RAZMNOŽAVANJE VIRUSA: FAZE I KARAKTERISTIKE - BIOLOGIJA - 2026

Reprodukcija virusa ili virusne replikacije je događaj kojim virusnih čestica umnožava nekoliko redova veličine, uz otmice enzimsku u stanici domaćina. Kako se virusi ne sastoje od stanica, ne mogu se samostalno razmnožavati, strogo zahtijevajući stanični domaćin da to učini.

Postoje dvije općenite alternative pomoću kojih se virus može razmnožavati: litski ciklus ili lizogeni ciklus. Oba su procesa široko proučavana kod virusa koji inficiraju bakterije ili bakteriofage.

Reproduktivni ciklus virusa.

1-fiksacija

2-penetracija

3-rasklapanje

4-sinteza (4a-transkripcija, 4b-prijevod, 4c-genom replikacija)

5-sklop

6-oslobađanje

Izvor: Franciscosp2

Litički ciklus kulminira rupturom stanice domaćina, dok u lizogenom ciklusu stanica nastavlja živjeti s genetskim materijalom virusa iznutra.

U slučaju litskog puta, virus pronalazi potencijalnu stanicu koju će inficirati i na sebe se veže pomoću receptora koje prepoznaje na staničnoj površini. Potom svoju DNK ubrizgava u citoplazmu, gdje će započeti proizvodnja strukturnih komponenti. Ovi komadi nukleinskih kiselina i proteina sakupljaju se i oslobađaju nakon čega mogu zaraziti nove domaćine.

Lizogeni ciklus započinje na sličan način, s izuzetkom da će virusna DNA proći postupak rekombinacije i biti integrirana u kromosom svog domaćina. Virus ostaje latentan unutar stanice dok djelovanje neke kemijske ili UV svjetlosti ne pokrene litski ciklus.

Što je virus?

Prije nego što objasnimo od čega se sastoji reprodukcija virusa, moramo biti jasni o nekoliko aspekata koji se odnose na biologiju tih entiteta. Virusi nisu stanice, već jednostavne strukture sačinjene od nukleinskih kiselina i nekih proteina.

Kompletan i razvijen skup čestica zaraznog virusa poznat je kao virion.

Za razliku od organskih bića koja se sastoje od stanica, virusi nemaju metabolizam ili razmjenjuju tvari na kontrolirani način s vanjskim okruženjem. Ali oni se mogu reproducirati unutar bioloških sustava koji predstavljaju ove funkcije: to jest u živim stanicama.

Iz tog razloga, virusi se smatraju obveznim staničnim parazitima, jer ne mogu dovršiti reprodukciju bez žive stanice. Njeni domaćini mogu biti kralježnjaci, beskralježnjaci, biljke, protetičari, bakterije itd., Ovisno o virusu koji se proučava.

Za reprodukciju virusi moraju oteti enzimske mehanizme svog domaćina. Ovaj aspekt ima posljedice kod razvijanja lijekova za zaustavljanje virusne infekcije, jer utječu na reprodukciju virusa može ometati reprodukciju stanica domaćina. U nastavku ćemo istražiti kako se događa ovaj proces.

Kako se virusi množe?

Kao što smo spomenuli, virusi su biološke čestice vrlo jednostavne prirode. Dakle, nukleinska kiselina (bilo DNK ili RNA) koju posjeduju sadrži informacije za proizvodnju nekoliko proteina i enzima za izgradnju viriona.

U jednoj stanici domaćinu, virion može proizvesti tisuće virusnih čestica sličnih početnim, koristeći metaboličke strojeve svog domaćina.

Unatoč činjenici da su virusi i njihovi domaćini vrlo promjenjivi, ciklus reprodukcije je u svima sličan. U nastavku ćemo generalizirati postupak i opisati korak po korak razmnožavanje bakteriofaga, virusa koji inficiraju bakterije. Zatim ćemo spomenuti neke osobitosti virusa koji inficiraju životinje.

Razmnožavanje virusa bakterija (bakteriofagi)

Bakteriofagi se mogu razmnožavati na dva alternativna načina: litski ciklus ili lizogeni ciklus. Kao što mu ime govori, posljednji korak lize uključuje lizu (a time i smrt) stanice domaćina. Suprotno tome, lizogeni ciklus uključuje reprodukciju virusa živom stanicom.

-Litički ciklus

Litički proces u bakteriofazima T (T2, T4 i T6) kod poznate bakterije E. coli poznat je vrlo detaljno. Postupci koje ćemo opisati u nastavku temelje se na ovim modelima studija.

Javlja se u pet različitih faza: fiksacija, penetracija, biosinteza, sazrijevanje i otpuštanje.

fiksacija

Ovaj korak je poznata i kao adsorpcija virusa. Prvo što se mora dogoditi da se virus umnoži je susret između virusne čestice i stanice domaćina. Taj se sudar događa slučajno.

Virus se veže na neki komplementarni receptor koji prepoznaje na staničnoj površini; u ovom slučaju u staničnoj zidu bakterija. Ovo vezanje je kemijska interakcija u kojoj se javljaju slabe veze između virusa i receptora.

