REPRODUKSJON AV VIRUS: FASER OG EGENSKAPER - BIOLOGI - 2026

Den reproduksjon av virus eller virusreplikasjon er tilfelle ved hvilken en viruspartikkel multipliserer med flere størrelsesordener, ved å kapre den enzymatiske maskineri til vertscellen. Siden virus ikke består av celler, kan de ikke reprodusere seg uavhengig, noe som strengt tatt krever at en cellulær vert gjør det.

Det er to generelle alternativer som et virus kan reprodusere: den lytiske syklusen eller den lysogene syklusen. Begge prosessene har blitt studert mye i virus som infiserer bakterier eller bakteriofager.

Reproduksjonssyklus av virus.
1-fiksering
2-penetrering
3-utfolding
4-syntese (4a-transkripsjon, 4b-oversettelse, 4c-genom replikering)
5-forsamling
6-frigjøringskilde
: Franciscosp2

Den lytiske syklusen kulminerer med brudd på vertscellen, mens cellen i den lysogene syklusen fortsetter å leve med det genetiske materialet til viruset inne.

Når det gjelder den lytiske banen, finner viruset den potensielle cellen som den vil infisere og fester seg til den gjennom reseptorer som det gjenkjenner på celleoverflaten. Den injiserer deretter sitt DNA i cytoplasmaen, hvor produksjonen av strukturelle komponenter vil begynne. Disse bitene av nukleinsyrer og proteiner settes sammen og frigjøres, hvoretter de kan infisere nye verter.

Den lysogene syklusen begynner på en lignende måte, med unntak av at virus-DNAet vil gjennomgå en rekombinasjonsprosess og vil bli integrert i kromosomet til verten. Viruset forblir latent inne i cellen, inntil virkningen av noe kjemisk eller UV-lys utløser den lytiske syklusen.

Hva er et virus?

Før vi forklarer hva reproduksjon av virus består av, må vi være tydelige på flere aspekter relatert til biologien til disse enhetene. Virus er ikke celler, men snarere enkle strukturer som består av nukleinsyrer og noen proteiner.

Det komplette og utviklede settet med den smittsomme viruspartikkelen er kjent som en virion.

I motsetning til organiske vesener sammensatt av celler, har virus ikke stoffskifte eller bytter substanser på en kontrollert måte med det ytre miljø. Men det de kan gjøre er å reprodusere seg i biologiske systemer som har disse funksjonene: det vil si i levende celler.

Av denne grunn anses virus som obligatoriske cellulære parasitter, da de ikke kan fullføre reproduksjonen uten den levende cellen. Vertskapet kan være virveldyr, virvelløse dyr, planter, protister, bakterier osv., Avhengig av viruset som er studert.

For reproduksjon må virus kapre vertsens enzymatiske maskiner. Dette aspektet har konsekvenser når man utvikler medisiner for å stoppe virusinfeksjonen, siden det kan påvirke reproduksjonen av vertens celler ved å påvirke reproduksjonen av viruset. Vi vil utforske hvordan denne prosessen skjer nedenfor.

Hvordan multipliserer virus?

Som vi nevnte, er virus biologiske partikler av en veldig enkel karakter. Derfor inneholder nukleinsyren (enten DNA eller RNA) som de har informasjonen for produksjon av noen få proteiner og enzymer for å bygge virionen.

I en enkelt vertscelle kan en virion produsere tusenvis av virale partikler som ligner den opprinnelige, ved bruk av dets metabolske maskiner.

Til tross for at virus og deres verter er svært varierende, er reproduksjonssyklusen lik i det hele. Nedenfor vil vi generalisere prosessen og beskrive trinnvis reproduksjon av bakteriofager, virus som infiserer bakterier. Så vil vi nevne noen av de særegenhetene i virus som smitter dyr.

Multiplikasjon av bakterievirus (bakteriofager)

Bakteriofager kan reprodusere seg på to alternative måter: den lytiske syklusen eller den lysogene syklusen. Som navnet tilsier, involverer det siste trinnet i lytikken lysis (og dermed død) av vertscellen. I kontrast involverer den lysogene syklusen viral reproduksjon med den levende cellen.

-Lithic syklus

Den lytiske prosessen i bakteriofager T (T2, T4 og T6) i de berømte E. coli-bakteriene er kjent i stor detalj. Prosessene som vi skal beskrive nedenfor er basert på disse studiemodellene.

Det forekommer i fem forskjellige stadier: fiksering, penetrering, biosyntese, modning og frigjøring.

Fiksering

Dette trinnet er også kjent som virusadsorpsjon. Det første som må skje for at et virus skal formere seg er møtet mellom viruspartikkelen og vertscellen. Denne kollisjonen skjer tilfeldig.

