Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article
De hoeveelheid en rangschikking van de eiwitten en het nucleïnezuur van virussen bepalen hun grootte en vorm. Het nucleïnezuur en de eiwitten van elke virusklasse worden samengevoegd tot een structuur die nucleoproteïne of nucleocapsid wordt genoemd. Sommige virussen hebben meer dan één laag proteïnen rond het nucleïnezuur; weer andere hebben een lipoproteïnemembraan (enveloppe genoemd), afgeleid van het membraan van de gastheercel, dat de nucleocapsidekern omgeeft. Door het membraan dringen extra eiwitten die de specificiteit van het virus voor de gastcellen bepalen. De eiwit- en nucleïnezuurbestanddelen hebben eigenschappen die uniek zijn voor elke virusklasse; wanneer zij worden samengevoegd, bepalen zij de grootte en de vorm van het virus voor die specifieke klasse. De genomen van Mimivirussen en Pandoravirussen, die tot de grootste bekende virussen behoren, variëren van 1 tot 2,5 Mb (1 Mb = 1.000.000 basenparen DNA).
De meeste virussen variëren in diameter van 20 nanometer (nm; 0,0000008 inch) tot 250-400 nm; de grootste echter meten ongeveer 500 nm in diameter en zijn ongeveer 700-1.000 nm lang. Alleen de grootste en meest complexe virussen kunnen onder de lichtmicroscoop met de hoogste resolutie worden waargenomen. Bij het bepalen van de grootte van een virus moet ook rekening worden gehouden met de vorm, aangezien verschillende virusklassen verschillende vormen hebben.
Virussen hebben overwegend twee vormen: staafjes of filamenten, zo genoemd vanwege de lineaire array van het nucleïnezuur en de eiwitsubeenheden; en bolletjes, die eigenlijk 20-hoekige (icosahedrale) veelhoeken zijn. De meeste plantenvirussen zijn klein en bestaan uit filamenten of veelhoeken, net als veel bacteriële virussen. De grotere en complexere bacteriofagen daarentegen bevatten als genetische informatie dubbelstrengs DNA en combineren zowel filamenteuze als polygonale vormen. De klassieke T4-bacteriofaag bestaat uit een veelhoekige kop, die het DNA-genoom bevat, en een staafvormige staart van lange vezels met een speciale functie. Structuren als deze zijn uniek voor de bacteriofagen.
Dierlijke virussen vertonen een extreme variatie in grootte en vorm. De kleinste dierlijke virussen behoren tot de families Parvoviridae en Picornaviridae en meten respectievelijk ongeveer 20 nm en ongeveer 30 nm in diameter. Virussen van deze twee families zijn icosaëders en bevatten nucleïnezuren met beperkte genetische informatie. Virussen van de familie Poxviridae zijn ongeveer 250 tot 400 nm in hun langste dimensie, en zij zijn noch polygonen noch filamenten. Poxvirussen zijn structureel complexer dan eenvoudige bacteriën, ondanks hun grote gelijkenis. Dierlijke virussen met staafvormige (spiraalvormige) nucleocapsiden zijn virussen met een omhulsel; deze virussen worden aangetroffen in de families Paramyxoviridae, Orthomyxoviridae, Coronaviridae en Rhabdoviridae. Niet alle omhulde virussen hebben echter spiraalvormige nucleocapsiden; die van de families Herpesviridae, Retroviridae en Togaviridae hebben polygonale nucleocapsiden. De meeste omhulde virussen lijken bolvormig te zijn, hoewel de rhabdovirussen langwerpige cilinders zijn.
De criteria die worden gebruikt om virussen in families en genera in te delen, zijn hoofdzakelijk gebaseerd op drie structurele overwegingen: (1) het type en de grootte van hun nucleïnezuur, (2) de vorm en grootte van de capsiden, en (3) de aanwezigheid van een lipidenomhulsel, afkomstig van de gastheercel, dat de virale nucleocapside omgeeft.
Het nucleïnezuur
Zoals bij alle vormen van leven het geval is, codeert het nucleïnezuur van elk virus de genetische informatie voor de synthese van alle eiwitten. In bijna alle vrij levende organismen heeft de genetische informatie de vorm van dubbelstrengs DNA, gerangschikt als een spiraalvormig rooster dat bij de basen over de lengte van het molecuul is verbonden (een dubbele helix). Bij virussen kan de genetische informatie echter verschillende vormen aannemen, waaronder enkelstrengs of dubbelstrengs DNA of RNA.
De nucleïnezuren van virussen zijn gerangschikt in genomen. Alle dubbelstrengs DNA-virussen bestaan uit één grote molecule, terwijl de meeste dubbelstrengs RNA-virussen gesegmenteerde genomen hebben, waarbij elk segment gewoonlijk een enkel gen vertegenwoordigt dat de informatie voor de synthese van een enkel eiwit codeert. Virussen met enkelstrengs genomisch DNA zijn meestal klein, met beperkte genetische informatie. Sommige enkelstrengs DNA-virussen bestaan uit twee populaties virionen, elk bestaande uit complementair enkelstrengs DNA met een polariteit tegengesteld aan die van de ander.
De virionen van de meeste plantenvirussen en veel dierlijke en bacteriële virussen zijn samengesteld uit enkelstrengs RNA. Bij de meeste van deze virussen wordt het genomische RNA een positieve streng genoemd omdat het genomische RNA als mRNA fungeert voor de directe synthese (translatie) van virale eiwitten. Verscheidene grote families van dierlijke virussen, en één die zowel plantaardige als dierlijke virussen omvat (de Rhabdoviridae), bevatten echter genomisch enkelstrengs RNA, negatiefstrengs genoemd, dat complementair is aan mRNA. Al deze negatieve-streng-RNA-virussen hebben een enzym, RNA-afhankelijk RNA-polymerase (transcriptase) genoemd, dat eerst de synthese van complementair mRNA uit het virionaire RNA moet katalyseren voordat virale eiwitsynthese kan plaatsvinden. Deze variaties in de nucleïnezuren van virussen vormen een centraal criterium voor de classificatie van alle virussen.
Een kenmerkende grote familie van enkelstrengs RNA-virussen wordt Retroviridae genoemd; het RNA van deze virussen is positief, maar de virussen zijn uitgerust met een enzym, dat omgekeerd transcriptase wordt genoemd en dat het enkelstrengs RNA kopieert om dubbelstrengs DNA te vormen.