Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article
Ilość i rozmieszczenie białek i kwasu nukleinowego wirusów określa ich wielkość i kształt. Kwas nukleinowy i białka każdej klasy wirusów łączą się w strukturę zwaną nukleoproteiną lub nukleokapsydem. Niektóre wirusy mają więcej niż jedną warstwę białek otaczających kwas nukleinowy; jeszcze inne mają lipoproteinową błonę (zwaną otoczką), pochodzącą z błony komórki gospodarza, która otacza rdzeń nukleokapsydu. Przez błonę przenikają dodatkowe białka, które decydują o specyficzności wirusa w stosunku do komórek gospodarza. Składniki białek i kwasów nukleinowych mają właściwości unikalne dla każdej klasy wirusa; po połączeniu określają rozmiar i kształt wirusa dla danej klasy. Genomy mimiwirusów i pandorawirusów, które są jednymi z największych znanych wirusów, mają rozmiary od 1 do 2,5 Mb (1 Mb = 1 000 000 par zasad DNA).
Większość wirusów ma średnicę od 20 nanometrów (nm; 0,0000008 cala) do 250-400 nm; największe jednak mają średnicę około 500 nm i długość około 700-1 000 nm. Tylko największe i najbardziej złożone wirusy mogą być widziane pod mikroskopem świetlnym w najwyższej rozdzielczości. Każde określenie wielkości wirusa musi również uwzględniać jego kształt, ponieważ różne klasy wirusów mają charakterystyczne kształty.
Kształty wirusów są przeważnie dwojakiego rodzaju: pręciki lub włókna, nazywane tak ze względu na liniowy układ kwasu nukleinowego i podjednostek białkowych, oraz kule, które są w rzeczywistości 20-bocznymi (dwudziestościanami) wielokątami. Większość wirusów roślinnych jest mała i jest albo włóknami albo wielokątami, podobnie jak wiele wirusów bakteryjnych. Większe i bardziej złożone bakteriofagi zawierają jednak jako informację genetyczną dwuniciowy DNA i łączą w sobie zarówno kształt włókien jak i wielokątów. Klasyczny bakteriofag T4 składa się z wielokątnej główki, która zawiera genom DNA oraz z ogona w kształcie pręta o specjalnej funkcji, składającego się z długich włókien. Struktury takie jak te są unikalne dla bakteriofagów.
Wirusy zwierzęce wykazują skrajne zróżnicowanie pod względem wielkości i kształtu. Najmniejsze wirusy zwierzęce należą do rodzin Parvoviridae i Picornaviridae i mierzą odpowiednio około 20 nm i około 30 nm średnicy. Wirusy z tych dwóch rodzin są dwudziestościanami i zawierają kwasy nukleinowe z ograniczoną informacją genetyczną. Wirusy z rodziny Poxviridae mają około 250 do 400 nm długości i nie są ani wielokątami, ani włóknami. Wirusy ospy są strukturalnie bardziej złożone niż proste bakterie, pomimo ich bliskiego podobieństwa. Wirusy zwierzęce, które mają prętowate (spiralne) nukleokapsyda to te, które są zamknięte w otoczce; wirusy te występują w rodzinach Paramyxoviridae, Orthomyxoviridae, Coronaviridae i Rhabdoviridae. Nie wszystkie wirusy otoczkowe zawierają jednak spiralne nukleokapsydy; te z rodzin Herpesviridae, Retroviridae i Togaviridae mają nukleokapsydy wielokątne. Większość wirusów otoczkowych wydaje się być kulista, chociaż rhabdovirusy są wydłużonymi cylindrami.
Kryteria klasyfikacji wirusów do rodzin i rodzajów opierają się głównie na trzech czynnikach strukturalnych: (1) rodzaju i wielkości ich kwasu nukleinowego, (2) kształcie i wielkości kapsydu oraz (3) obecności lipidowej otoczki, pochodzącej z komórki gospodarza, otaczającej wirusowy nukleokapsyd.
Kwas nukleinowy
Tak jak we wszystkich formach życia, kwas nukleinowy każdego wirusa koduje informację genetyczną do syntezy wszystkich białek. U prawie wszystkich organizmów żyjących na wolności informacja genetyczna ma postać dwuniciowego DNA, ułożonego w spiralną sieć połączonych ze sobą zasad na całej długości cząsteczki (podwójna helisa). W wirusach natomiast informacja genetyczna może występować w różnych formach, w tym jedno- lub dwuniciowego DNA lub RNA.
Kwasy nukleinowe wirusów są ułożone w genomy. Wszystkie wirusy dwuniciowego DNA składają się z pojedynczej dużej cząsteczki, podczas gdy większość wirusów dwuniciowego RNA ma segmentowane genomy, przy czym każdy segment zazwyczaj reprezentuje pojedynczy gen, który koduje informacje do syntezy pojedynczego białka. Wirusy z jednoniciowym genomowym DNA są zwykle małe, z ograniczoną informacją genetyczną. Niektóre wirusy z jednoniciowym DNA składają się z dwóch populacji wirionów, z których każda składa się z komplementarnego jednoniciowego DNA o polaryzacji przeciwnej do drugiej.
Wirusy większości wirusów roślinnych oraz wielu wirusów zwierzęcych i bakteryjnych składają się z jednoniciowego RNA. W większości tych wirusów genomowy RNA jest określany jako nić dodatnia, ponieważ genomowy RNA działa jako mRNA do bezpośredniej syntezy (translacji) białka wirusowego. Kilka dużych rodzin wirusów zwierzęcych i jedna, która obejmuje zarówno wirusy roślinne, jak i zwierzęce (Rhabdoviridae), zawiera jednak genomowe jednoniciowe RNA, określane jako nić ujemna, która jest komplementarna do mRNA. Wszystkie te wirusy RNA o ujemnej nici posiadają enzym zwany RNA-zależną polimerazą RNA (transkryptazą), który musi najpierw katalizować syntezę komplementarnego mRNA z genomowego RNA wirusa, zanim może dojść do syntezy białka wirusowego. Te różnice w kwasach nukleinowych wirusów stanowią jedno z głównych kryteriów klasyfikacji wszystkich wirusów.
Wyróżniająca się duża rodzina jednoniciowych wirusów RNA nosi nazwę Retroviridae; RNA tych wirusów jest dodatnie, ale wirusy są wyposażone w enzym zwany odwrotną transkryptazą, który kopiuje jednoniciowe RNA, tworząc dwuniciowe DNA.