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Viren: Aufbau, Vermehrung und Wirtszellen
Viren sind winzige infektiöse Einheiten aus Erbgut und Proteinen. Sie sind keine Zellen, besitzen keinen eigenen Stoffwechsel und können sich nur mithilfe einer passenden Wirtszelle vermehren.
Auf dieser Seite lernst du, den Aufbau eines Virus zu erklären, seinen Vermehrungszyklus nachzuvollziehen und Viren von Bakterien zu unterscheiden.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Viren sind keine Zellen
Ein Virus besteht nicht aus einer Zelle. Ihm fehlen Zellplasma, Zellorganellen und ein eigener Stoffwechsel. Trotzdem besitzt es Erbinformation, die sich verändern und weitergegeben werden kann.
Virus
Ein Virus ist eine infektiöse, nichtzelluläre Einheit. Es enthält DNA oder RNA und benötigt für seine Vermehrung eine lebende Wirtszelle.
Wirte können Menschen, Tiere, Pflanzen, Pilze, Bakterien oder Archaeen sein. Nicht jedes Virus kann jeden Wirt befallen, und nicht jede Virusinfektion führt zu einer Erkrankung.
Ein Virus bringt eine Bauanleitung mit, aber keine eigene Produktionsanlage. Die nötigen Stoffe und Zellstrukturen liefert die Wirtszelle.
Der Grundbauplan eines Virus
Trotz ihrer verschiedenen Formen besitzen Viren einen gemeinsamen Grundbauplan.
Genom
Das Genom ist die Erbinformation des Virus. Es besteht entweder aus DNA oder aus RNA. Beide können je nach Virus ein- oder doppelsträngig vorliegen.
Kapsid
Das Kapsid ist eine Hülle aus Proteinen, die das Genom umgibt und schützt. Genom und Kapsid bilden zusammen das Nukleokapsid.
Manche Viren besitzen zusätzlich eine Virushülle aus einer Lipiddoppelschicht. In ihr können virale Oberflächenproteine stecken. Hervorragende Oberflächenproteine werden häufig Spikes genannt.
- Unbehülltes Virus: Genom und Kapsid, aber keine zusätzliche Membranhülle
- Behülltes Virus: Genom, Kapsid und zusätzliche Virushülle
Viren können unter anderem kugel-, stäbchen-, faden- oder schraubenförmig sein. Die äußere Form ändert nichts daran, dass das Genom im Inneren geschützt werden muss.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Das virale enthält die Erbinformation. Die schützende Proteinhülle heißt . Nur manche Viren besitzen zusätzlich eine .
Passende Wirtszellen erkennen
Warum befällt ein Virus nicht einfach jede Zelle? Für das Andocken müssen Strukturen auf der Virusoberfläche zu bestimmten Strukturen der Wirtszelle passen.
Rezeptor
Ein Rezeptor ist eine passende Bindungsstelle auf der Oberfläche einer Zelle. Virusproteine können nur an geeignete Rezeptoren binden.
Diese Passung lässt sich mit Schlüssel und Schloss vergleichen. Der Vergleich erklärt die Auswahl beim Andocken, aber ein Virus entscheidet dabei nicht bewusst.
Ein Virus trifft auf zwei Zelltypen. Nur der erste Zelltyp trägt den passenden Rezeptor. Das Virus kann dort andocken und möglicherweise eindringen. Am zweiten Zelltyp fehlt die passende Bindungsstelle, sodass der erste Infektionsschritt scheitert.
Die Rezeptorpassung begrenzt das Wirtsspektrum, also die Menge der geeigneten Wirte. Sie trägt auch zum Zelltropismus bei: Damit ist die Bevorzugung bestimmter Zelltypen gemeint. So befallen verschiedene Viren unterschiedliche Gewebe.
So vermehren sich Viren
Viren vermehren sich nicht durch eigene Zellteilung. Sie schleusen ihre Erbinformation in eine geeignete Wirtszelle ein und nutzen deren Ausstattung zur Herstellung neuer Virusbestandteile.
- Anheftung: Virusproteine binden an passende Rezeptoren der Wirtszelle.
- Eindringen: Das Virus oder sein Inneres gelangt in die Zelle, zum Beispiel durch Aufnahme in ein Bläschen oder durch Verschmelzen einer Virushülle mit der Zellmembran.
- Freisetzung des Genoms: Das Kapsid wird geöffnet oder abgebaut. Die virale DNA oder RNA wird verfügbar.
- Produktion: Die Wirtszelle vervielfältigt virales Erbgut und stellt Virusproteine her.
