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Viren: Die Vermehrung von Viren

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Team Wissensdurst
Viren: Die Vermehrung von Viren
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Beschreibung Viren: Die Vermehrung von Viren

Vermehrung von Viren – Biologie

Wir alle sind schon oft mit Viren in Kontakt gekommen. Die meisten Erkältungen werden zum Beispiel von Viren ausgelöst. Es gibt aber auch Viren, die schwerwiegende Erkrankungen auslösen und die unser Immunsystem nicht immer bekämpfen kann, beispielsweise Influenza-Viren. Aber wie verbreiten und vermehren sich Viren?

Bau und Vermehrung von Viren

Viren sind keine Lebewesen, da ihnen wichtige Eigenschaften fehlen: Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel und können sich nicht eigenständig fortpflanzen. Ein Virus braucht zur Vermehrung eine Wirtszelle. Diese Wirtszelle kann zu einer Pflanzen, einem Tier oder einem Menschen gehören. Auch Bakterien können von Viren befallen und als Wirtszelle genutzt werden. Viren, die Bakterien befallen, bezeichnet man in der Biologie als Phagen.
Bevor wir uns die Vermehrung von Viren genauer anschauen, befassen wir uns mit ihrem Aufbau.

Viren – Aufbau
Viren weisen eine große Vielfalt in Form, Größe und auch Aufbau auf. Der allgemeine Aufbau von Viren ist jedoch sehr einfach. Viren haben ihr eigenes Erbmaterial, das auch als Genom bezeichnet wird. Dieses ist von einem Proteinmantel, dem sogenannten Kapsid, umgeben. Genom und Kapsid zusammen bezeichnet man in der Biologie als Nukleokapsid.
Viren, die nur aus dem Nukleokapsid bestehen, bezeichnet man als „nackte“ Viren. Weiterhin gibt es auch „behüllte“ Viren mit einer zusätzlichen, äußeren Hülle aus einer Lipiddoppelschicht. In dieser Virushülle sind auch virusspezifische (Glyco-)Proteine eingebaut. Bei manchen Viren ähneln diese Strukturen einer „Krone“ und werden als Spikes bezeichnet (z. B. bei Coronaviren). Die Hülle stammt von der Wirtszelle ab, dient aber auch dem Eintritt des Virus in dieselbige.

Viren – Vermehrung
Aber wie infizieren uns Viren und wie vermehren sie sich? Die Vermehrung von Viren gliedert sich in folgende Schritte:

  • Anheftung des Virus an eine Wirtszelle
  • Eindringen des Virus in die Wirtszelle
  • Freisetzung des Virus-Genoms
  • Vermehrung von Virenbestandteilen
  • Zusammenbau neuer Viren
  • Freisetzung neuer Viren

Zunächst einmal heftet sich das Virus an die Zelloberfläche der Wirtszelle (Adsorption, engl. für Anheften). Bei behüllten Viren sind es die Spike-Proteine, welche an bestimmte Zielstrukturen der Wirtszelle binden. Das passiert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Diese Zielstrukturen (Targets, engl. für Ziel) können beispielsweise Rezeptoren sein. Abhängig vom Vorkommen der Zielstrukturen infizieren Viren spezielle Zelltypen und Organe oder alle Arten von Zellen. Bei unbehüllten (nackten) Viren sind es Oberflächenmoleküle im Kapsid, welche ebenfalls nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip den Eintritt in die Wirtszelle ermöglichen.
Im Folgenden dringt das Virus in die Zelle ein (Penetration, engl. für Eindringen). Bei den meisten behüllten Viren verschmilzt die Virushülle mit der Membran der Wirtszelle und nur das Kapsid mit dem Erbgut wird in die Zelle geschleust. Man spricht hierbei von Fusion. Bei den unbehüllten und einigen behüllten Viren erfolgt das Eindringen in die Zelle durch Endozytose. Dabei stülpt sich die Zellmembran der Wirtszelle um das Virus und es bildet sich ein Vesikel. Danach lösen sich Hülle und Kapsid auf und das Viruserbgut wird freigesetzt (Uncoating, engl. für Enthüllen).
Beim weiteren Verlauf der Virusvermehrung unterscheidet man in der Biologie zwei Arten: Es gibt den lytischen und den lysogenen Vermehrungs-Zyklus.

