อาณาจักรไวราและอนุภาคที่มีชีวิต (Kingdom Vira and Living particle)

ไวรัส (Virus)

นักวิทยาศาสตร์พบว่ายังมีสิ่งมีชีวิตอีก 2 ชนิด คือ ไวรัส (Virus) กับไวรอยด์ (viroid) มีลักษณะแตกต่างจากพวกโพรคาริโอต
และยูคาริโอต กล่าวคือ โครงสร้างยังไม่เป็นเซลล์ ไม่มีทั้งเยื่อหุ้มเซลล์และไซโทพลาซึม เป็นพียงอนุภาค (virion) ที่ประกอบด้วย
DNA หรือ RNA และโปรตีนเท่านั้น
F ไวรัสประกอบด้วย DNA หรือ RNA ที่มีโปรตีน (capsid) ห่อหุ้มและมีเอนไซม์สำหรับใช้ในเมแทบอลิซึม ส่วนไวรอยด์มีเฉพาะ
RNA ที่ไม่มีโปรตีนหุ้มและไม่มีเอนไซม์เลย
F โรคบางชนิดที่เกิดจากไวรัส ได้แก่

โรค ไวรัสที่ทำให้เกิดโรค
ไข้เลือดออก
ไข้หวัดใหญ่
ไข้หวัด
โรคตับอักเสบชนิดบี
โรคเอดส์ Arbovirus
Orthomyxovirus
Picornavirus
Hepatitis B Virus
Human Immunodeficiency Virus

โครงสร้างโดยทั่วไปของไวรัสเป็นเพียงหน่วยอนุภาคของสารที่ประกอบด้วยกรดนิวคลิอิกชนิด DNA หรือ RNA อย่างใดอย่างหนึ่งห่อหุ้มด้วยส่วนที่เรียกว่าเปลือกโปรตีน (protein coat) หรือ แคปซิด (capsid)

จากลักษณะทั่วไปสรุปได้ว่า

1. ไวรัสเป็นจุลินทรีย์ที่ไม่ใช่อยู่ในรูปของเซลล์แต่อยู่ในรูปอนุภาค

2. จีโนม (genomes) หรือสารพันธุกรรมเป็นชนิด DNA หรือR NA อย่างใดอย่างหนึ่ง

3. ต้องอาศัยอยู่ภายในเซลล์ที่มีชีวิตจึงดำรงเป็นปรสิตแท้จริงแล้วจึงเพิ่มจำนวนได้

4. การสืบพันธุ์เพิ่มจำนวนไวรัสเกิดขึ้นภายในเซลล์ที่มีชีวิต และยังสามารถถ่ายทอด สารพันธุกรรมไปยังเซลล์อื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

5. สามารถควบคุมกลไกของเซลล์โฮสต์ให้ทำการสร้างส่วนประกอบของไวรัสใหม่

โครงสร้างและส่วนประกอบของไวรัส

1. ไวรัสมีขนาด 20-250 nm

2. กรดนิวคลีอิกชนิด DNA หรือ RNA เป็นแกนกลางล้อมรอบส่วนที่เรียกว่าเปลือกโปรตีนหรือแคบซิด หน่วยย่อยคือ capsomer

3. ไวรัสบางชนิดมีสารลิโปโปรตีน เรียกว่า envelope จีโนม (genome) - DNA สายคู่ ( double- stranded DNA ) - DNA สายเดี่ยว ( single- stranded DNA ) - RNA สายคู่ ( double- stranded RNA ) - RNA สายเดี่ยว ( single- stranded RNA ) - กรดนิวคลิอิกแบบวงแหวน ส่วนประกอบทางเคมีของไวรัส - โปรตีน เป็นเอนไซม์ต่าง ๆ - ไขมันหรือลิพิด ในฟอสโฟลิพิด(phospholipid) ไกลโคลิพิด(glycolipid) และ คอสเลสเตอรอล(cholesterol) - คาร์โบไฮเดรต เป็นส่วนหนึ่งในกรดนิวคลิอิก และไกลโคโปรตีนช่วยเป็น antigen ที่สำคัญของไวรัส

