РЕПРОДУКЦИЈА ВИРУСА: ФАЗЕ И КАРАКТЕРИСТИКЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Репродукција вируса или вирусне репликације представља догађај којим вирусна честица множи неколико редова величине, је отмица ензимску машинерију ћелије домаћина. Пошто се вируси не састоје од ћелија, не могу се самостално размножавати, строго захтевајући ћелијског домаћина да то учини.

Постоје две опште алтернативе помоћу којих се вирус може размножавати: литски циклус или лизогени циклус. Оба процеса су широко проучавана код вируса који инфицирају бактерије или бактериофаге.

Репродуктивни циклус вируса.
1-фиксација
2-пенетрација
3-расклапање
4-синтеза (4а-транскрипција, 4б-превод, 4ц-геном репликација)
5-склоп са
6-ослобађањем
Извор: Францисцосп2

Литички циклус кулминира руптуром ћелије домаћина, док у лизогеном циклусу ћелија наставља да живи са генетским материјалом вируса унутра.

У случају литског пута, вирус проналази потенцијалну ћелију коју ће инфицирати и на себе се веже помоћу рецептора које препознаје на ћелијској површини. Затим убризгава своју ДНК у цитоплазму, где ће почети производња структурних компоненти. Ови комади нуклеинских киселина и протеина се сакупљају и ослобађају након чега могу заразити нове домаћине.

Лизогени циклус започиње на сличан начин, с изузетком што ће ДНА вирус проћи процес рекомбинације и бити интегрисан у хромозом свог домаћина. Вирус остаје латентан унутар ћелије, све док деловање неке хемијске или УВ светлости не покрене литски циклус.

Шта је вирус?

Прије него што објаснимо из чега се састоји репродукција вируса, морамо бити јасни о неколико аспеката који се односе на биологију ових ентитета. Вируси нису ћелије, већ једноставне структуре сачињене од нуклеинских киселина и неких протеина.

Комплетан и развијен скуп честица заразног вируса познат је као вирион.

За разлику од органских бића која су сачињена од ћелија, вируси немају метаболизам или размењују супстанце на контролисан начин са спољним окружењем. Али оно што могу учинити је репродукција унутар биолошких система који представљају ове функције: то јест у живим ћелијама.

Из тог разлога, вируси се сматрају обвезним ћелијским паразитима, јер не могу довршити репродукцију без живе ћелије. Њени домаћини могу бити кичмењаци, бескраљежњаци, биљке, протетичари, бактерије итд., Зависно од вируса који се проучава.

За размножавање вируси морају отети ензимске механизме свог домаћина. Овај аспект има последице код развијања лекова за заустављање вирусне инфекције, јер утицај на репродукцију вируса може ометати репродукцију ћелија домаћина. У наставку ћемо истражити како се овај процес одвија.

Како се вируси множе?

Као што смо споменули, вируси су биолошке честице врло једноставне природе. Стога нуклеинска киселина (било ДНК или РНА) коју поседују садржи информације за производњу неколико протеина и ензима за изградњу вириона.

У једној ћелији домаћин, вирион може произвести хиљаде вирусних честица сличних почетним, користећи метаболичке машине свог домаћина.

Упркос чињеници да су вируси и њихови домаћини врло променљиви, циклус репродукције је у свима сличан. Испод ћемо генерализирати поступак и описати, корак по корак, размножавање бактериофага, вируса који инфицирају бактерије. Затим ћемо споменути неке карактеристике вируса који инфицирају животиње.

Размножавање вируса бактерија (бактериофаги)

Бактериофаги се могу размножавати на два алтернативна начина: литски циклус или лизогени циклус. Као што му име каже, последњи корак лизе укључује лизу (а самим тим и смрт) ћелије домаћина. Супротно томе, лизогени циклус укључује репродукцију вируса живом ћелијом.

-Литички циклус

Литички процес бактериофага Т (Т2, Т4 и Т6) код познате бактерије Е. цоли познат је врло детаљно. Процеси које ћемо описати у наставку заснивају се на овим моделима студије.