Vermehrung von Viren

Lytischer Zyklus

Ein klassisches Beispiel für den lytischen Zyklus ist die Vermehrung von Phagen. Sobald das Virus-Genom in den Zellkern der Wirtszelle transportiert wurde, wird die Wirtszelle auf Viren-Produktion umgestellt. Das heißt, das Virus-Genom wird im Zellkern kopiert (repliziert) und Virus-Proteine werden an den Ribosomen hergestellt (translatiert).
Sind alle Bauteile vorhanden, wird das Virus-Genom in das Kapsid verpackt. Wird eine kritische Menge an Viren erreicht, platzt die Wirtszelle und die neuen Viren werden freigesetzt. Die Wirtszelle wird zerstört (lysiert).
Jedoch gibt es noch andere Möglichkeiten der Virus-Freisetzung, die nicht die unmittelbare Zerstörung der Wirtszelle zur Folge haben. Bei der Vermehrung von behüllten Viren werden Spike-Proteine in die Zellmembran des Wirts eingebaut. Behüllte Viren verlassen die Wirtszelle meist durch Knospung. Beim Verlassen schnüren die Viren einen Teil der Plasmamembran der Wirtszelle ab. So erhalten behüllte Viren ihre Hülle, welche sich von der Wirtszelle ableitet (z. B. das Influenza Virus).
Wiederum andere Viren werden aus Vesikeln per Exocytose freigesetzt (z. B. das Hepatitis B Virus). Dabei verschmelzen Virus-gefüllte Bläschen aus dem Zellplasma mit der Zellmembran des Wirts und werden so freigesetzt.

Lysogener Zyklus

Im lysogenen Zyklus wird das Genom des Virus in die DNA der Wirtszelle eingebaut. Im Gegensatz zum lytischen Zyklus werden allerdings keine neuen Viren produziert und die Wirtszelle zerstört. Stattdessen wird das integrierte Virus-Genom bei jeder Zellteilung verdoppelt und weitergereicht. So wird das Virus unbemerkt vermehrt, ohne der Wirtszelle zu schaden. Unter dem lysogenen Zyklus versteht man auch die Erregerpersistenz von Viren – ein Überdauern oder Ruhen der Virusinfektion. Unter bestimmten Umweltbedingungen können Viren vom lysogenen Zyklus in den lytischen übergehen und schlussendlich freigesetzt freigesetzt werden. Je nach Virusart kann die lysogene Phase recht lange dauern. Das HI-Virus kann beispielsweise bis zu 15 Jahre im lysogenen Zyklus verbleiben, bis es tatsächlich zum Übertritt in den lytischen Zyklus und damit zur Erkrankung kommt.

Dieses Video

In diesem Video wird dir die Vermehrung von Viren einfach erklärt. Du erhältst eine Kurzfassung zur lytischen und lysogenen Vermehrung von Viren.
Außerdem findest du zu dem Thema Vermehrung von Viren Übungsaufgaben und ein Arbeitsblatt auf dieser Seite.

