바이러스는 생물과 비생물 사이의 특성을 가집니다. 감기나 독감 등 질병을 일으키는 병원체인 바이러스는 숙주 세포 내에서만 증식하고, 숙제 세포 밖에서는 비생물과 같은 상태로 존재합니다.
1. 바이러스의 발견 (담배 모자이크 바이러스)
1892년 러시아의 미생물학자 이반코프스키(Ivanovsky)는 담배 식물에서 발생하는 질병을 연구하는 과정에서, 질병의 원인이 일반 미생물로는 설명되지 않는다는 것을 발견하였습니다.
이반코프스키의 실험 1) 담배 모자이크병에 걸린 담뱃잎을 준비한다. 2) 담뱃잎을 갈아서 낸 즙을 세균 여과기에 거른다. 3) 건강한 담뱃잎에 세균 여과기에 거른 여과액을 바른다. 3) 건강했던 담뱃잎이 담배 모자이크병에 걸린다.
이 실험을 통해 담배 모자이크병에 걸린 담뱃잎의 여과액 속에는 세균보다 크기가 작은 병원체(담배 모자이크 바이러스)가 들어 있다는 사실을 처음으로 발견하게 되었습니다.
2. 바이러스의 특징
바이러스는 비생물적 특성과 생물적 특성을 지니고 있습니다.
바이러스는 세포 소기관(세포막, 리보솜 등)이 없어 세포의 구조를 갖추지 못한 상태입니다. 그리고 바이러스는 독자적인 효소가 없어 숙주 밖에서는 스스로 물질대사뿐만 아니라 증식하지 못하고 단백질 껍질과 유전물질인 핵산(DNA or RNA)의 결정체로 존재합니다. 이러한 점은 바이러스의 비생물적 특성입니다.
바이러스는 유전물질을 갖고 있습니다. 자신의 유전물질을 숙주세포 안에 주입한 후 숙주의 효소를 이용하여 물질대사, 증식합니다. 이러한 과정에서 유전 현상이 나타나고 돌연변이가 발생하기도 합니다. 즉 바이러스는 숙주세포에 기생할 때 물질대사, 증식, 유전, 돌연변이를 통한 적응과 진화 같은 생물적 특성을 나타냅니다.
3. 바이러스의 구분
바이러스는 유전물질, 구조, 숙주, 복제 방식, 유발하는 질병 등에 따라 다양한 방식으로 구분할 수 있습니다.
1) 유전물질에 따른 DNA 바이러스와 RNA 바이러스로 구분할 수 있습니다. DNA 바이러스는 유전물질이 DNA로 구성된 바이러스로 헤르페스바이러스, 인플루엔자바이러스 등이 있습니다. RNA 바이러스는 유전물질 RNA로 HIV, 에볼라 바이러스 등이 있습니다.
2) 구조(형태)에 따라 단순한 구조와 복잡한 구조로 구분할 수 있습니다. 구형 바이러스는 단백질 캡시드로 둘러싸여 있으며, 바이러스 입자의 모양이 구형입니다. 복합적인 형태를 가진 바이러스는 일부 머리와 꼬리 구조를 가지고 있습니다.
3) 숙주에 따라 동물 바이러스, 식물 바이러스, 박테리오파지, 기타로 구분할 수 있습니다. 동물 바이러스는 인간, 동물 등을 감염시키는 바이러스로 HIV, 인플루엔자 바이러스 등이 있습니다. 식물 바이러스는 식물을 감염시키는 바이러스로 담배 모자이크 바이러스 등이 있습니다. 박테리오파지는 박테리아를 감염시키는 바이러스로, 박테리아의 DNA(or RNA)를 감염시켜 증식하며 T4 박테리오파지가 있습니다. 기타 미생물 바이러스는 효모, 곰팡이 등을 감염시키는 바이러스 등이 있습니다.
4) 복제 방식에 따라 레트로바이러스와 일반 RNA 바이러스로 구분할 수 있습니다. 레트로바이러스는 RNA를 유전 물질로 가지고 있지만, 복제 과정에서 역전사효소를 사용하여 DNA로 전환된 후 숙주 세포에 통합되는 바이러스로 HIV가 이에 해당합니다. 일반 RNA 바이러스는 RNA 바이러스 중에서 직접 RNA로 복제가 이루어지는 바이러스이며 홍역과 인플루엔자가 이에 해당합니다.
5) 바이러스는 어떠한 질병을 유발하는지에 따라 구분할 수 있습니다. 호흡기 바이러스, 간염 바이러스, 기타 바이러스 등과 같이 구분됩니다.
4. 바이러스의 증식과정
바이러스의 증식은 숙주 세포 내에서 이루어지며, 일반적으로 바이러스는 숙주 세포에 자신의 DNA를 주입한 후 유전자 복제와 단백질 합성을 통해 증식합니다. 증식 과정은 부착, 침투, 탈피, 복제 및 전사, 단백질 합성, 조립 6단계로 진행됩니다.
1) 부착(Attachment)
바이러스는 숙주 세포의 세포 표면에 있는 특정 수용체와 결합하여 부착합니다. 수용체는 바이러스가 감염할 수 있는 세포를 결정짓는 중요한 요소입니다. (인플루엔자 바이러스는 호흡기 세포의 수용체에 결합합니다.)
2) 침투(Penetration)
바이러스는 숙주 세포의 세포막을 통과하거나 세포막과 융합하여 세포 내부로 침입합니다.
3) 탈피(Uncoating)
바이러스가 숙주 세포에 들어가면, 바이러스 단백질 껍질(캡시드)은 세포 내에서 탈피되어 유전물질(DNA or RNA)이 세포질로 방출됩니다.
4) 복제 및 전사(Replication and Transcription)
바이러스의 유전물질은 숙주 세포 내에서 복제되고, 단백질 합성을 위해 전사 됩니다.
5) 단백질 합성(Synthesis of Viral Proteins)
숙주 세포의 리보솜은 바이러스의 유전자 정보를 바탕으로 새로운 바이러스 단백질을 합성합니다. 이 단백질은 바이러스의 껍질, 효소 등을 구성하는 데 사용됩니다.
6) 조립(Assembly)
바이러스의 복제된 유전 물질과 합성된 단백질은 세포 내에서 조합되어 새로운 바이러스 입자를 형성합니다.
7) 방출(Release)
새로 생성된 바이러스는 숙주 세포 밖으로 방출되어 다른 세포를 감염시킬 수 있습니다.