Οι επιστήμονες έχουν από καιρό επιδιώξει να αποκαλύψουν τη δομή και τη λειτουργία του ιούς. Οι ιοί είναι μοναδικοί στο ότι έχουν ταξινομηθεί τόσο ως ζωντανό όσο και ως μη ζωντανό σε διάφορα σημεία της ιστορίας του βιολογία. Οι ιοί δεν είναι κύτταρα αλλά όχι ζώντα, μολυσματικά σωματίδια. Είναι ικανές να προκαλέσουν διάφορες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης Καρκίνος, σε διάφορους τύπους οργανισμών.
Ιογενής παθογόνα όχι μόνο μολύνουν τους ανθρώπους και των ζώων, αλλά επίσης φυτά, τα βακτηρίδια, τους αντιστάτες και τους αρχαιολόγους. Αυτά τα εξαιρετικά μικροσκοπικά σωματίδια είναι περίπου 1.000 φορές μικρότερα από τα βακτήρια και μπορούν να βρεθούν σε σχεδόν οποιοδήποτε περιβάλλον. Οι ιοί δεν μπορούν να υπάρχουν ανεξάρτητα από άλλους οργανισμούς, καθώς πρέπει να αναλάβουν ένα ζωντανό κύτταρο για να αναπαράγουν.
Ένα σωματίδιο ιού, επίσης γνωστό ως ιοσωμάτιο, είναι ουσιαστικά νουκλεϊκό οξύ (ΫΝΑ ή RNA) εγκλεισμένο μέσα σε ένα κέλυφος πρωτεΐνης ή μία επικάλυψη. Οι ιοί είναι εξαιρετικά μικροί, περίπου 20 - 400 νανομέτρων. Ο μεγαλύτερος ιός, γνωστός ως Mimivirus, μπορεί να μετρήσει έως και 500 νανόμετρα σε διάμετρο. Συγκριτικά, ένα ανθρώπινο ερυθροκύτταρο έχει διάμετρο περίπου 6,000 έως 8,000 νανόμετρα.
Εκτός από τα διάφορα μεγέθη, οι ιοί έχουν επίσης μια ποικιλία σχημάτων. Παρόμοια με τα βακτηρίδια, ορισμένοι ιοί έχουν σφαιρικά ή ράβδους σχήματα. Άλλοι ιοί είναι εικοσαεδρικές (πολυεδρικές με 20 πρόσωπα) ή ελικοειδείς. Το σχήμα του ιού προσδιορίζεται από την πρωτεϊνική επικάλυψη που εγκλείει και προστατεύει το γονιδίωμα του ιού.
Οι ιοί μπορεί να έχουν δίκλωνο DNA, δίκλωνο RNA, μονόκλωνο DNA ή μονόκλωνο RNA. Ο τύπος του γενετικού υλικού που βρίσκεται σε συγκεκριμένο ιό εξαρτάται από τη φύση και τη λειτουργία του συγκεκριμένου ιού. Το γενετικό υλικό δεν εκτίθεται τυπικά αλλά καλύπτεται από μια πρωτεϊνική επικάλυψη γνωστή ως καψίδιο. Το γονιδίωμα του ιού μπορεί να αποτελείται από πολύ μικρό αριθμό γονιδίων ή έως εκατοντάδες γονιδίων ανάλογα με τον τύπο του ιού. Σημειώστε ότι το γονιδίωμα είναι συνήθως οργανωμένο ως ένα μακρύ μόριο που είναι συνήθως ευθεία ή κυκλική.
ο πρωτεΐνη το παλτό που περιβάλλει το ιικό γενετικό υλικό είναι γνωστό ως καψίδιο. Ένα καψίδιο αποτελείται από πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται capsomeres. Τα καψίδια μπορούν να έχουν διάφορα σχήματα: πολυεδρική, ράβδο ή σύνθετο. Τα καψίδια λειτουργούν για την προστασία του ιικού γενετικού υλικού από ζημιές.
