VIRUSTEN LISÄÄNTYMINEN: VAIHEET JA OMINAISUUDET - BIOLOGIA - 2025

Lisääntymiselle viruksia tai virusreplikaation on tapahtuma, jonka viruspartikkelin kertoo useita kertaluokkia, jonka kaappaamisen entsymaattisen isäntäsolun. Koska virukset eivät koostu soluista, ne eivät pysty lisääntymään itsenäisesti, mikä edellyttää ehdottomasti soluisäntää.

On olemassa kaksi yleistä vaihtoehtoa, joilla virus voi lisääntyä: lyyttinen sykli tai lysogeeninen sykli. Molemmat prosessit on tutkittu laajasti viruksissa, jotka tartuttavat bakteereita tai bakteriofaageja.

Virusten lisääntymiskierto.

1-kiinnitys

2-läpäisy

3-taittaminen

4-synteesi (4a-transkriptio, 4b-käännös, 4c-genomin replikaatio)

5-kokoonpano

6-julkaisu

Lähde: Franciscosp2

Lyyttinen sykli huipentuu isäntäsolun repeämiseen, kun taas lysogeenisessä syklissä solu elää edelleen viruksen geneettisen materiaalin sisällä.

Lyyttisen reitin tapauksessa virus löytää potentiaalisen solun, jonka se tartuttaa, ja kiinnittyy siihen reseptoreiden kautta, jotka se tunnistaa solun pinnalla. Sitten se injektoi DNA: nsa sytoplasmaan, missä rakenneosien tuotanto alkaa. Nämä nukleiinihappo- ja proteiinipalat kootaan ja vapautetaan, minkä jälkeen ne voivat tartuttaa uusia isäntiä.

Lysogeeninen sykli alkaa samalla tavalla paitsi, että viruksen DNA käy läpi rekombinaatioprosessin ja integroituu isännänsä kromosomiin. Virus pysyy piilevänä solun sisällä, kunnes jonkin kemiallisen tai UV-valon vaikutus laukaisee lyyttisen syklin.

Mikä on virus?

Ennen kuin selitetään, mistä virusten lisääntyminen koostuu, meidän on selvitettävä useita näkökohtia, jotka liittyvät näiden kokonaisuuksien biologiaan. Virukset eivät ole soluja, vaan pikemminkin yksinkertaisia ​​rakenteita, jotka koostuvat nukleiinihapoista ja joistakin proteiineista.

Tarttuvan viruksen partikkelin täydellinen ja kehitetty sarja tunnetaan viriona.

Toisin kuin soluista koostuvat orgaaniset olennot, viruksilla ei ole aineenvaihduntaa tai ne vaihtavat aineita hallitusti ulkoisen ympäristön kanssa. Mutta mitä he voivat tehdä, on lisääntyä biologisissa järjestelmissä, jotka esittävät nämä toiminnot: eli elävissä soluissa.

Tästä syystä virusten katsotaan olevan pakollisia soluparasiitteja, koska ne eivät voi täydentää lisääntymistään ilman elävää solua. Sen isännät voivat olla selkärankaisia, selkärangattomia, kasveja, protisteja, bakteereja jne. Tutkitusta viruksesta riippuen.

Lisääntymistä varten virusten on kaapattava isännänsä entsymaattiset koneistot. Tällä näkökohdalla on seurauksia kehitettäessä lääkkeitä virusinfektion lopettamiseksi, koska viruksen lisääntymiseen vaikuttaminen voi häiritä isäntäsolujen lisääntymistä. Tutkimme, miten tämä prosessi tapahtuu alla.

Kuinka virukset lisääntyvät?

Kuten mainitsimme, virukset ovat hyvin yksinkertaisia ​​biologisia hiukkasia. Siksi heidän hallussaan oleva nukleiinihappo (joko DNA tai RNA) sisältää tietoja muutamien proteiinien ja entsyymien tuottamiseksi virionin rakentamiseksi.

Yhdessä isäntäsolussa virioni voi tuottaa tuhansia viruspartikkeleita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin alkuperäinen, käyttämällä isännänsä metabolisia koneita.

