Plik reprodukcja wirusów lub replikacja wirusa jest to zdarzenie, w wyniku którego cząsteczka wirusa namnaża się o kilka rzędów wielkości, przejmując mechanizm enzymatyczny komórki gospodarza. Ponieważ wirusy nie są zbudowane z komórek, nie mogą rozmnażać się niezależnie, ściśle wymagając tego od gospodarza komórkowego.
Istnieją dwie ogólne alternatywy, dzięki którym wirus może się rozmnażać: cykl lityczny lub cykl lizogenny. Oba procesy były szeroko badane w wirusach infekujących bakterie lub bakteriofagi..
Kulminacją cyklu litycznego jest pęknięcie komórki gospodarza, podczas gdy w cyklu lizogennym komórka nadal żyje z materiałem genetycznym wirusa..
W przypadku szlaku litycznego wirus znajduje potencjalną komórkę, którą zarazi i przyłącza się do niej poprzez receptory, które rozpoznaje na powierzchni komórki. Następnie wstrzykuje swoje DNA do cytoplazmy, gdzie rozpocznie się produkcja elementów strukturalnych. Te fragmenty kwasów nukleinowych i białek są składane i uwalniane, po czym mogą zarazić nowych gospodarzy..
Cykl lizogenny rozpoczyna się w podobny sposób, z tym wyjątkiem, że DNA wirusa przejdzie proces rekombinacji i zostanie zintegrowane z chromosomem gospodarza. Wirus pozostaje utajony wewnątrz komórki, dopóki działanie jakiegoś światła chemicznego lub UV nie wyzwoli cyklu litycznego.
Indeks artykułów
Zanim wyjaśnimy, na czym polega rozmnażanie wirusów, musimy jasno określić kilka aspektów związanych z biologią tych bytów. Wirusy nie są komórkami, ale są prostymi strukturami zbudowanymi z kwasów nukleinowych i niektórych białek..
Kompletny i opracowany zestaw cząsteczek zakaźnego wirusa jest znany jako wirion.
W przeciwieństwie do organizmów organicznych złożonych z komórek, wirusy nie mają metabolizmu ani nie wymieniają substancji w kontrolowany sposób ze środowiskiem zewnętrznym. Ale mogą rozmnażać się w systemach biologicznych, które spełniają te funkcje, to znaczy w żywych komórkach..
Z tego powodu wirusy są uważane za bezwzględnych pasożytów komórkowych, ponieważ nie mogą zakończyć swojej reprodukcji bez żywej komórki. Jego żywicielami mogą być kręgowce, bezkręgowce, rośliny, protisty, bakterie itp., W zależności od badanego wirusa.
Aby się rozmnażać, wirusy muszą przejąć maszynerię enzymatyczną gospodarza. Ten aspekt ma konsekwencje, jeśli chodzi o opracowywanie leków zatrzymujących infekcję wirusową, ponieważ wpływ na reprodukcję wirusa może zakłócać rozmnażanie się komórek gospodarza. Poniżej omówimy, jak przebiega ten proces..
Jak wspomnieliśmy, wirusy to cząsteczki biologiczne o bardzo prostej naturze. Dlatego kwas nukleinowy (DNA lub RNA), który posiadają, zawiera informacje potrzebne do produkcji kilku białek i enzymów potrzebnych do zbudowania wirionu..
W pojedynczej komórce gospodarza wirion może wytwarzać tysiące cząsteczek wirusa podobnych do pierwotnej, wykorzystując mechanizm metaboliczny swojego żywiciela.
Pomimo faktu, że wirusy i ich gospodarze są bardzo zmienni, cykl reprodukcji jest we wszystkich podobny. Poniżej uogólnimy ten proces i opiszemy krok po kroku rozmnażanie bakteriofagów, wirusów infekujących bakterie. Następnie wspomnimy o niektórych osobliwościach wirusów, które infekują zwierzęta.
Bakteriofagi mogą rozmnażać się na dwa alternatywne sposoby: w cyklu litycznym lub lizogennym. Jak sama nazwa wskazuje, ostatni etap lizy obejmuje lizę (a tym samym śmierć) komórki gospodarza. W przeciwieństwie do tego, cykl lizogenny obejmuje reprodukcję wirusa wraz z żywą komórką..
Proces lityczny w bakteriofagach T (T2, T4 i T6) w słynnej bakterii jest szczegółowo poznany E coli. Procesy, które opiszemy poniżej, oparte są na tych modelach badawczych.
Występuje w pięciu różnych etapach: utrwalania, penetracji, biosyntezy, dojrzewania i uwalniania..
Ten krok jest również znany jako adsorpcja wirusów. Pierwszą rzeczą, która musi się wydarzyć, aby wirus się rozmnażał, jest spotkanie cząsteczki wirusa z komórką gospodarza. Ta kolizja ma miejsce losowo.
Wirus wiąże się z pewnym komplementarnym receptorem, który rozpoznaje na powierzchni komórki; w tym przypadku w bakteryjnej ścianie komórkowej. To wiązanie jest interakcją chemiczną, w której między wirusem a receptorem zachodzą słabe wiązania..
