VĪRUSU PAVAIROŠANA: FĀZES UN RAKSTUROJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

Vīrusu vai vīrusu replikācijas reproducēšana ir notikums, kurā vīruss daļiņas reizina ar vairākām kārtām, ar nolaupīšana fermentatīvo iekārtas uzņēmējas šūnā. Tā kā vīrusi nav veidoti no šūnām, tie nevar patstāvīgi vairoties, stingri pieprasot to darīt šūnā.

Ir divas vispārīgas vīrusa reproducēšanas alternatīvas: lītiskais cikls vai lizogēns cikls. Abi procesi ir plaši pētīti vīrusos, kas inficē baktērijas vai bakteriofāgus.

Vīrusu reproduktīvais cikls.
1-fiksācija
2-iespiešanās
3-saliekamā
4-sintēze (4a-transkripcija, 4b-tulkošana, 4c-genoma replikācija)
5-asamblejas
6-laidienu
avots: Franciscosp2

Lītiskā cikla kulminācija ir saimniekorganisma šūnas plīsums, savukārt lizogēnajā ciklā šūna turpina dzīvot ar vīrusa ģenētisko materiālu iekšpusē.

Lītiskā ceļa gadījumā vīruss atrod potenciālo šūnu, kuru tas inficēs, un piestiprinās pie tā caur receptoriem, kurus tas atpazīst uz šūnas virsmas. Pēc tam tas injicē savu DNS citoplazmā, kur sāksies strukturālo komponentu ražošana. Šie nukleīnskābju un olbaltumvielu gabali tiek salikti un atbrīvoti, pēc tam tie var inficēt jaunus saimniekus.

Lizogēnais cikls sākas līdzīgā veidā, izņemot to, ka vīrusa DNS tiks pakļauts rekombinācijas procesam un tiks integrēts tā saimnieka hromosomā. Vīruss šūnā paliek latents, līdz kādas ķīmiskas vai UV gaismas iedarbība sāk lītisko ciklu.

Kas ir vīruss?

Pirms izskaidrot, no kā sastāv vīrusu pavairošana, mums jānoskaidro vairāki aspekti, kas saistīti ar šo entītiju bioloģiju. Vīrusi nav šūnas, bet diezgan vienkāršas struktūras, kas sastāv no nukleīnskābēm un dažiem proteīniem.

Pilnīgais un izstrādātais infekcijas vīrusa daļiņu komplekts ir pazīstams kā virions.

Atšķirībā no organiskām būtnēm, kas sastāv no šūnām, vīrusiem nav metabolisma vai kontrolētā veidā notiek apmaiņa ar ārējo vidi. Bet tas, ko viņi var darīt, ir reproducēt bioloģiskajās sistēmās, kas nodrošina šīs funkcijas: tas ir, dzīvās šūnās.

Šī iemesla dēļ vīrusi tiek uzskatīti par obligātiem šūnu parazītiem, jo ​​tie nevar pabeigt reprodukciju bez dzīvās šūnas. Tās saimnieki atkarībā no pētītā vīrusa var būt mugurkaulnieki, bezmugurkaulnieki, augi, protisti, baktērijas utt.

Reprodukcijai vīrusiem jānolaida sava saimnieka fermentatīvās iekārtas. Šim aspektam ir sekas, izstrādājot zāles vīrusu infekcijas apturēšanai, jo vīrusa reprodukcijas ietekmēšana var traucēt saimnieka šūnu reprodukciju. Tālāk mēs izpētīsim, kā notiek šis process.

Kā vīrusi vairojas?

Kā mēs minējām, vīrusi ir ļoti vienkārša rakstura bioloģiskas daļiņas. Tāpēc viņu rīcībā esošā nukleīnskābe (vai nu DNS, vai RNS) satur informāciju dažu olbaltumvielu un fermentu ražošanai viriona veidošanai.

Vienā saimnieka šūnā, izmantojot sava saimnieka metabolisma mehānismu, virions var ražot tūkstošiem vīrusu daļiņu, kas līdzīgas sākotnējai.