รูปร่างของไวรัส

ไวรัสมีรูปร่าง (shape) การจัดเรียงตัวของ capsomeres

มี 3 แบบ คือ - Cubic symmetry ชนิด icosahedral symmetry

รูปร่างเป็นสามเหลี่ยม 20 หน้า 12 มุม เช่นไวรัสโรคโปลิโอ หูด - Helical symmetry

มีลักษณะท่อนตรงยาว หรือท่อนโค้ง เช่น ไวรัสที่ทำให้เกิดโรคไข้หวัดใหญ่ คางทูม โรคพิษสุนัขบ้า - Complex

รูปร่างสมมาตรไม่แน่นอน เช่น poxvirus โรคฝีดาษ ไวรัสรูปแบบของ bacteriophage

การจัดหมวดหมู่ของไวรัส เกณฑ์จะนำมาใช้จัดหมวดหมู่ของไวรัส โดยพิจารณาคุณสมบัติดังต่อไปนี้

1. ชนิดของกรดนิวคลิอิก รวมทั้งการจัดเรียงตัวเป็นชนิดสายคู่ (double strands) หรือชนิดสายเดี่ยว (single strand) เช่น DNA สายคู่ DNA สายเดี่ยว RNA สายคู่ และ RNA สายเดี่ยว

2. รูปร่างลักษณะของแคปซิด เช่น ขนาด สมมาตร และจำนวน capsomeres

3. การมีหรือไม่มี envelope

4. คุณสมบัติทางซีรัมวิทยา

5. เอนไซม์

6. เนื่อเยื่อและอาการของโรคที่เกิดกับส่วนต่าง ๆ ของร่างกายเช่น - การทำลายเยื่อบุ : small pox - การทำลายประสาท : encephalitis - การทำลายอวัยวะ : hepatitis yellow fever

การเพิ่มจำนวนของไวรัส มีขั้นตอนต่าง ๆ ดังนี้

1. การเกาะจับกับเซลล์โฮสต์ (Attachment หรือ adsorption) หน่วยไวรัสเคลื่อนที่มายึดเกาะกับผิวของเซลล์โฮสต์ตรงตำแหน่งที่เหมาะสม (receptor site)

2. การเข้าสู่เซลล์โฮสต์ (Penetration หรือ entry) หลังจากไวรัสเกาะติดกับเซลล์โฮสต์ไว้แล้ว เยื่อหุ้มเซลล์จะโอบล้อมหน่วยไวรัสไว้ ไวรัสจึงเข้าสู่ภายในเซลล์ได้ทั้งอนุภาคคล้าย ๆ กับกระบวนการ phagocytosis

3. การสลายแคปซิด (Uncoating) เซลล์โฮสต์จะปล่อยเอนไซม์มาย่อยสลายส่วนของแคปซิด กรดนิวคลิอิกของไวรัสจะแข่งขันกับโครโมโซมของเซลล์เพื่อควบคุมกลไกทางชีววิทยาของเซลล์

4. การสังเคราะห์ส่วนประกอบของไวรัส (Sythesis) กรดนิวคลิอิกของไวรัสเข้าควบคุมกลไกของเซลล์ให้สร้างส่วนประกอบของไวรัสโดยควบคุมให้เซลล์สร้างเอนไซม์ชนิดต่าง ๆ ขึ้น

5. ระยะเป็นไวรัสโดยสมบูรณ์ ( Maturation) เป็นระยะที่ส่วนประกอบต่าง ๆ ของไวรัสที่สร้างขึ้นจะประกอบตัวเอง (self assembly) เป็น nucleocapsid จำนวนมากและยังอยู่ภายในเซลล์

6. ระยะปลดปล่อยออกจากเซลล์ (Release) เป็นระยะที่เซลล์โฮสต์แตกทำให้ไวรัสใหม่ถูกปล่อยออกมาจากเซลล์แล้วเข้าสู่เซลล์ข้างเคียงต่อไป จากการศึกษาไวรัสชนิด RNA เช่น poliovirus

การสร้างส่วนประกอบของไวรัสทุกขั้นตอนจนถึงการประกอบตัวเองเป็นไวรัสใหม่จะเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมของเซลล์ แต่ถ้าเป็นไวรัสชนิด DNA เช่น adenovirus

