Virüsler

Kış ortasında yüksek ateş, kas ağrısı ve öksürükle doktora giden bir hasta, reçetesinde antibiyotik görmeyi bekler. Doktor ise grip olduğunu söyler, dinlenmesini, bol sıvı almasını önerir ve antibiyotik yazmaz. Hasta biraz şaşırır; boğazı ağrıyan komşusuna geçen ay antibiyotik verilmişti. İki hastalık birbirine benzese de etkenleri bambaşka varlıklardır. Komşunun boğazındaki etken bir bakteriydi; ilacın saldırabileceği bir hücre duvarı ve ribozomları vardı. Grip etkeni ise bir virüstür ve antibiyotiğin hedef alabileceği bu yapıların hiçbirini taşımaz. Bu derste önce bir virüsün nelerden yapıldığına ve bir hücrenin içinde nasıl çoğaldığına, ardından canlılar ile cansızlar arasındaki tuhaf konumuna ve virüslerden korunma yollarına bakıyoruz.

• Bir virüsün yapısını oluşturan bölümleri sayar, virüsü hücreyle karşılaştırırsın.
• Virüslerin konak hücre içinde nasıl çoğaldığını adım adım açıklarsın.
• Virüslerin canlı sayılmamasının gerekçelerini ve canlılara benzeyen yönlerini tartışırsın.
• Virüs hastalıklarına örnek verir, aşının işleyişini ve antibiyotiklerin neden etkisiz olduğunu açıklarsın.

Bir virüs nelerden oluşur?

Bir virüs, hücre değildir. Yapısı çok yalındır:

• Kalıtım maddesi: Bir virüs ya DNA ya da RNA taşır; ikisini birden taşımaz. Bu molekül, yeni virüslerin yapılması için gereken bilgiyi içerir.
• Kapsit: Kalıtım maddesini saran, protein alt birimlerinden kurulmuş koruyucu bir kılıftır. Kapsidin biçimi virüsten virüse değişir; çubuk, çok yüzlü ya da daha karmaşık biçimler görülür.
• Zarf: Grip ve HIV gibi bazı virüslerin kapsidinin dışında, konak hücreden ayrılırken o hücrenin zarından koparıp aldıkları yağlı bir örtü bulunur. Zarfın üzerindeki virüse ait proteinler, virüsün yeni hücrelere tutunmasında görev alır.
• Bazı virüsler, konak hücre içinde işlerini kolaylaştıran birkaç enzimi de beraberinde taşır.

Virüsler çok küçüktür; çoğu ışık mikroskobuyla görülemez ve ancak elektron mikroskobuyla incelenebilir. Bakterileri tutan ince gözenekli süzgeçlerden bile geçebilirler. Virüslerde sitoplazma, ribozom, hücre zarı ve enerji üreten herhangi bir sistem yoktur.

Konak hücreye bağımlılık

Virüslerin kendi metabolizması olmadığı için besin alıp ATP üretemez, protein sentezleyemez ve kendi başlarına çoğalamazlar. Bütün bu işler için canlı bir hücrenin donanımını kullanmak zorundadırlar. Bu yüzden virüslere zorunlu hücre içi parazit denir. Bir virüs hücre dışında hiçbir yaşam etkinliği göstermez; uygun bir hücreye ulaşana kadar etkisiz bir parçacık olarak kalır. Bu etkisiz parçacığa virion adı da verilir.

Her virüs her hücreye giremez. Virüsün yüzeyindeki proteinler, ancak belirli hücrelerin zarında bulunan uygun moleküllere bağlanabilir; anahtar ile kilit gibi. Bu yüzden virüsler konak özgüdür: kuduz virüsü sinir hücrelerini, hepatit virüsleri karaciğer hücrelerini, HIV ise bağışıklık sisteminin belirli akyuvarlarını hedef alır. Yalnız bakterileri enfekte eden virüslere bakteriyofaj denir. Bitkilerde de virüs hastalıkları görülür; tütün mozaik virüsü yapraklarda alacalı lekelere yol açar.