Prodiranje

Nakon što virus prepozna primatelja, nastavlja se ubrizgati njegov genetski materijal. Bakteriofag oslobađa enzim koji oštećuje dio stanične stijenke. U tom kontekstu, virusna čestica funkcionira kao hipodermična štrcaljka zadužena za ubrizgavanje DNK.

biosinteza

Kad DNK dosegne citoplazmu stanične stanice domaćina, započinje biosinteza genetskog materijala i proteina dotičnog organizma. Sinteza proteina domaćina zaustavljena je nizom koraka koje orkestrira virus.

Napadač uspijeva sekvencirati i slobodne nukleotide domaćina, ribosome i aminokiseline, kao i enzime potrebne za kopiranje DNK virusa.

Sazrijevanje

Kako se sintetiziraju svi građevni blokovi virusa, započinje proces sastavljanja ili sazrijevanja. Sastavljanje komponenata virusnih čestica događa se spontano, eliminirajući potrebu za drugim genima koji pomažu u procesu.

puštanje

Na kraju postupka sklapanja virusi se moraju otpustiti u vanćelijsku okolinu. Dok objašnjavamo litski ciklus, ovaj završni korak uključuje lizu stanice koja je pomogla cjelokupnom procesu.

Liza uključuje ruptura plazma membrane i stanične stijenke. Degradacija ove posljednje komponente nastaje djelovanjem enzima lizocima koji se sintetizira u stanici tijekom opisanog postupka.

Na taj se način oslobađaju tek sintetizirane čestice virusa. One mogu zaraziti susjedne stanice i ponoviti ciklus ponovo.

-Lizogeni ciklus

Nisu svi virusi prodrli u stanice domaćina i uništavaju ih po cijenu vlastite reprodukcije. Alternativni način množenja naziva se lizogeni ciklus. Virusi koji se mogu reproducirati na ovaj način poznati su kao umjereni.

Iako se neki virusi mogu razmnožavati litskim putem opisanim u prethodnom odjeljku, oni se također mogu razmnožavati bez uništavanja stanice i ostati latentni ili neaktivni unutar nje.

Da bismo vam to opisali, koristićemo kao model organizma bakteriofag lambda (λ), lizogeni bakteriofag koji je temeljito proučen.

Faze u kojima se odvija lizogeni ciklus su: prodiranje u domaćina, stvaranje kružne DNK iz linearne molekule DNA i rekombinacija s domaćinom DNA.

Integracija virusne DNA u DNK domaćina

Početne faze događaju se na vrlo sličan način kao u prethodnom ciklusu, s tim što je DNA virusa integrirana u DNA stanice domaćina, procesom rekombinacije.

U ovom stanju, virus se latentno nalazi u stanici, a virusna se DNK replicira zajedno s domaćinom DNA.

Izmjena litskog i lizogenog ciklusa

S druge strane, razni stohastički događaji mogu dovesti do promjene s lizogenog na litski ciklus. Među tim događajima su izlaganje UV zračenju ili određenim kemikalijama koje dovode do ekscizije fagove DNA i do početka lize.

Posljedice lizogeneze

Postoje važne posljedice lizogeneze, naime: (i) lizogene ćelije su imune na naknadne infekcije iz istog bakteriofaga, ali ne i na drugi virus; (ii) stanice mogu steći nove karakteristike integrirajući fagov genetski materijal, poput proizvodnje nekih toksina i (iii) dopušten je specijalizirani postupak transdukcije.

Razmnožavanje životinjskih virusa

Općenito govoreći, životinjski virusi slijede obrazac množenja koji je prilično sličan opisanom u virusima koji zaražavaju bakterije. Međutim, postoje neke upečatljive razlike u oba procesa.

Najočitiji je mehanizam ulaska u stanicu, zbog razlika koje postoje na strukturnoj razini između eukariotskih i prokariotskih stanica. U životinjskim stanicama receptore čine proteini i glikoproteini usidreni u plazma membrani.

Primjer za to je virus HIV-a. Da bi ušao u stanicu, virus prepoznaje receptor zvan CCR5. Određeni pojedinci imaju brisanje (to jest, nedostaju dijelovi DNK) od 32 para baze u genu koji kodira stanični receptor koji uništava protein i pruža otpornosti na grozni virus njegovom vlasniku.

Mnogi osvajači iskorištavaju receptore koji posreduju proces endocitoze da bi ušli u stanicu, formiranjem vezikula. Virusi koji su prekriveni membranom mogu ući u stanicu spajanjem lipidnih membrana.

Nakon što virus prodre, sinteza virusnih čestica je pomalo promjenjiva. Životinjske stanice imaju različite enzimske strojeve nego što ih nalazimo u bakterijama.

Reference

1. Forbes, BA, Sahm, DF i Weissfeld, AS (2007). Dijagnostička mikrobiologija. Mosby.
2. Freeman, S. (2017). Biološka znanost. Pearson Education.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS, i Pfaller, MA (2015). Medicinska mikrobiologija. Elsevier Health Sciences.
4. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biologija. Pearsonovo obrazovanje.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobiologija. Uvod. Pearson.