Viruset binder seg til en eller annen komplementær reseptor som det gjenkjenner på celleoverflaten; i dette tilfellet i bakteriecelleveggen. Denne bindingen er en kjemisk interaksjon der svake bindinger oppstår mellom viruset og reseptoren.

penetration

Når viruset har gjenkjent mottakeren, fortsetter det å injisere dets genetiske materiale. Bakteriofagen frigjør et enzym som skader en del av celleveggen. I denne sammenhengen fungerer den virale partikkelen som en hypodermisk sprøyte med ansvar for injeksjon av DNA.

biosyntesen

Når DNA har nådd vertens cellecytoplasma, begynner biosyntesen av arvestoffet og proteiner i den aktuelle organismen. Vertproteinsyntese stoppes av en serie trinn som er orkestrert av viruset.

Inntrengeren klarer å sekvestere både de frie nukleotidene i verten, ribosomer og aminosyrer, så vel som enzymene som er nødvendige for å kopiere virusets DNA.

modning

Når alle byggesteinene til virus er syntetisert, begynner monterings- eller modningsprosessen. Samlingen av komponentene i virale partikler skjer spontant, og eliminerer behovet for andre gener for å hjelpe prosessen.

Utgivelse

På slutten av monteringsprosessen må virusene frigjøres til det ekstracellulære miljøet. Når vi forklarer den lytiske syklusen, involverer dette siste trinn lysiseringen av cellen som hjalp hele prosessen.

Lysis innebærer brudd på plasmamembranen og celleveggen. Nedbrytningen av denne siste komponenten skjer ved virkningen av enzymet lysozym, som blir syntetisert i cellen under prosessen som er beskrevet.

På denne måten frigjøres de nylig syntetiserte viruspartiklene. Disse kan infisere naboceller og gjenta syklusen igjen.

-Lysogen syklus

Ikke alle virus trenger inn vertsceller og ødelegger dem på bekostning av deres egen reproduksjon. En alternativ modus for multiplikasjon kalles den lysogene syklus. Virus som er i stand til å reprodusere seg på denne måten, er kjent som temperater.

Selv om noen virus kan reprodusere seg gjennom den lytiske banen som er beskrevet i forrige seksjon, kan de også reprodusere uten å ødelegge cellen og forbli latente eller inaktive i den.

For å beskrive det for deg, bruker vi som modellorganisme bakteriofagen lambda (λ), en lysogen bakteriofag som er grundig studert.

Trinnene som den lysogene syklusen inntreffer er: penetrering i verten, dannelse av et sirkulært DNA fra det lineære DNA-molekylet og rekombinasjon med verts-DNA.

Integrering av viralt DNA i verts-DNA

De innledende stadiene opptrer på en veldig lik måte som den forrige syklus, med unntak av at DNAet til viruset er integrert i DNAet til vertscellen, ved en rekombinasjonsprosess.

I denne tilstanden er viruset latent i cellen, og det virale DNA replikeres sammen med vertens DNA.

Veksel mellom lytisk og lysogen syklus

På den annen side kan en rekke stokastiske hendelser føre til endring fra lysogen til lytisk syklus. Blant disse hendelsene er eksponering for UV-stråling eller visse kjemikalier som fører til eksisjon av fag-DNA og igangsetting av lys.

Konsekvenser av lysogeni

Det er viktige konsekvenser av lysogeni, nemlig: (i) lysogene celler er immun mot påfølgende infeksjoner fra den samme bakteriofagen, men ikke mot et annet virus; (ii) cellene kan få nye egenskaper ved å integrere fagets genetiske materiale, for eksempel produksjon av noen giftstoffer og (iii) den spesialiserte transduksjonsprosessen er tillatt.

Multiplikasjon av dyrevirus

Grovt sett følger dyrevirus et mønster med multiplikasjon ganske likt det som er beskrevet i virus som infiserer bakterier. Imidlertid er det noen slående forskjeller i begge prosesser.

Det mest åpenbare er celleinnføringsmekanismen, på grunn av forskjellene som eksisterer på strukturelt nivå mellom eukaryote og prokaryote celler. I dyreceller består reseptorene av proteiner og glykoproteiner forankret i plasmamembranen.

Et eksempel på dette er HIV-viruset. For å komme inn i cellen, gjenkjenner viruset en reseptor kalt CCR5. Enkelte individer har en sletting (det vil si deler av DNA mangler) på 32 basepar i genet som koder for den cellulære reseptoren som ødelegger proteinet og gir resistens mot det fryktede viruset til sin eier.

Mange inntrengere drar fordel av reseptorene som medierer endocytoseprosessen for å få tilgang til cellen, gjennom dannelse av vesikler. Virus som er dekket av en membran, kan komme inn i cellen ved å smelte sammen lipidmembranene.

Når viruset har penetrert, er syntesen av viruspartiklene noe varierende. Dyreceller har forskjellige enzymatiske maskiner enn vi finner i bakterier.

referanser

1. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Diagnostisk mikrobiologi. Mosby.
2. Freeman, S. (2017). Biologisk vitenskap. Pearson Education.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS, & Pfaller, MA (2015). Medisinsk mikrobiologi. Elsevier Health Sciences.
4. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biologi. Pearson utdanning.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobiologi. En introduksjon. Pearson.