Huolimatta siitä, että virukset ja niiden isännät ovat hyvin vaihtelevia, lisääntymisjakso on kaikissa samanlainen. Seuraavaksi yleistämme prosessia ja kuvaamme vaihe vaiheelta bakteriofaagien, virusten, jotka tartuttavat bakteereita, lisääntymistä. Sitten mainitsemme joitain eläimiin tarttuvien virusten erityispiirteitä.

Bakteerivirusten lisääntyminen (bakteriofaagit)

Bakteriofaagit voivat lisääntyä kahdella vaihtoehtoisella tavalla: lyyttisen syklin tai lysogeenisen syklin. Kuten nimensä viittaa, lyyttisen aineen viimeiseen vaiheeseen sisältyy isäntäsolun hajoaminen (ja siten kuolema). Sitä vastoin lysogeeniseen sykliin sisältyy virusten lisääntyminen elävän solun kanssa.

-Liittinen sykli

Lyyttinen menetelmä bakteriofageissa T (T2, T4 ja T6) tunnetuissa E. coli -bakteereissa tunnetaan erittäin yksityiskohtaisesti. Alla kuvatut prosessit perustuvat näihin tutkimusmalleihin.

Se tapahtuu viidessä erillisessä vaiheessa: kiinnittyminen, tunkeutuminen, biosynteesi, kypsytys ja vapautuminen.

fiksaatio

Tämä vaihe tunnetaan myös nimellä viruksen adsorptio. Ensimmäinen asia, joka tapahtuu viruksen lisääntymiselle, on viruspartikkelin ja isäntäsolun välinen tapaaminen. Tämä törmäys tapahtuu sattumanvaraisesti.

Virus sitoutuu johonkin komplementaariseen reseptoriin, jonka se tunnistaa solun pinnalla; tässä tapauksessa bakteerisoluseinämässä. Tämä sitoutuminen on kemiallinen vuorovaikutus, jossa viruksen ja reseptorin välillä tapahtuu heikkoja sidoksia.

tunkeutuminen

Kun virus tunnistaa vastaanottajan, se jatkaa geneettisen materiaalin injektiota. Bakteriofagi vapauttaa entsyymin, joka vaurioittaa osan soluseinämästä. Tässä yhteydessä viruspartikkeli toimii ihonalaisena ruiskuna, joka vastaa DNA: n injektiosta.

biosynteesissä

Kun DNA on saavuttanut isännän solusytoplasman, kyseisen organismin geneettisen materiaalin ja proteiinien biosynteesi alkaa. Isäntäproteiinien synteesi pysäytetään viruksen järjestämällä vaiheilla.

Hyökkääjä onnistuu sekvestroimaan sekä isännän vapaat nukleotidit, ribosomit ja aminohapot että entsyymit, jotka ovat tarpeen viruksen DNA: n kopioimiseksi.

kypsyminen

Kun kaikki virusten rakennuspalikat syntetisoidaan, kokoonpano- tai kypsytysprosessi alkaa. Viruspartikkelien komponenttien kokoonpano tapahtuu spontaanisti, poistaen muiden geenien tarpeen prosessin avuksi.

julkaisu

Kokoonpanoprosessin lopussa virukset on vapautettava solunulkoiseen ympäristöön. Kuten selitämme lyyttistä sykliä, tähän viimeiseen vaiheeseen sisältyy koko prosessia avustaneen solun hajoaminen.

Lyysiin sisältyy plasmakalvon ja soluseinämän murtuminen. Tämän viimeisen komponentin hajoaminen tapahtuu lysotsyymi-entsyymin vaikutuksesta, joka syntetisoidaan solussa kuvatun prosessin aikana.

Tällä tavalla vasta syntetisoidut viruspartikkelit vapautuvat. Ne voivat saastuttaa naapurisolut ja toistaa syklin uudelleen.

-Lysogeeninen sykli

Kaikki virukset eivät tunkeudu isäntäsoluihin ja tuhoavat niitä oman lisääntymisen kustannuksella. Vaihtoehtoista kertolaskutapaa kutsutaan lysogeeniseksi sykliksi. Viruksia, jotka kykenevät lisääntymään tällä tavalla, kutsutaan temperateiksi.

