ไวรัส

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
สำหรับความหมายอื่น ดูที่ ไวรัสคอมพิวเตอร์
ไวรัส
การจำแนกชนิดไวรัส
Group: I–VII
กลุ่ม
I: dsDNA
II: ssDNA
III: dsRNA
IV: (+) ssRNA
V: (-) ssRNA
VI: ssRNA-RT
VII: dsDNA-RT

ไวรัส เป็นศัพท์จากภาษาลาตินแปลว่า พิษ ในตำราชีววิทยาเก่าของไทยอาจเรียกว่า วิสา[1] อันเป็นการทับศัพท์ในยุคแรกจากภาษาสันสกฤตที่แปลว่า พิษ เช่นเดียวกัน ปัจจุบันคำว่า ไวรัส หมายถึงจุลินทรีย์ที่สามารถก่อให้เกิดการติดเชื้อได้ (infectious agents) ทั้งในมนุษย์, สัตว์, พืช และ สิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เป็นสิ่งมีชีวิตมีเซลล์ (cellular life) ทำให้เกิดโรคที่ส่งผลกระทบกว้างขวาง จึงมีความสำคัญที่จะต้องศึกษาทั้งในทางการแพทย์และทางเศรษฐกิจ ไวรัสเป็นปรสิตอยู่ในร่างของสิ่งมีชีวิตอื่น (obligate intracellular parasite) ไม่สามารถเติบโตหรือแพร่พันธุ์นอกเซลล์อื่นได้ ไวรัสอาจถือได้ว่าเป็นจุลินทรีย์ที่มีลักษณะของการเป็นสิ่งมีชีวิตเพียงประการเดียวคือสามารถแพร่พันธุ์ หรือการถ่ายทอดสารพันธุกรรมของตนเองจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่ง อย่างไรก็ตามไวรัสไม่ใช่จุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็กที่สุด ยังมีจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็กกว่าไวรัสคือ ไวรอยด์ (viroid) และ พริออน (prion) ไวรัสชนิดแรกที่ค้นพบคือไวรัสใบยาสูบด่าง(TMV หรือ Tobacco Mosaic Virus) ซึ่งค้นพบโดยมาร์ตินัส ไบเยอรินิค ใน ค.ศ. 1899 [2] ในปัจจุบันมีไวรัสกว่า 5,000 ชนิดที่ได้รับการบันทึกไว้ [3] วิชาที่ศึกษาไวรัสเรียกว่าวิทยาไวรัส (virology) อันเป็นสาขาหนึ่งของจุลชีววิทยา (microbiology)


คุณสมบัติที่สำคัญ[แก้]

คุณสมบัติที่สำคัญของไวรัสมีดังนี้

  1. ไวรัสมีกรดนิวคลีอิกเพียงชนิดเดียวเป็น DNA หรือ RNA (ยกเว้นบางชนิด)
  2. ไวรัสมีขนาดเล็กมาก (20-300 nanometers) จนสามารถหลุดรอดผ่านเครื่องกรองที่ใช้กรองแบคทีเรียได้ ในสมัยก่อนเรียกไวรัสว่าเป็น filterable agents การดูรูปร่างของไวรัสต้องใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจะใช้กล้องจุลทรรศน์ธรรมดาไม่ได้
  3. ไวรัสมีการเพิ่มจำนวนเฉพาะในเซลล์ของสิ่งที่มีชีวิตเท่านั้นจึงจัดไวรัสเป็น obligate intracellular parasite และ กลไกของไวรัสในการเพิ่มจำนวนที่เรียกว่า replication ก็แตกต่างจากการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ชนิดอื่นอย่างชัดเจน ทั้งนี้เพราะไวรัสมีโครงสร้างและส่วนประกอบแบบง่ายๆ ไม่มีเมตาโบลิซึมและ organells ต่างๆ เช่นไรโบโซมหรือไมโทคอนเดรีย ของตัวเอง จำเป็นต้องอาศัยการทำงานจากเซลล์โฮสต์ทั้งสิ้น
  4. ไวรัสไม่ถูกทำลายโดยยาปฏิชีวนะที่ใช้รักษาโรคติดเชื้อแบคทีเรีย แต่มีสารอินเตอร์เฟียรอน (Interferon, IFN) และยาหรือสารเคมีที่ยับยั้งการเพิ่มจำนวนของไวรัสได้
  5. การติดเชื้อไวรัสสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่างๆ บนเซลล์โฮสต์ เช่น ทำให้เซลล์ตาย, มีการรวมตัวของเซลล์, หรือทำให้เซลล์เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ (transformation) กลายเป็นเซลล์มะเร็งได้