Çoğalma: hücreyi fabrikaya çevirmek

Bir virüsün çoğalması genel olarak şu adımlarla gerçekleşir:

1. Tutunma: Virüs, yüzey proteinleriyle konak hücrenin zarındaki uygun moleküllere bağlanır.
2. Giriş: Virüsün kalıtım maddesi hücreye girer. Bakteriyofajlar yalnız kalıtım maddesini içeri enjekte eder, kılıf dışarıda kalır; hayvan virüslerinin çoğu ise bütün olarak hücreye alınır.
3. Kopyalama ve sentez: Virüsün kalıtım maddesi hücrenin denetimini ele geçirir. Hücre, kendi enzimlerini, ribozomlarını, ATP'sini ve yapı taşlarını kullanarak virüsün kalıtım maddesini çok sayıda kopyalar ve virüs proteinlerini üretir.
4. Birleşme: Kalıtım maddesi kopyaları ile kılıf proteinleri bir araya gelerek yeni virüsleri oluşturur.
5. Serbest kalma: Yeni virüsler hücreden çıkar. Bazı virüsler hücreyi patlatarak çıkar ve hücre ölür; zarflı virüsler ise çoğunlukla hücre zarından tomurcuklanarak ayrılır.

Hücreyi patlatarak sonuçlanan bu yola litik döngü denir. Bazı virüsler ise hücreye girdikten sonra kalıtım maddesini konak hücrenin DNA'sına katar ve uzun süre sessiz kalır; hücre bölündükçe virüs DNA'sı da kopyalanıp yavru hücrelere geçer. Bu yola lizojenik döngü denir. Uygun koşullar oluştuğunda virüs bu sessiz durumdan çıkıp litik döngüye geçebilir. Dudakta tekrar tekrar çıkan uçuğun nedeni, sinir hücrelerinde sessizce bekleyen virüsün zaman zaman yeniden etkinleşmesidir.

Canlı mı, cansız mı?

Virüsler canlıların bazı özelliklerini taşır, bazılarını taşımaz. Canlılara benzeyen yönleri: kalıtım maddesine sahiptirler, konak hücrede çoğalırlar, kalıtım maddeleri mutasyona uğrar ve bu sayede değişip yeni ortamlara uyum sağlayabilirler. Canlılardan ayrılan yönleri: hücre yapıları yoktur; metabolizmaları yoktur, yani beslenme, solunum ve boşaltım yapmazlar; kendi başlarına çoğalamazlar; hücre dışında kristal haline getirilip uzun süre saklanabilirler. Hücre teorisine göre bütün canlılar hücrelerden oluştuğundan, virüsler canlılar alemlerinin hiçbirine yerleştirilmez ve sınıflandırma sistemi içinde ayrı tutulur.

Virüs hastalıkları ve korunma

Grip, soğuk algınlığı, kızamık, kabakulak, suçiçeği, kuduz, uçuk, hepatit B, AIDS ve COVID-19 virüslerin yol açtığı hastalıklardır. Antibiyotikler bakterilere özgü hücre duvarı ve ribozom gibi yapıları hedef aldığı için virüslere etki etmez. Gereksiz antibiyotik kullanımı virüs hastalığını iyileştirmez, üstelik bakterilerde direnç gelişmesine katkıda bulunur. Bazı virüs hastalıkları için virüsün çoğalmasını yavaşlatan antiviral ilaçlar vardır, ama bunlar sınırlı sayıdadır.

Virüslere karşı en etkili korunma yolu aşıdır. Aşıda zayıflatılmış ya da öldürülmüş virüsler veya virüsün zararsız bir parçası vücuda verilir. Bağışıklık sistemi bu yabancı yapıyı tanır ve ona karşı bir bellek oluşturur; gerçek virüsle karşılaşıldığında hızlı ve güçlü bir yanıt verilir. Grip virüsü gibi bazı virüslerin kalıtım maddesi çok hızlı değiştiği için grip aşısının her yıl güncellenmesi gerekir. El yıkama, öksürürken ağzı kapatma ve hasta kişiyle yakın temastan kaçınma da bulaşmayı azaltan basit önlemlerdir.