Vaikka jotkut virukset voivat lisääntyä edellisessä osassa kuvatun lyyttisen reitin kautta, ne voivat myös lisääntyä tuhoamatta solua ja pysyä siinä piilevinä tai passiivisina.

Kuvailemaan sitä sinulle käytämme malli-organismina bakteriofagia lambda (λ), lysogeenistä bakteriofagia, jota on tutkittu perusteellisesti.

Vaiheet, joissa lysogeeninen sykli tapahtuu, ovat: tunkeutuminen isäntään, pyöreän DNA: n muodostuminen lineaarisesta DNA-molekyylistä ja rekombinaatio isäntä-DNA: n kanssa.

Virus-DNA: n integrointi isäntä-DNA: han

Alkuvaiheet tapahtuvat hyvin samalla tavalla kuin edellinen sykli, paitsi että viruksen DNA integroidaan isäntäsolun DNA: hon rekombinaatioprosessin avulla.

Tässä tilassa virus on piilevä solussa ja virus-DNA replikoituu yhdessä isännän DNA: n kanssa.

Vuorottelu lyyttisen ja lysogeenisen syklin välillä

Toisaalta, useat stokastiset tapahtumat voivat johtaa muutokseen lysogeenisestä lyyttiseen sykliin. Näiden tapahtumien joukossa ovat altistuminen UV-säteilylle tai tietyille kemikaaleille, jotka johtavat faagi-DNA: n leikkaamiseen ja hajoamisen alkamiseen.

Lysogenian seuraukset

Lysogenialla on tärkeitä seurauksia, nimittäin: (i) lysogeeniset solut ovat immuuneja myöhemmille saman bakteriofaagin aiheuttamille infektioille, mutta ei eri virukselle; (ii) solut voivat saada uusia ominaisuuksia integroimalla faagin geenimateriaalia, kuten joidenkin toksiinien tuotannon, ja (iii) erikoistunut transduktioprosessi on sallittu.

Eläinvirusten lisääntyminen

Yleisesti ottaen eläintautivirukset lisääntymismallista ovat hyvin samanlaisia ​​kuin mitä bakteereja tartuttavissa viruksissa kuvataan. Molemmissa prosesseissa on kuitenkin joitain silmiinpistäviä eroja.

Selvin on soluihin pääsyn mekanismi, johtuen eroista, joita esiintyy rakenteellisella tasolla eukaryoottisten ja prokaryoottisten solujen välillä. Eläinsoluissa reseptorit koostuvat proteiineista ja glykoproteiineista, jotka on kiinnitetty plasmamembraaniin.

Esimerkki tästä on HIV-virus. Soluun pääsemiseksi virus tunnistaa reseptorin nimeltä CCR5. Joillakin yksilöillä on deleetio (ts. Osa DNA: sta puuttuu) geenissä, joka koodaa proteiinia tuhoavaa solun reseptoria koodaavaa emäsparia ja antaa omistajalle vastustuskyvyn pelätylle virukselle.

Monet hyökkääjät hyödyntävät reseptoreita, jotka välittävät endosytoosiprosessia päästäkseen soluun rakkuloiden muodostumisen kautta. Virukset, jotka kalvo peittää, voivat päästä soluun fuusioimalla lipidikalvoja.

Kun virus on tunkeutunut, viruspartikkelien synteesi on jonkin verran vaihtelevaa. Eläinsoluilla on erilaiset entsymaattiset koneistot kuin bakteereissa.

Viitteet

1. Forbes, BA, Sahm, DF ja Weissfeld, AS (2007). Diagnostinen mikrobiologia. Mosby.
2. Freeman, S. (2017). Biologinen tiede. Pearson koulutus.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS ja Pfaller, MA (2015). Lääketieteellinen mikrobiologia. Elsevier terveystieteet.
4. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, ja Jackson, RB (2014). Campbell-biologia. Pearson-koulutus.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobiologia. Esittely. Pearson.