โครงสร้าง[แก้]

โครงสร้างของไวรัสใบยาสูบด่าง ซึ่งอาร์เอ็นเอของไวรัสขดอยู่ในเฮลิกซ์เกิดจากหน่วยย่อยของโปรตีนซ้ำๆ กัน

ไวรัสจัดเป็นจุลินทรีย์ที่มีโครงสร้างแบบง่ายๆ ไม่ซับซ้อน ไวรัสที่มีส่วนประกอบครบสมบูรณ์เรียกว่าวิริออน (virion) ซึ่งจะประกอบด้วยแกนกลาง (core) ของกรดนิวคลิอิกซึ่งเป็น RNA หรือ DNA และมีโปรตีนหุ้มล้อมรอบเพื่อป้องกันกรดนิวคลิอิก โปรตีนที่หุ้มนี้เรียกว่าแคพซิด (capsid) ซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยเรียกว่าแคพโซเมอร์ (capsomer) กรดนิวคลิอิกและโปรตีนที่หุ้มนี้เรียกว่า นิวคลีโอแคพซิด (nucleocapsid)

ในไวรัสบางชนิดจะมีชั้นไขมันหุ้มล้อมรอบนิวคลีโอแคพซิด (nucleocapsid) อีกชั้นหนึ่งเรียกไวรัสพวกนี้ว่า enveloped virus ไวรัสบางชนิดมีเฉพาะนิวคลีโอแคพซิดเท่านั้นเรียกว่าไวรัสเปลือย (non-enveloped virus หรือ naked virus)

ไวรัสที่มี envelope บางชนิดมีปุ่มยื่นออกมาจากชั้น envelope เรียกว่า spike หรือ peplomer ซึ่งมีความสำคัญในการใช้เกาะกับ receptor บนผิวเซลล์และบางชนิดเป็นตัวกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันที่ดี spikeของไวรัสอาจมีคุณสมบัติเป็นสารบางอย่างเช่น เป็นฮีแมกกลูตินิน (hemagglutinin) หรือเป็นเอนไซม์นิวรามินิเดส (neuraminidase)

โดยทั่วไป naked virus มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมได้ดีกว่า enveloped virus และจะไม่ถูกทำลายด้วยสารละลายไขมัน เช่น ether, alcohol หรือ bile

คุณสมบัติทางชีววิทยา[แก้]

