیچی پوشش‌دار حساس‌ترپوشش لیپیدی = حساسیت بیشتر
۵۰ تا ۶۰ درجهبیشتر ویروس‌ها طی ۳۰ تا ۶۰ دقیقه از بین می‌روندHBV و HPV استثنا هستنددو استثنای حرارتی
منفی ۷۰ درجهویروس‌ها مقاومت بالایی دارندبرای نگهداری استفاده می‌شودسرما برای حفظ ویروس
اشعهٔ فرابنفشهمهٔ ویروس‌ها حساس‌اندبرای استریل کردن تجهیزات پزشکیآسیب به مادهٔ ژنتیکی
فرمالدهیدهمهٔ ویروس‌ها را از بین می‌بردمحل اثر: پروتئینهمهٔ ویروس‌ها پروتئین دارند
اترویروس‌های پوشش‌دار حساس‌اندمحل اثر: لیپیدهااتر = آزمون وجود پوشش لیپیدی
۱۱
بخش یازدهم

مرور الگویی و جدول‌های جمع‌بندی

۱
ابتدا نوع ژنوم را مشخص کن:
DNA یا RNA؟
۲
تعداد رشته را بررسی کن:
تک‌رشته‌ای یا دورشته‌ای؟
۳
اگر RNA تک‌رشته‌ای است، جهت را مشخص کن:
مثبت، منفی یا RNA که در چرخه به DNA تبدیل می‌شود؟
۴
پوشش را بررسی کن:
پوشش‌دار یا بدون پوشش؟
۵
استثنای ساختاری را جست‌وجو کن:
اگر ساختمان پیچیده است، در این بخش پاکس‌ویریده مطرح می‌شود.
سرنخخانواده یا گروه محتمل
RNA مثبت، پوشش‌دارتوگاویریده، کروناویریده
RNA که در چرخه به DNA تبدیل می‌شودرتروویریده
RNA مثبت، بدون پوششپیکورناویریده
RNA منفی، پوشش‌دارارتومیکسو، پارامیکسو، رابدو، بونیا، آرنا، فیلو
RNA دورشته‌ای، بدون پوششرئوویریده
DNA تک‌رشته‌ایپاروویریده
DNA دورشته‌ای، پوشش‌دارهرپس‌ویریده و هپادناویریده
DNA دورشته‌ای، بدون پوشش و خطیآدنوویریده
DNA دورشته‌ای، بدون پوشش و حلقویپاپوواویریده
DNA دورشته‌ای با ساختمان پیچیدهپاکس‌ویریده
۱۲
بخش دوازدهم

دام‌های امتحانی و جمع‌بندی نهایی

ویروس کاملویریون نام دارد.
جزء مشترک همهٔ ویروس‌هانوکلئوکپسید؛ یعنی ژنوم همراه کپسید.
پسوند خانواده-viridae
خانوادهٔ دارای ساختمان پیچیدهپاکس‌ویریده
DNA تک‌رشته‌ایپاروویریده
RNA دورشته‌ای بدون پوششرئوویریده
اثر اترروی لیپید است؛ پس ویروس پوشش‌دار حساس می‌شود.
منفی ۷۰ درجهبرای نگهداری ویروس مناسب است.
استثناهای حرارتیHBV و HPV
ویروس و سلولویروس فقط DNA یا RNA دارد؛ سلول هر دو را دارد.

مرور یک‌خطی خانواده‌ها

RNA: مثبتِ پوشش‌دار = توگا و کرونا؛ RNA → DNA = رترو؛ مثبتِ بدون پوشش = پیکورنا؛ منفیِ پوشش‌دار = شش خانوادهٔ اصلی ذکرشده؛ دورشته‌ایِ بدون پوشش = رئو.

DNA: تک‌رشته‌ای = پاروو؛ دورشته‌ایِ پوشش‌دار = هرپس و هپادنا؛ بدون پوششِ خطی = آدنو؛ بدون پوششِ حلقوی = پاپووا؛ پیچیده = پاکس.

جمع‌بندی مفهومی

برای شناسایی ساختاری یک ویروس، چهار سؤال را به‌ترتیب پاسخ بده: ژنوم چیست؟ چند رشته دارد؟ پوشش دارد؟ تقارن یا ساختمان آن چیست؟ پاسخ این چهار سؤال، مسیر طبقه‌بندی را بسیار کوتاه می‌کند.