Neskatoties uz to, ka vīrusi un to saimnieki ir ļoti mainīgi, reprodukcijas cikls ir līdzīgs. Zemāk mēs vispārināsim procesu un soli pa solim aprakstīsim bakteriofāgu, vīrusu, kas inficē baktērijas, pavairošanu. Tad mēs pieminēsim dažas vīrusu īpatnības, kas inficē dzīvniekus.

Baktēriju vīrusu pavairošana (bakteriofāgi)

Bakteriofāgi var vairoties divos alternatīvos veidos: lītiskajā ciklā vai lizogēnajā ciklā. Kā norāda nosaukums, lytikas pēdējais solis ir saistīts ar saimnieka šūnas lizēšanu (un tādējādi nāvi). Turpretī lizogēnajā ciklā notiek vīrusu pavairošana ar dzīvo šūnu.

-Lita cikls

Lītiskais process bakteriofāgos T (T2, T4 un T6) slavenajās E. coli baktērijās ir ļoti detalizēti zināms. Procesi, kurus mēs aprakstīsim turpmāk, ir balstīti uz šiem pētījumu modeļiem.

Tas notiek piecos atšķirīgos posmos: fiksācija, iespiešanās, biosintēze, nobriešana un atbrīvošana.

Fiksācija

Šis solis ir pazīstams arī kā vīrusa adsorbcija. Pirmā lieta, kas jānotiek vīrusa pavairošanai, ir tikšanās starp vīrusa daļiņām un saimnieka šūnu. Šī sadursme notiek nejauši.

Vīruss saistās ar kādu papildinošu receptoru, ko tas atpazīst uz šūnu virsmas; šajā gadījumā baktēriju šūnu sieniņā. Šī saistīšanās ir ķīmiska mijiedarbība, kurā starp vīrusu un receptoru notiek vājas saites.

Iespiešanās

Tiklīdz vīruss atpazīst saņēmēju, tas turpina injicēt savu ģenētisko materiālu. Bakteriofāgs izdala fermentu, kas bojā daļu šūnas sienas. Šajā kontekstā vīrusa daļiņa darbojas kā zemādas šļirce, kas atbild par DNS ievadīšanu.

Biosintēze

Kad DNS ir sasniedzis saimnieka šūnu citoplazmu, sākas attiecīgā organisma ģenētiskā materiāla un olbaltumvielu biosintēze. Saimnieka olbaltumvielu sintēzi pārtrauc virkne darbību, kuras virza vīruss.

Iebrucējam izdodas atdalīt gan saimnieka brīvos nukleotīdus, ribosomas un aminoskābes, gan arī fermentus, kas nepieciešami vīrusa DNS kopēšanai.

Nogatavināšana

Tā kā tiek sintezēti visi vīrusu veidojošie elementi, sākas montāžas vai nogatavināšanas process. Vīrusa daļiņu komponentu montāža notiek spontāni, novēršot nepieciešamību pēc citiem gēniem, lai palīdzētu šajā procesā.

Atlaidiet

Montāžas procesa beigās vīrusi jāizlaiž ārpusšūnu vidē. Kā mēs izskaidrojam lītisko ciklu, šis pēdējais solis ietver šūnas lizēšanu, kas palīdzēja visam procesam.

Līze ir saistīta ar plazmas membrānas un šūnas sienas plīsumu. Šī pēdējā komponenta sadalīšanās notiek ar enzīma lizocīma darbību, kas aprakstītā procesa laikā tiek sintezēts šūnā.

Tādā veidā tiek atbrīvotas tikko sintezētās vīrusa daļiņas. Tie var inficēt blakus esošās šūnas un atkārtot ciklu vēlreiz.

-Lizogēns cikls

Ne visi vīrusi iekļūst saimnieka šūnās un iznīcina tās uz pašu reprodukcijas rēķina. Alternatīvu reizināšanas veidu sauc par lizogēno ciklu. Vīrusus, kas šādā veidā var vairoties, sauc par temperamentiem.