คุณสมบัติสำคัญทางชีววิทยาของไวรัส คือ

  1. ไวรัสไม่จัดว่าเป็น "เซลล์" เนื่องจากไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ อันเป็นพื้นฐานที่ทุกเซลล์ต้องมี
  2. ไวรัสมีกรดนิวคลีอิค ซึ่งการสลับการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์ คือ รหัสพันธุกรรมอยู่ในสภาพของยีน ที่ควบคุมลักษณะทางกรรมพันธุ์
  3. ไวรัสเพิ่มจำนวนได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น อาหารที่ใช้เพาะเลี้ยงแบคทีเรีย ใช้เพาะเลี้ยงไวรัสไม่ได้ นอกจากจะเพาะเลี้ยงในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต
  4. รหัสพันธุกรรมของไวรัสเมื่อผันแปร ไวรัสก็ผันแปรด้วยไวรัสที่ผันแปรแตกต่างไปจากไวรัสปกติอาจตรวจสอบได้โดยเลี้ยงกับเซลล์ต่างๆ และเปรียบเทียบไวรัสดูตรวจสอบคุณสมบัติต่างๆ เช่น
    1. คุณสมบัติทางฟิสิกส์ของไวรัส เช่น ความทนของไวรัสต่อรังสี ความทนของไวรัสต่ออุณหภูมิระดับต่างๆ
    2. คุณสมบัติทางเคมีของไวรัส เช่นความทนของไวรัสต่อสารเคมี
    3. คุณสมบัติทางชีววิทยาของไวรัส เช่น ความสามารถในการสังเคราะห์ไวรัส ความสามารถของไวรัสในการทำลายเซลล์รุนแรงมากน้อยเพียงใด ความสามารถในการสังเคราะห์เอ็นไซม์ สังเคราะห์แอนติเจนที่เฉพาะของไวรัส ยีนที่ควบคุมชนิดของเซลล์ที่ไวรัสจะเจริญ ยีนที่ทำให้เกิดการสลายเซลล์ที่ผันแปรจากเซลล์ปกติ โดยเปรียบเทียบความสามารถของไวรัสที่จะแพร่พันธุ์ โดยตรวจสอบดูคุณสมบัติทางฟิสิกส์ ทางเคมีและทางชีววิทยาของไวรัสตามแบบดังกล่าวข้างต้น ความรู้เรื่องไวรัสกับเซลล์นั้น ส่วนใหญ่จะได้จากการศึกษาไวรัสแบคทีเรีย กับแบคทีเรียชนิด อี.โคไล (E. coli) การที่มีการศึกษาไวรัสแบคทีเรียกับแบคทีเรีย อี.โคไล มาก เพราะแบคทีเรียชนิดนี้เป็นแบคทีเรียที่เราทราบคุณสมบัติทางชีววิทยาอย่างดี

การเพิ่มจำนวนของไวรัส[แก้]

ไวรัสทั่วไปตามธรรมชาติจำเป็นต้องเข้าไปเจริญและทวีแพร่พันธุ์ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น โดยยีนของไวรัสและยีนของเซลล์ที่เพาะเลี้ยงไวรัสต้องมีกลไกสอดคล้องต้องกัน ไวรัสจะสามารถเจริญแพร่พันธุ์ไวรัสใหม่ได้หรือไม่ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และชนิดของไวรัส ดังนั้น แต่ละชนิดของไวรัสจึงทำให้เกิดโรคเฉพาะมนุษย์ สัตว์ แมลง พืช สาหร่ายสีน้ำเงิน รา หรือบัคเตรี ต่างๆ กัน

ไวรัสไข้หวัดใหญ่ เมื่อฉีดเพาะเลี้ยงลงในถุงน้ำคร่ำลูกไก่ ไวรัสไข้หวัดใหญ่จะทวีจำนวนได้มากมาย แต่ถ้าฉีดเลี้ยงบนเยื่อคอริโออลันตอยส์ของลูกไก่ จะไม่เกิดการสังเคราะห์ไวรัสไข้หวัดใหญ่เลย แสดงว่าสภาพแตกต่างกันโดยรูปร่าง และหน้าที่ (differentiation) ของเซลล์ถุงน้ำคร่ำกับของเซลล์เยื่อคอริโออลันตอยส์ อำนวยให้มีความสามารถในการสังเคราะห์ไวรัสได้ต่างกัน