Gdy wirus rozpozna biorcę, przystępuje do wstrzykiwania swojego materiału genetycznego. Bakteriofag uwalnia enzym, który uszkadza część ściany komórkowej. W tym kontekście cząsteczka wirusa działa jak strzykawka podskórna odpowiedzialna za wstrzyknięcie DNA..
Kiedy DNA dotrze do cytoplazmy komórkowej gospodarza, rozpoczyna się biosynteza materiału genetycznego i białek danego organizmu. Synteza białka gospodarza jest zatrzymywana przez szereg kroków zaaranżowanych przez wirusa.
Najeźdźcy udaje się sekwestrować zarówno wolne nukleotydy żywiciela, rybosomy i aminokwasy, jak i enzymy niezbędne do skopiowania DNA wirusa.
W miarę syntezy wszystkich strukturalnych bloków wirusów rozpoczyna się proces składania lub dojrzewanie. Gromadzenie się składników cząsteczek wirusa następuje spontanicznie, eliminując potrzebę innych genów wspomagających ten proces..
Pod koniec procesu montażu wirusy muszą zostać uwolnione do środowiska zewnątrzkomórkowego. Jak wyjaśniamy cykl lityczny, ten ostatni etap obejmuje lizę komórki, która wspomagała cały proces..
Liza obejmuje pęknięcie błony komórkowej i ściany komórkowej. Degradacja tego ostatniego składnika następuje poprzez działanie enzymu lizozymu, który jest syntetyzowany w komórce podczas opisywanego procesu..
W ten sposób nowo zsyntetyzowane nowe cząsteczki wirusa są uwalniane. Mogą one zainfekować sąsiednie komórki i powtórzyć cykl.
Nie wszystkie wirusy wnikają do komórek gospodarza i niszczą je kosztem własnej reprodukcji. Alternatywny sposób namnażania nazywany jest cyklem lizogennym. Wirusy zdolne do rozmnażania się w ten sposób nazywane są umiarkowanymi.
Chociaż niektóre wirusy mogą rozmnażać się szlakiem litycznym opisanym w poprzedniej sekcji, mogą również rozmnażać się bez niszczenia komórki i pozostawać w niej w stanie utajonym lub nieaktywnym..
Aby to opisać, użyjemy jako organizmu modelowego bakteriofaga lambda (λ), dokładnie przebadanego lizogennego bakteriofaga..
Etapy, w których zachodzi cykl lizogenny, to: wnikanie do organizmu gospodarza, tworzenie kolistego DNA z liniowej cząsteczki DNA i rekombinacja z DNA gospodarza..
Początkowe etapy przebiegają w sposób bardzo podobny do poprzedniego cyklu, z wyjątkiem tego, że DNA wirusa jest integrowane z DNA komórki gospodarza w procesie rekombinacji..
W tym stanie wirus jest utajony w komórce, a wirusowe DNA replikuje się wraz z DNA gospodarza..
Z drugiej strony, różnorodne zdarzenia stochastyczne mogą prowadzić do zmiany cyklu z lizogennego na lityczny. Wśród tych zdarzeń jest ekspozycja na promieniowanie UV lub pewne chemikalia, które prowadzą do wycięcia DNA faga i zainicjowania lizy..
Istnieją ważne konsekwencje lizogenezy, a mianowicie: (i) komórki lizogenne są odporne na późniejsze infekcje wywołane tym samym bakteriofagiem, ale nie innym wirusem; (ii) komórki mogą uzyskać nowe cechy poprzez integrację materiału genetycznego faga, takie jak produkcja niektórych toksyn, oraz (iii) dozwolony jest wyspecjalizowany proces transdukcji.
Mówiąc ogólnie, wirusy zwierzęce podążają za wzorcem namnażania dość podobnym do tego opisanego w wirusach infekujących bakterie. Istnieją jednak pewne znaczące różnice w obu procesach.
Najbardziej oczywisty jest mechanizm wejścia do komórki, ze względu na różnice, które istnieją na poziomie strukturalnym między komórkami eukariotycznymi i prokariotycznymi. W komórkach zwierzęcych receptory składają się z białek i glikoprotein zakotwiczonych w błonie komórkowej..
Przykładem tego jest wirus HIV. Aby dostać się do komórki, wirus rozpoznaje receptor zwany CCR5. U niektórych osób występuje delecja (to znaczy brak fragmentów DNA) 32 par zasad w genie kodującym receptor komórkowy, który niszczy białko i nadaje odporność na strasznego wirusa..
Wielu najeźdźców wykorzystuje receptory, które pośredniczą w procesie endocytozy, aby dostać się do komórki poprzez tworzenie się pęcherzyków. Wirusy pokryte błoną mogą dostać się do komórki poprzez fuzję błon lipidowych.
Po przeniknięciu wirusa synteza cząstek wirusa jest nieco zmienna. Komórki zwierzęce mają inną maszynerię enzymatyczną niż bakterie.
Jeszcze bez komentarzy