จะจำลองตัวเพิ่มจำนวนในนิวเคลียสของเซลล์แล้วมีการสร้างโปรตีนขึ้นในบริเวณไซโทพลาสซึมโดยอาศัย mRNA ในที่สุดโปรตีนจะถูกถ่ายทอดเข้าไปในนิวเคลียสและประกอบตัวเองเป็นไวรัสใหม่ในนิวเคลียสของเซลล์โฮสต์ เมื่อเซลล์แตกก็จะไปเกาะจับกับเซลล์ใหม่อีก

ยกตัวอย่างไวรัส Bacteriophage                     

การเพิ่มจำนวนของ Bacteriophage การเพิ่มจำนวนไวรัสในเซลล์แบคทีเรีย (Bacteriophage) มีขั้นตอนการเพิ่มจำนวน2 แบบดังนี้

แบบที่1.

lytic phage (Virulent phage)

1. การเกาะจับ (attachment) กับแบคทีเรีย phage จะใช้เส้นใยบริเวณหาง (tail fiber) เกาะจับกับผนังเซลล์ของแบคทีเรียตรงบริเวณที่มีความจำเพาะกับ phage จริง ๆ (receptor site)

2. การเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย (penetration) เมื่อ phage เกาะจับกับเซลล์แบคทีเรียได้ปล่อย endoglycosidase ออกมาย่อยสลายผนังเซลล์เป็นรู ขณะเดียวกับส่วนหางของ phage จะแทงทะลุผ่านผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ แล้วย่อย DNA เข้าสู่ ไซโตพลาสซึมโดยมีซากแคปซูลนอกผนังเซลล์แล้วสลายไปในที่สุด

3. DNA ของ phage เข้าไปในไซโตพลาสซึมได้แล้วก็จะเข้าควบคุมกิจกรรมต่าง ๆ ของเซลล์

4. ขั้นตอนสุดท้ายคือจะปลดปล่อยออกจากแบคทีเรีย แบคทีเรียจะสร้างเอนไซม์จาก lysosome ออกมาทำลายตัวเอง ทำให้เซลล์แตก phage ใหม่ออกมากจากเซลล์แบคทีเรีย

แบบที่2

Temperate phage (Lysogenic phage) มีขั้นตอนการเพิ่มจำนวนแบบเหมือนกับ lytic phage (Virulent phage) แต่ DNA ของ phage เข้าไปในไซโตพลาสซึมจะเข้าไปแทรกร่วมอยู่กับ DNA ของโฮสต์ เมื่อ DNA โฮสต์มีการเพิ่มจำนวนในขณะเดียวกัน DNA ของ phage การเพิ่มจำนวนตามไปด้วย

* ไวรัส และ ไวรอยด์ (Virus & Viroid)


ไวรัสและไวรอยด์ เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมาก และ มีโครงส้างที่ไม่จัดว่าเป็นเซลล์

- ไวรัส (Virus) มีโครงสร้างที่ประกอบด้วยสารพันธุกรรมซึ่งอาจเป็น DNA หรือ RNA
อย่างใดอย่างหนึ่ง และ มีเปลือกหุ้มเป็นสารโปรตีน

- ไวรอยด์ (Viroid) มีโครงสร้างเป็นเพียงสาร RNA เท่านั้น

** การจำแนกอาณาจักรในปัจจุบันไม่ได้จัดไวรัสและไวรอยด์อยู่ในกลุ่มใดทั้งสิ้น

ไวรัสและไวรอยด์ ต่างกันอย่างไร ?

1.ไวรอยด์มีชีวิตอยู่ในสิ่งมีชีวิต มันไม่มีชั้นโปรตีนหุ้ม มี RNA ที่มีน้ำหนักโมเลกุลน้อย

2.เนื้อเยื่อที่ถูกไวรอยด์รุกรานจะไม่มีชิ้นส่วนเพื่อให้ในการเพิ่มจำนวนเหมือนไวรัส

3.ไวรอยด์แค่ตัวเดียวสามารถทำให้เกิดโรคได้

4.ไวรอยด์ไม่มีเปลี่ยนแปลง RNA เป็นโปรตีนได้

5.ไวรอยด์เพิ่มจำนวนได้เองในเซลล์ที่อ่อนแอ