ขั้นตอนการเพิ่มจำนวนไวรัส

ไวรัสหูดของโชพ เมื่อฉีดเข้าผิวหนังกระต่ายบ้าน จะเกิดเป็นหูดที่ผิวหนัง ภายในเซลล์ที่เป็นหูดจะมีการสร้างสารของไวรัสหูดของโชพ แต่จะไม่สร้างไวรัสหูดที่สมบูรณ์เลย แต่ถ้าทดลองกับกระต่ายป่าหางปุยฝ้าย จะพบว่าสร้างไวรัสที่หูดที่สมบูรณ์ได้มากมาย ในการทวีแพร่พันธุ์ของไวรัสนั้นไวรัสจะสังเคราะห์ไวรัสที่สมบูรณ์ได้โดย

1. เข้าไปอยู่ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต เพราะไวรัสไม่มีเอนไซม์ ต้องอาศัยเอนไซม์ของเซลล์

2. สังเคราะห์สร้างกรดนิวคลีอิคเพิ่มขึ้น

3. สังเคราะห์โปรตีนที่ห่อหุ้มกรดนิวคลีอิคของไวรัส

4. สังเคราะห์อินทรียสาร ที่กำหนดโดยแต่ละยีนของไวรัสเฉพาะ

สำหรับไวรัสที่ทำให้เกิดโรคพืชสาหร่ายสีน้ำเงิน รา บัคเตรี ไวรัสจะต้องผ่านผนังเซลล์ก่อนที่จะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปข้างใน โปรตีนที่พอกห่อหุ้มกรดนิวคลีอิคของไวรัสจะทำปฏิกิริยากับผนังเซลล์ (อาจจะเป็นไลโพโพลิแซกคาไรด์ หรือ โพลิแซกคาไรด์) กระตุ้นกลไกให้กรดนิวคลีอิคของไวรัสหรือไวรัสเปลือยอย่างเดียวผ่านผนังเซลล์ แต่มักผ่านผนังเซลล์พืชไม่ได้ ทำให้ทราบว่าโปรตีนที่ห่อหุ้มกรดนิวคลีอิคของไวรัส มีความสำคัญในการช่วยให้ไวรัสเข้าไปเจริญแพร่พันธุ์ในเซลล์ได้ อย่างไรก็ดี ในระยะหลังนี้ได้พบว่ากรดนิวคลีอิคของไวรัส หรือไวรัสเปลือยของโรคไวรัสใบยาสูบด่าง ก็สามารถผ่านผนังเซลล์ใบยาสูบ และสังเคราะห์ไวรัสใบยาสูบด่างที่สมบูรณ์ได้ด้วยกลไกพิเศษ สภาวะดังกล่าวนี้ปัจจุบันเรียกว่า "ทรานสเฟคชัน" (transfection)

สำหรับไวรัสที่ทำให้เกิดโรคในคนและสัตว์ ไวรัสที่มีเยื่อหุ้มมักเข้าไปในเซลล์ทั้งอนุภาคไวรัส เยื่อมักค้างติดอยู่ที่ผิวเซลล์ โปรตีนที่หุ้มห่อกรดนิวคลีอิคของไวรัสจะถูกย่อยสลายภายในเซลล์ ทำให้กรดนิวคลีอิคของไวรัสหรือไวรัสเปลือยอยู่ภายในเซลล์ เมื่อกรดนิวคลีอิคของไวรัสเปลือยเข้าไปในเซลล์แล้ว ไวรัสเปลือยอาจจะ

1. เปลี่ยนสภาพเป็นโปรไวรัส แฝงตัวร่วมกับกรดนิวคลีอิคของเซลล์ในลักษณะของชีพเภทนะ (lysogency)

2. ไวรัสเปลือยหากเป็นอิสระ หรือโปรไวรัสหากเปลี่ยนสภาพเป็นไวรัสเปลือย ย่อมทวีจำนวนแพร่พันธุ์ สังเคราะห์ไวรัสที่สมบูรณ์ในลักษณะวงชีพเภทนะ

