Die Vermehrung von Viren

23 Mai, 2020
Für die Vermehrung benötigt ein Virus eine Wirtszelle, die es dazu zwingt, das virale Genom zu replizieren, um neue Viruspartikel zu produzieren. Die neuen Viren werden dann freigesetzt, doch die Wirtszellen geschädigt oder zerstört. Erfahre heute mehr über diesen Prozess. 

Die Vermehrung von Viren ist ein komplexer, doch sehr interessanter Prozess. Viren benötigen Wirtszellen eines lebenden Organismus, um überleben zu können, denn sie selbst verfügen nicht über einen Stoffwechselapparat und sind auch nicht fähig, sich alleine zu vermehren. Deshalb werden sie normalerweise nicht zu den Lebewesen gezählt.

Wir kennen zwei verschiedene Arten der Vermehrung von Viren:

  • Lytischer Zyklus
  • Lysogener Zyklus

Beim lytischen Zyklus schleust das Virus seine Nukleinsäure in die Wirtszelle ein. Der Krankheitserreger handelt also rasch und direkt in der Wirtszelle und führt den Tod dieser Zelle herbei.

Beim lysogenischen Zyklus findet die Replikation des Virus in der Wirtszelle statt, ohne dass es zum Zelltod kommt. Das Virus integriert seine eigene DNA in das Wirtsgenom und bildet so einen Provirus. Diese Art von Viren sind sehr schwer zu erkennen und vermehren sich oft, ohne das wir uns darüber bewusst sind. Sie tarnen sich in der infizierten Struktur.

Die Vermehrung von Viren: Die einzelnen Phasen

Wir erinnern daran, dass Viren einfache und sehr kleine Strukturen sind, die sich nur aus Nukleinsäuren und Proteinen zusammensetzen. Wie bereits erwähnt, werden sie der Wissenschaft in der Regel nicht als Lebewesen eingestuft, da sie nicht atmen, sich nicht selbständig vermehren und auch keinen Stoffwechsel betreiben können. Sie führen jedoch zwei für Lebewesen sehr typische Funktionen aus: Sie setzen sich in Beziehung und reproduzieren sich. 

Viren bestehen aus einer Nukleinsäure (DNA oder RNA), die von einer Proteinhülle umgeben ist. Zusätzlich können sie eine Lipidhülle aufweisen. Sobald sie zu einer Wirtszelle gelangen, beschlagnahmen sie diese und zwingen sie, zu ihrem eigenen Vorteil zu arbeiten. Sie beginnen dann, sich zu vermehren.

Vermehrung von Viren
Viren sind winzige Partikel, welche den Zellstoffwechsel von Wirtszellen verwenden, um sich selbst zu vermehren.

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Die Phase der Adsorption (Anheften), der Penetration (Eindringen) und der Freisetzung (Uncoating)

Die erste Phase der Vermehrung nennt sich Adsorption oder das Anheften an der Wirtszelle. Dazu kommt es, wenn das Virus mit einem Organismus in Kontakt kommt, was meist zufällig durch das Husten oder Niesen einer nahen Person erfolgt.

Danach erkennt das Virus die Rezeptoren der Wirtszelle und haftet sich an die Zellmembran an. Jetzt beginnt die zweite Phase, in der die Penetration der Wirtszelle erfolgt. Dabei injizieren die Viren ihr Erbmaterial in die Wirtszelle. Dies wird auch als Phase der Freisetzung (Uncoating) der Nukleinsäure bezeichnet.

Bei Viren mit Hülle erfolgt das Eindringen meist durch die Fusion der Virushülle mit der Zellmembran. Viren, die keine Hülle vorweisen, werden normalerweise vollständig durch Phagozytose in die Wirtszelle aufgenommen.

Phase der Vermehrung (Replikation) und des Zusammenbaus (Assembly)

Sobald das Virus in die Wirtszelle eingedrungen ist, beginnt die Vermehrung oder Replikation. Das genetische Material des Virus wird repliziert und es entstehen Virusproteine. Mit neuen Virenpartikeln können dann neue Viren zusammengebaut werden.

Da es unterschiedliche Arten von Viren gibt, verläuft auch der Replikationsprozess auf unterschiedliche Arten. Der Zusammenbau besteht darin, die Viruskomponenten zusammenzusetzen, um die Struktur eines neuen Virus aufzubauen. 

Vermehrung von Viren
Die Vermehrung von Viren in den Wirtszellen erfolgt über die Replikation der genetischen Information.

Die Phase der Freisetzung

In der letzten Phase werden die neuen Viren außerhalb der Wirtszellen freigesetzt. Sie suchen sich dann neue Wirtszellen, um den Prozess der Vermehrung zu wiederholen.

Manche Viren erzwingen den Freisetzungsprozess. Das bedeutet, dass sie die Zellmembran zerstören. Dies führt zum Tod der Wirtszelle. Dieser Prozess wiederholt sich immer wieder aufs Neue: Während sich die Viren vermehren, sterben die Wirtszellen ab.

Wenn es sich um Viren mit einer Lipidhülle handelt, setzen sie sich durch Knospung frei: Sie verwenden einen Teil der Zellmembran der Wirtszelle als Virushülle.

Um die Viren zu bekämpfen, aktiviert der Körper das Immunsystem. Wenn es jedoch nicht fähig ist, sich ausreichend zu verteidigen, sind Arzneimittel notwendig, um die Schlacht gegen die Viren gewinnen zu können. Sollten auch diese nicht wirken oder keine Medikamente vorhanden sein, können die Viren ernste Krankheiten oder auch den Tod des Patienten auslösen.

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Warum ist es wichtig, die Vermehrung von Viren zu verstehen?

Das Verstehen dieses Zyklus ermöglicht es uns, Therapien zu erforschen, um uns vor Viren zu schützen. Die Vorsorge ist ebenfalls sehr wichtig, denn es gibt nicht immer antivirale Medikamente, die helfen können. Virusinfektionen können harmlos sein, wie dies zum Beispiel bei einer Erkältung der Fall ist. Doch es gibt auch sehr schwerwiegende Infektionen, wie beispielsweise HIV.

Je besser wir diese Prozesse verstehen, desto mehr Möglichkeiten haben wir, Viren zu bekämpfen und neue Impfstoffe und Arzneimittel zur Behandlung zu entwickeln. 

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