Virüslerin tek yüzü hastalık değildir. Bakteriyofajlar denizlerde ve toprakta bakteri topluluklarının büyüklüğünü dengede tutar. Antibiyotiğe dirençli enfeksiyonlara karşı bakteriyofajların tedavide kullanılması araştırılmaktadır. Biyoteknolojide ise hastalık yapma yeteneği giderilmiş virüsler, hücrelere istenen bir geni taşımak için araç olarak kullanılır.

Bu dersle canlılar dünyası modülünün konuları tamamlanıyor: sınıflandırmanın ilkeleri, bakteriler ve arkeler, protistler, bitkiler, mantarlar, omurgasız ve omurgalı hayvanlar ve son olarak hiçbir aleme girmeyen virüsler.

Örnek 1 — Yapı

Soru: Bir virüste kesinlikle bulunan iki yapı hangileridir?

• A) Ribozom ve hücre zarı
• B) Mitokondri ve DNA
• C) Kalıtım maddesi ve protein kılıf
• D) Sitoplazma ve zarf
• E) Hücre duvarı ve RNA

Çözüm: Her virüste bir nükleik asit ve onu saran kapsit bulunur; zarf yalnız bazılarında vardır. Cevap: C.

Örnek 2 — Antibiyotik

Soru: Grip tedavisinde antibiyotik kullanılmamasının nedeni nedir?

• A) Grip virüsünün çok büyük olması
• B) Antibiyotiklerin hedef aldığı hücre duvarı ve ribozom gibi yapıların virüste bulunmaması
• C) Grip virüsünün bakteri olması
• D) Antibiyotiklerin yalnız bitkilere etki etmesi
• E) Grip virüsünün DNA taşımaması

Çözüm: Antibiyotik bakteriye özgü yapıları vurur; virüste bu yapılar yoktur. Cevap: B.

Örnek 3 — Konak özgüllüğü

Soru: Kuduz virüsünün sinir hücrelerini enfekte edip karaciğer hücrelerini etkilememesinin nedeni nedir?

• A) Karaciğer hücrelerinin çekirdeksiz olması
• B) Virüsün karaciğere ulaşamaması
• C) Sinir hücrelerinin daha büyük olması
• D) Virüsün yüzey proteinlerinin yalnız belirli hücrelerin zarındaki moleküllere bağlanabilmesi
• E) Virüsün yalnız RNA taşıması

Çözüm: Tutunma anahtar-kilit uyumu gerektirir; uygun molekülü olmayan hücreye virüs giremez. Cevap: D.

Örnek 4 — Lizojenik döngü

Soru: Virüs kalıtım maddesinin konak DNA'sına katılıp hücre bölündükçe yavru hücrelere geçtiği yol hangisidir?

• A) Lizojenik döngü
• B) Litik döngü
• C) Tomurcuklanma
• D) İkiye bölünme
• E) Konjugasyon

Çözüm: Virüs DNA'sı sessizce kopyalanır ve hücre ölmez; bu lizojenik döngüdür. Cevap: A.

• Virüsü küçük bir bakteri sanmak. Bakteri bir hücredir; virüsün hücre yapısı yoktur.
• Virüslerde hem DNA hem RNA bulunduğunu sanmak. Bir virüs bu ikisinden yalnız birini taşır.
• Antibiyotiklerin virüs hastalıklarını iyileştirdiğini sanmak. Etki etmezler; direnç sorununu büyütürler.
• Zarfın bütün virüslerde bulunduğunu sanmak. Zarf yalnız bazı virüslerde vardır ve konak hücre zarından gelir.
• Virüslerin hücre dışında çoğalabildiğini sanmak. Çoğalma yalnız canlı bir hücrenin içinde olur.