Kaut arī daži vīrusi var vairoties, izmantojot iepriekšējā sadaļā aprakstīto lītisko ceļu, viņi var arī vairoties, neiznīcinot šūnu un palikt latenti vai neaktīvi tajā.

Lai jums to aprakstītu, par paraugorganismu izmantosim bakteriofāgu lambda (λ), lizogēnu bakteriofāgu, kas ir rūpīgi izpētīts.

Lizogēnā cikla norises stadijas ir: iekļūšana saimniekdatorā, apļveida DNS veidošanās no lineārās DNS molekulas un rekombinācija ar saimnieka DNS.

Vīrusu DNS integrācija saimnieka DNS

Sākotnējie posmi notiek ļoti līdzīgi kā iepriekšējais cikls, izņemot to, ka vīrusa DNS tiek integrēts saimniekorganisma šūnā, izmantojot rekombinācijas procesu.

Šajā stāvoklī vīruss šūnā ir slēpts, un vīrusa DNS replicējas kopā ar saimnieka DNS.

Pārmaiņa starp lītisko un lizogēno ciklu

No otras puses, dažādi stohastiski notikumi var izraisīt pāreju no lizogēnā uz lītisko ciklu. Starp šiem notikumiem var minēt ultravioletā starojuma vai noteiktu ķīmisku vielu iedarbību, kas noved pie fāgu DNS izgriešanas un lizēšanas ierosināšanas.

Lizogēnijas sekas

Lizogēnijai ir svarīgas sekas, proti: (i) liogēnās šūnas ir imūnas pret sekojošām infekcijām no tā paša bakteriofāga, bet ne pret citu vīrusu; (ii) šūnas var iegūt jaunas īpašības, integrējot fāga ģenētisko materiālu, piemēram, dažu toksīnu ražošanu, un (iii) ir atļauts specializēts transdukcijas process.

Dzīvnieku vīrusu pavairošana

Vispārīgi runājot, dzīvnieku vīrusu pavairošanas modelis ir diezgan līdzīgs tam, kas aprakstīts vīrusos, kas inficē baktērijas. Tomēr abos procesos ir dažas pārsteidzošas atšķirības.

Acīmredzamākais ir šūnu ievades mehānisms atšķirību dēļ, kas pastāv strukturālā līmenī starp eikariotu un prokariotu šūnām. Dzīvnieku šūnās receptorus veido olbaltumvielas un glikoproteīni, kas noenkuroti plazmas membrānā.

Piemērs tam ir HIV vīruss. Lai iekļūtu šūnā, vīruss atpazīst receptoru ar nosaukumu CCR5. Dažiem indivīdiem gēnā, kas kodē šūnu receptoru, kas iznīcina olbaltumvielu un piešķir tā īpašniekam rezistenci pret nobijušos vīrusu, ir izdzēsti (tas ir, trūkst DNS daļu) 32 bāzes pāri.

Daudzi iebrucēji izmanto receptorus, kas ir starpnieki endocitozes procesā, lai iekļūtu šūnā, veidojot pūslīšus. Vīrusi, kurus pārklāj membrāna, var iekļūt šūnā, sapludinot lipīdu membrānas.

Kad vīruss ir iekļuvis, vīrusa daļiņu sintēze ir nedaudz mainīga. Dzīvnieku šūnām ir atšķirīga fermentatīvā tehnika, nekā mēs atrodam baktērijās.

Atsauces

1. Forbes, BA, Sahm, DF un Weissfeld, AS (2007). Diagnostiskā mikrobioloģija. Mosbijs.
2. Freeman, S. (2017). Bioloģijas zinātne. Pīrsona izglītība.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS un Pfaller, MA (2015). Medicīniskā mikrobioloģija. Elsevier veselības zinātnes.
4. Reece, JB, Urry, LA, Kains, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Kempbela bioloģija. Pīrsona izglītība.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobioloģija. Ievads. Pīrsons.