3. โปรไวรัสที่ผันแปร หรือไวรัสที่ผันแปร หากทวีจำนวนแพร่พันธุ์ย่อมสังเคราะห์ไวรัสไม่สมบูรณ์ อาจจะอยู่ทั้งในลักษณะเซลล์สลายหรือไม่สลายก็ได้

ไวรัสตามธรรมชาติจำเป็นจะต้องเข้าไปเจริญและทวีแพร่พันธุ์ในเซลล์ของสิ่งที่มีชีวิตเท่านั้น ไวรัสจะสามารถเจริญและทวีแพร่พันธุ์ในเซลล์ชนิดใดนั้นแล้วแต่ชนิดของไวรัส ในการเจริญทวีแพร่พันธุ์ของไวรัสมีขั้นตอนดังนี้

1. ไวรัสจะต้องเข้าไปภายในเซลล์ของสิ่งที่มีชีวิต

2. ไวรัสจะต้องสร้างกรดนิวคลีอิคขึ้นใหม่ในเซลล์ของสิ่งที่มีชีวิตนั้นได้ (replicating nucleic acid)

3. ไวรัสจะต้องสร้างโปรตีนหุ้ม (coat protein) ห่อหุ้มกรดนิวคลีอิคเพื่อให้เกิดไวรัสที่สมบูรณ์ ส่วนที่เป็นกรดนิวคลีอิคเท่านั้นจะทวีจำนวนมากมายในเซลล์ กรดนิวคลีอิคของไวรัสบางชนิดอาจจะเป็น ดีเอ็นเอ สายเดียว (+) บางชนิดอาจจะเป็น ดีเอ็นเอ สองสาย (+ และ -) บางชนิดอาจจะเป็น อาร์เอ็นเอ สายเดียว (+) บางชนิดอาจจะเป็น อาร์เอ็นเอ สองสาย (+ และ -)

รูปแบบการทวีจำนวนกรดนิวคลีอิค[แก้]

มีทั้งหมด 3 แบบคือ

  • ดีเอ็นเอ สร้าง ดีเอ็นเอ ซึ่งยีนของไวรัสเป็น ดีเอ็นเอ เช่น ไวรัสฝีดาษหรือไข้ทรพิษ ถ้าเป็นดีเอ็นเอ สองสาย (+ และ -) เฉพาะ ดีเอ็นเอ สาย (+) จะสร้าง ดีเอ็นเอ สาย (-) ส่วน ดีเอ็นเอ สาย (-) จะสร้าง ดีเอ็นเอ สาย (+) ทำให้ ดีเอ็นเอ สองสาย ทั้งคู่ใหม่และคู่เก่าเหมือนกันทุกประการ

ถ้าเป็น ดีเอ็นเอ สายเดียว (+) ก็จะสร้าง ดีเอ็นเอ สาย (-) ก่อน ดีเอ็นเอ สาย (-) ก็จะเป็นแม่พิมพ์ในการสร้าง ดีเอ็นเอ สาย (+) ต่อมาเฉพาะ ดีเอ็นเอ สาย (-) เท่านั้นจะสลายเหลือแต่ ดีเอ็นเอ สาย (+) อย่างเดียว

  • อาร์เอ็นเอ สร้าง อาร์เอ็นเอ ซึ่งยีนของไวรัสเป็น อาร์เอ็นเอ เช่น ไวรัสโปลิโอ ไวรัสบัคเตรี f2

ถ้าเป็น อาร์เอ็นเอ สองสาย (+ และ -) อาร์เอ็นเอ (+) ก็จะสร้าง อาร์เอ็นเอ สาย (-) ส่วน อาร์เอ็นเอสาย (-) ก็จะสร้างอาร์เอ็นเอสาย (+) ถ้าเป็น อาร์เอ็นเอ สายเดียว (+) ก็จะสร้าง อาร์เอ็นเอสาย (-) ก่อน อาร์เอ็นเอสาย (-) ก็จะเปลี่ยนเป็นแม่พิมพ์ ในการสร้าง อาร์เอ็นเอสาย (+) ต่อมา เฉพาะ อาร์เอ็นเอสาย (-) เท่านั้นที่สลายไปเหลือแต่ อาร์เอ็นเอ สาย (+) แต่อย่างเดียว