Transkript Viren: Die Vermehrung von Viren

Viren brauchen Wirtszellen um sich zu vermehren. Wir wollen uns die einzelnen Schritte anschauen. Zunächst muss sich das Virus an die Zelloberfläche anheften. Für dieses Andockmanöver braucht das Virus spezielle Strukturen auf seiner Oberfläche. Besonders auffällig sind die Spikes, die manche Virusarten haben. Auf der Oberfläche der Wirtszelle befinden sich die passenden Gegenstücke. Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip kann das Virus andocken. Da die Strukturen genau übereinstimmen müssen, können viele Viren nur bestimmte Zelltypen befallen, zum Beispiel Zellen der Atemwege oder des Darms. Im nächsten Schritt dringt das Virus ganz in die Zelle ein. Bei manchen Viren verschmilzt die Virushülle mit der Membran der Wirtszelle und nur das Kapsid mit dem Erbgut wird in die Zelle geschleust. Die Hülle und das Kapsid lösen sich auf und das Viruserbgut wird freigesetzt. Es wird in den Zellkern der Wirtszelle transportiert. Dort wird es von der Wirtszelle vervielfältigt. Die Wirtszelle wird komplett auf Virenproduktion umgestellt. Auch für die Herstellung von Proteinen gibt es besondere voneinander getrennte Funktionsräume, die Organellen. Die Kapsid- und Spikes-Proteine werden etwa durch die Ribosomen und den Golgi-Apparat produziert. Innerhalb der Zelle wird das Erbgut in das Kapsid verpackt. Die Spikes-Proteine werden in die Zellmembran des Wirts eingebaut und die neuen Viren verlassen die Zelle durch Knospung. So erhalten behüllte Viren ihre Hüllmembran. Sie leitet sich von der Plasmamembran der Wirtszelle ab. Die Wirtszelle wird aufgelöst. Man spricht vom lytischen Zyklus der Virusvermehrung. Manche Viren verhalten sich anders. Wird das Viruserbgut nach Eintritt des Virus in das Erbgut der Wirtszelle nur eingebaut ohne die Zelle zu zerstören, spricht man vom lysogenen Zyklus. Bei jeder Zellteilung wird nun nicht nur das Erbgut der Wirtszelle, sondern auch das Viruserbgut verdoppelt. So wird das Virus unbemerkt vermehrt ohne der Wirtszelle zu schaden. Unter bestimmten Umweltbedingungen geht das Virus vom lysogenen in den lytischen Zyklus über. Im lytischen Zyklus wird das Viruserbgut vermehrt. Die Virusbestandteile werden produziert und schließlich die Viren freigesetzt. Je nach Virusart kann die lysogene Phase recht lange dauern. Beim HI-Virus zum Beispiel dauert es bis zu 15 Jahre, bis die Virus-DNA aus dem Wirtserbgut ausschert.

6 Kommentare

6 Kommentare
  1. Hallo Davin F.,
    danke für den Hinweis. Wir bestücken die Videos nach und nach mit interaktiven Übungen. Natürlich streben wir eine möglichst hohe Abdeckung an. Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als 2 Jahren
  2. cooles Video aber dafür dass das Video 4 Minuten geht und so viel erklärt wird hätte ich mir eine interaktive Aufgabe gewünscht

    Von Davin F., vor mehr als 2 Jahren
  3. Hallo Dieter Daemgen,
    es gibt Arbeitsblätter zum lytischen und lysogenen Zyklus, bei denen natürlich die Wirtszellen eine Rolle spielen - zu finden unter:
    https://www.sofatutor.com/biologie/videos/viren-lytischer-und-lysogener-zyklus
    Genauso verhält es sich bei unseren Arbeitsblätter zum Experiment von Hershey und Chase - zu finden unter: https://www.sofatutor.com/biologie/videos/hershey-und-chase-erbinformation-bei-viren
    Ich hoffe, dass du darunter findest, was du suchst.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor fast 3 Jahren
  4. Gibt es zu den Wirtszellen Arbeitsblätter?

    Von Dieter Daemgen, vor fast 3 Jahren
  5. super;)Jetzt weis ich, wo meine Biolehrerin ihre Filme herhat...

    Von Knaus V, vor etwa 3 Jahren
Mehr Kommentare

Viren: Die Vermehrung von Viren Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Viren: Die Vermehrung von Viren kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere den Begriff „lytischer Vermehrungszyklus“.

    Tipps

    Lytisch kommt von dem altgriechischen Wort lyein, das so viel wie „auflösen“ bedeutet.

    Lösung

    Der lytische Vermehrungszyklus von Viren beginnt damit, dass das Viren-Erbgut in eine Wirtszelle eingeschleust wird (bei Eukaryoten gelangt es in den Zellkern). Dort wird es vervielfältigt und die Wirtszelle wird auf die Virenproduktion umgestellt. Die neu entstandenen Viren verlassen die Wirtszelle. Diese wird dabei aufgelöst und stirbt, weshalb man diesen Zyklus als lytisch bezeichnet.

  • Definiere den Begriff „lysogener Vermehrungszyklus“.

    Tipps

    Beim lysogenen Zyklus wird das Virus-Erbgut unbemerkt vermehrt.

    Der lytische Zyklus schließt sich an den lysogenen an.

    Lösung

    Beim lysogenen Vermehrungszyklus wird das Erbgut des Virus in die DNA der Wirtszelle eingebaut und zusammen mit ihr vervielfältigt. Das geschieht meist unbemerkt, da die Zellen nicht aufgelöst werden und sich einfach weiter vermehren.
    Bei bestimmten Umweltbedingungen geht der lysogene Zyklus dann in den lytischen Zyklus über und die betroffenen Zellen werden aufgelöst.