Εκτός από την πρωτεϊνική επικάλυψη, ορισμένοι ιοί έχουν εξειδικευμένες δομές. Για παράδειγμα, ο ιός της γρίπης έχει ένα περίβλημα που μοιάζει με μεμβράνη γύρω από το καψίδιο του. Αυτοί οι ιοί είναι γνωστοί ως επικαλυμμένοι ιοί. Ο φάκελος έχει τόσο κύτταρα ξενιστή όσο και ιικά συστατικά και βοηθά τον ιό να μολύνει τον ξενιστή του. Οι προσθήκες Capsid βρίσκονται επίσης σε βακτηριοφάγους. Για παράδειγμα, οι βακτηριοφάγοι μπορούν να έχουν πρωτεΐνη "ουρά" συνδεδεμένη με το καψίδιο που χρησιμοποιείται για να μολύνει βακτήρια ξενιστή.
Οι ιοί δεν είναι ικανοί να αναπαράγουν τα γονίδιά τους μόνοι τους. Πρέπει να βασίζονται σε ένα κύτταρο ξενιστή για αναπαραγωγή. Για να συμβεί η αναπαραγωγή του ιού, ο ιός πρέπει πρώτα να μολύνει ένα κύτταρο ξενιστή. Ο ιός εγχέει το γενετικό του υλικό στο κύτταρο και χρησιμοποιεί τα οργανίδια του κυττάρου για να αναπαραχθεί. Μόλις αντιγραφούν αρκετοί ιοί, οι νεοσχηματισμένοι ιοί λύουν ή σπάσουν το κύτταρο ξενιστή και μετακινούνται για να μολύνουν άλλα κύτταρα. Αυτός ο τύπος αναπαραγωγής του ιού είναι γνωστός ως κύκλος λυμάτων.
Ορισμένοι ιοί μπορούν να αναπαραχθούν από τον λυσογόνο κύκλο. Σε αυτή τη διαδικασία, ιογενές ϋΝΑ εισάγεται στο DNA του κυττάρου ξενιστή. Σε αυτό το σημείο, το ιικό γονιδίωμα είναι γνωστό ως προφίλ και εισέρχεται σε αδρανή κατάσταση. Το γονιδίωμα του προφίλ αναδιπλασιάζεται μαζί με το βακτηριακό γονιδίωμα όταν τα βακτήρια διαιρούνται και διαβιβάζονται μαζί σε κάθε βακτηριακή θυγατρικών κυττάρων. Όταν ενεργοποιείται με μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες, το προφατικό DNA μπορεί να γίνει λυτικό και να αρχίσει να αναπαράγει ιικά συστατικά μέσα στο κύτταρο ξενιστή. Οι ιοί που είναι μη περιτυλιγμένοι απελευθερώνονται από το κύτταρο με λύση ή εξωκυττάρωση. Οι περιτυλιγμένοι ιοί απελευθερώνονται συνήθως με εκβιασμούς.
Οι ιοί προκαλούν μια σειρά ασθενειών στους μολυσμένους οργανισμούς. Οι ανθρώπινες μολύνσεις και ασθένειες που προκαλούνται από ιούς περιλαμβάνουν Έμπολα πυρετό, ανεμοβλογιά, ιλαρά, γρίπη, HIV / AIDS και έρπητα. Τα εμβόλια ήταν αποτελεσματικά στην πρόληψη κάποιων τύπων ιογενών λοιμώξεων, όπως οι μικρές ευλογιά, στους ανθρώπους. Λειτουργούν βοηθώντας τον οργανισμό να δημιουργήσει μια απάντηση του ανοσοποιητικού συστήματος σε συγκεκριμένους ιούς.
Οι ιογενείς ασθένειες που πλήττουν τα ζώα περιλαμβάνουν τη λύσσα, τον αφθώδη πυρετό, τη γρίπη των πτηνών και τη γρίπη των χοίρων. Οι ασθένειες των φυτών περιλαμβάνουν ασθένεια μωσαϊκής, κηλίδα δακτυλίου, μπούκλα φύλλων και ασθένειες ρολών φύλλων. Οι ιοί που είναι γνωστοί ως βακτηριοφάγοι προκαλούν ασθένειες σε βακτήρια και αρχαιολόγους.