  • อาร์เอ็นเอ สร้าง ดีเอ็นเอ ก่อน แล้วจึงสร้าง อาร์เอ็นเอ ซึ่งยีนของไวรัสเป็น อาร์เอ็นเอ ถอดออกมาในลักษณะ ดีเอ็นเอ ของไวรัส เพื่อแฝงร่วมกับ ดีเอ็นเอ ของเซลล์ เช่น ไวรัส รูส์ซาโคมา

เฉพาะในไวรัส อาร์เอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง ซึ่งเป็น อาร์เอ็นเอชนิดสายเดียว (+) อาร์เอ็นเอสาย (+) จะสร้าง ดีเอ็นเอ ของไวรัสในลักษณะ ดีเอ็นเอ ในสภาพโปรไวรัสนี้จะเป็นแม่พิมพ์ในการสร้าง อาร์เอ็นเอสาย (+)

รูปร่างของไวรัสที่เป็นสาเหตุของโรคพืช[แก้]

ไวรัสที่เป็นสาเหตุของโรคพืชแต่ละชนิดย่อมจะมีรูปร่างของอนุภาคตลอดจนขนาดที่แตกต่างกัน พอจะจัดแบ่งประเภทรูปร่างของไวรัสโรคพืชได้ดังต่อไปนี้

  1. ไวรัสที่มีรูปร่างเป็นท่อนตรง (Stiff rod) ไวรัสแบบนี้มักมีความกว้างของอนุภาคไม่เกิน 25 nm และความยาว 130-300 nm
  2. ไวรัสที่มีรูปร่างเป็นแท่งคด (Flexuous or Filamentous particle) อนุภาคไวรัสแบบนี้มักมีความกว้างไม่เกิน 13 nm และมีความยาวตั้งแต่ 480-2,000 nm
  3. ไวรัสที่มีรูปหลายเหลี่ยม (Icosahedron) แต่เดิมการศึกษาไวรัสด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกำลังขยายต่ำทำให้เข้าใจกันว่า เป็นอนุภาคแบบทรงกลม แต่ปัจจุบันพบว่าไวรัสที่มีรูปทรงกลมที่จริงเป็นรูปหลายเหลี่ยมที่มีด้าน 20 หน้า ประกอบขึ้นเป็นรูปทรงหลายเหลี่ยม แต่ละหน้าจะมีโปรตีนหน่วยย่อย (Protein sub-unit) เรียงกันอย่างสม่ำเสมอ มีโพรงแกนกลางของกรดนิวคลีอิค อนุภาคของไวรัสจำพวกนี้มีขนาดอนุภาค 20-80 nm
  4. ไวรัสที่มีรูปร่างแบบกระสุนปืน (Bullet-shape) อนุภาคที่มีรูปร่างแบบนี้จะเป็นแท่งตรง หัวท้ายมน ไม่ตัดตรงแบบท่อนตรง (Stiff rod) มักจะมีความกว้างไม่น้อยกว่า 1/3 ของความยาวไวรัส

อ้างอิง[แก้]

  • Dimmock, N.J; Easton, Andrew J; Leppard, Keith (2007) Introduction to Modern Virology sixth edition, Blackwell Publishing, ISBN 1-4051-3645-6
  • Witzany G. (2006). Natural Genome Editing Competences of Viruses. Acta Biotheoretica 54: 235-253.
  1. การป้องกันและการรักษาโรค
  2. Norrby E (2008). "Nobel Prizes and the emerging virus concept". Arch. Virol. 153 (6) : 1109–23. doi:10.1007/s00705-008-0088-8. PMID 18446425.
  3. Dimmock p. 49