  • Stelle den Ablauf des lytischen Zyklus dar.

    Tipps

    Bevor die neuen Viren als solche zusammengesetzt werden können, müssen erst alle Bestandteile produziert werden.

    Das Virus kann sein Erbgut erst dann in die Wirtszelle abgeben, nachdem es an diese angedockt hat.

    Lösung

    Viren sind bei ihrer Vermehrung auf andere Zellen angewiesen, die man Wirtszellen nennt.
    Die Viren heften sich zuerst an die Wirtszellen an (Adsorption). Dabei müssen die Oberflächenstrukturen des Virus genau zu denen der Wirtszelle passen. Man nennt dies auch Schlüssel-Schloss-Prinzip, weil ein Schlüssel auch immer nur ganz genau zu einem Schloss passt.
    Hat das Virus mit seinen Oberflächenstrukturen an die der Wirtszelle angedockt, dringt entweder das Virus an sich oder nur das Erbgut in die Wirtszelle ein (Injektion).
    Anschließend wird es dort entpackt und für die Vervielfältigung vorbereitet.
    Das Virus-Erbgut wird repliziert und im Anschluss stellen Zellorganelle wie zum Beispiel die Ribosomen und in eukaryotischen Zellen der Golgi-Apparat weitere Virusbestandteile (Kapsid, Spikes) her (Produktionsphase). Die neuen Viren werden dann zusammengesetzt (Reifungsphase) und verlassen danach die Wirtszelle, die dabei aufgelöst wird und stirbt.

  • Beschreibe den Verlauf der Bildung neuer Viren.

    Tipps

    Proteine können nur in bestimmten Zellorganellen hergestellt werden.

    Kapsid und Spikes sind Proteine.

    Lösung

    Bevor sich ein Virus vermehren kann, muss erst das Viren-Erbgut in eine Wirtszelle eingeschleust werden.
    Anschließend vervielfältigt die Wirtszelle das Erbgut des Virus, sie wird auf die Virenproduktion umgestellt.
    Die Hüllproteine, die eine neues Virus braucht, werden mit Hilfe der Ribosomen hergestellt.
    Das neue Viren-Erbgut wird in ein Kapsid eingeschleust und die Spikes werden in der Zellmembran der Wirtszelle verankert. Verlassen die neuen Viren dann die Wirtszelle durch Knospung, nehmen sie die Plasmamembran der Wirtszelle als eigene Hüllmembran auf.

  • Überprüfe die folgenden Aussagen über die Vermehrung von Viren.

    Tipps

    Beim lytischen Vermehrungszyklus wird die Wirtszelle aufgelöst.

    Viren und Wirtszellen müssen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip zueinander passen.

    Lösung

    Eine Besonderheit der Virenvermehrung ist, dass diese nur über eine Wirtszelle stattfinden kann.
    Viren müssen sich an die Wirtszelle anheften. Das funktioniert nur, wenn die Oberflächenstrukturen von beiden genau zueinander passen. Daher können Viren immer nur bestimmte Zellen befallen.
    Beim lysogenen Zyklus wird das Virus unbemerkt vermehrt, die Wirtszelle bleibt bestehen. Unter bestimmten Umweltbedingungen geht das Virus dann in den lytischen Zyklus über und die Wirtszelle wird aufgelöst.

  • Entscheide, ob die Merkmale zu Viren oder zu Bakterien gehören.

    Tipps

    Lebewesen verfügen über einen eigenen Stoffwechsel und eine eigenständige Vermehrung.

    Bakterien sind größer als Viren.

    Lösung

    Viren und Bakterien können beide den Menschen krank machen, weshalb man sie oft ein einem Atemzug nennt. Dabei weisen sie aber beide große Unterschiede auf:

    Bakterien sind Einzeller. Sie sind größer als Viren und verfügen über einen komplexeren Bau. Sie verfügen über einen eigenständigen Stoffwechsel und können sich über Zellteilung vermehren, weshalb sie auch Lebewesen sind.

    Viren sind nur Partikel und keine eigenständigen Zellen. Sie sind kleiner als Bakterien und haben einen einfacheren Bau. Für ihre Vermehrung und den Stoffwechsel sind sie auf Zellen, die Wirtszellen, angewiesen.

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