- Zusammenbau: Genom und Proteine werden zu neuen Viruspartikeln zusammengesetzt.
- Freisetzung: Die neuen Viruspartikel verlassen die Zelle und können weitere passende Zellen infizieren.
Bei der Freisetzung gibt es verschiedene Wege. Eine Wirtszelle kann platzen und sterben. Behüllte Viren können außerdem durch Knospung austreten und dabei einen Teil der Zellmembran als Hülle erhalten.
Stell dir eine infizierte Zelle als Fabrik vor. Das Virus liefert die fremde Bauanleitung. Die Zellstrukturen produzieren danach virales Genom und Virusproteine. Erst beim Zusammenbau entstehen daraus vollständige neue Viruspartikel.
Viren und Bakterien unterscheiden
Viren und Bakterien können Infektionen verursachen, sind biologisch aber grundverschieden.
| Merkmal | Viren | Bakterien |
|---|---|---|
| Grundaufbau | keine Zellen; Genom und Kapsid, manchmal zusätzliche Hülle | vollständige Zellen mit Zellbestandteilen |
| Stoffwechsel | kein eigener Stoffwechsel | eigener Stoffwechsel |
| Vermehrung | nur mithilfe einer Wirtszelle | selbstständig durch Zellteilung |
| Erbgut | DNA oder RNA | DNA; RNA wird unter anderem bei der Proteinherstellung gebildet |
| Einordnung | meist nicht als Lebewesen eingeordnet | Lebewesen |
Antibiotika wirken gegen bestimmte Strukturen oder Vorgänge von Bakterien. Viren besitzen diese Angriffspunkte nicht. Deshalb helfen Antibiotika nicht gegen Virusinfektionen.
„Infektion“ bedeutet nicht automatisch „Bakterium“. Erst die Erregergruppe entscheidet, welche biologischen Angriffspunkte vorhanden sind.
Sind Viren Lebewesen?
Viren sind ein biologischer Grenzfall. Meist werden sie nicht zu den Lebewesen gezählt, weil sie nicht aus Zellen bestehen, keinen eigenen Stoffwechsel haben und sich nicht selbstständig vermehren.
Für eine begründete Beurteilung solltest du jedoch mehrere Merkmale betrachten:
- Zellulärer Aufbau: nicht erfüllt
- Eigener Stoffwechsel: nicht erfüllt
- Selbstständige Fortpflanzung: nicht erfüllt
- Erbinformation, Veränderung und Evolution: vorhanden
Die Einordnung hängt davon ab, welche Merkmale des Lebendigen besonders gewichtet werden. Deshalb ist eine Begründung genauer als die bloße Aussage „Viren leben“ oder „Viren leben nicht“.
Bakteriophagen als Beispiel
Bakteriophagen, kurz Phagen, sind Viren, die Bakterien infizieren. Sie zeigen besonders anschaulich, dass auch Viren einen passenden Wirt benötigen.
Ein häufig dargestellter Phagentyp besitzt:
- einen Kopf mit dem viralen Erbgut,
- einen Schwanz,
- Schwanzfasern zum spezifischen Andocken an ein Bakterium.
Nach dem Andocken gelangt das Phagengenom in die Bakterienzelle. Im lytischen Zyklus stellt das Bakterium neue Phagenbestandteile her. Die neuen Phagen werden zusammengesetzt und durch das Platzen der Bakterienzelle freigesetzt.
Bei manchen Phagen kann das Erbgut stattdessen zunächst in das bakterielle Genom eingebaut und mit ihm weitergegeben werden. Diese ruhende Phase heißt lysogener Zyklus. Später kann der Phage in den lytischen Zyklus übergehen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Viren
- Aufbau
- Genom aus DNA oder RNA
- Kapsid aus Proteinen
- manchmal zusätzliche Hülle
- Wirtsabhängigkeit
- passender Rezeptor nötig
- kein eigener Stoffwechsel
- Vermehrung nur in Zellen
- Vermehrung
- anheften und eindringen
- Genom und Proteine herstellen
- zusammenbauen und freisetzen
- Abgrenzung
- keine Bakterienzellen
- meist keine Lebewesen
- Antibiotika wirken nicht gegen sie
- Aufbau
Abschluss-Check
Du kannst Viren nun über drei Leitfragen untersuchen: Woraus bestehen sie? An welche Zellen können sie binden? Wie nutzen sie diese Zellen zur Vermehrung? Mit diesen Fragen lassen sich Aufbau, Wirtsspezifität und Vermehrung gemeinsam erklären.