Јавља се у пет различитих фаза: фиксација, пенетрација, биосинтеза, сазревање и ослобађање.

Фиксација

Овај корак је такође позната као адсорпција вируса. Прво што се мора догодити да се вирус умножи је сусрет између вирусне честице и ћелије домаћина. Овај судар се догађа случајно.

Вирус се веже за неки комплементарни рецептор који препознаје на ћелијској површини; у овом случају у ћелијском зиду бактерија. Ово везивање је хемијска интеракција где се јављају слабе везе између вируса и рецептора.

Пенетрација

Једном када вирус препозна примаоца, наставља да убризгава његов генетски материјал. Бактериофаг ослобађа ензим који оштећује део ћелијског зида. У том контексту, вирусна честица функционише као хиподермичка шприца задужена за убризгавање ДНК.

Биосинтеза

Када ДНК достигне цитоплазму ћелијске ћелије, започиње биосинтеза генетског материјала и протеина дотичног организма. Синтеза протеина домаћина заустављена је низом корака које оркестрира вирус.

Нападач успева да одвоји и домаће слободне нуклеотиде, рибосоме и аминокиселине, као и ензиме неопходне за копирање ДНК вируса.

Сазревање

Како су сви грађевински блокови вируса синтетизовани, започиње процес састављања или сазревања. Састављање компоненти вирусних честица догађа се спонтано, елиминишући потребу за другим генима који помажу у процесу.

Издање

На крају процеса склапања вируси се морају пустити у ванћелијско окружење. Како објашњавамо литски циклус, овај завршни корак укључује лизу ћелије која је помогла целом процесу.

Лиза укључује руптура плазма мембране и ћелијске стијенке. Деградација ове последње компоненте настаје дејством ензима лизоцима, који се синтетише у ћелији током описаног процеса.

На овај начин се ослобађају ново синтетизоване вирусне честице. Они могу инфицирати суседне ћелије и поновити циклус поново.

-Лизогени циклус

Нису сви вируси продрли у ћелије домаћина и уништавају их по цијену сопствене репродукције. Алтернативни начин умножавања назива се лизогени циклус. Вируси способни да се размножавају на овај начин познати су као умерени.

Иако се неки вируси могу размножавати путем литског пута описаног у претходном одељку, они се такође могу размножавати без уништавања ћелије и остати у њој латентни или неактивни.

Да бисмо вам то описали, користићемо као модел организма бактериофаг ламбда (λ), лизогени бактериофаг који је темељно проучен.

Фазе кроз које се јавља лизогени циклус су: продирање у домаћина, формирање кружне ДНК из линеарног молекула ДНК и рекомбинација са ДНК домаћина.

Интеграција вирусне ДНК у ДНК домаћина

Почетне фазе се дешавају на сличан начин као у претходном циклусу, с тим што је ДНА вируса интегрисана у ДНК ћелије домаћина процесом рекомбинације.

У овом стању, вирус се латентно налази у ћелији, а вирусна ДНК се реплицира заједно са ДНК-ом домаћина.

Између литског и лизогеног циклуса

С друге стране, разни стохастички догађаји могу довести до промене из лизогеног у литски циклус. Међу тим догађајима су излагање УВ зрачењу или одређеним хемикалијама које доводе до ексцизије фагове ДНК и до почетка лизе.

Последице лизогенезе

Постоје важне последице лизогеније, и то: (и) лизогене ћелије су имуне на накнадне инфекције из истог бактериофага, али не и на други вирус; (ии) ћелије могу стећи нове карактеристике интегрисањем генетског материјала фага, као што је производња неких токсина и (иии) дозвољен је специјализовани процес трансдукције.

Размножавање животињских вируса

Опћенито говорећи, животињски вируси слиједе образац множења који је прилично сличан описаном у вирусима који инфицирају бактерије. Међутим, постоје неке упечатљиве разлике у оба процеса.

Најочигледнији је механизам уноса ћелија, због разлика које постоје на структуралном нивоу између еукариотских и прокариотских ћелија. У животињским ћелијама рецепторе чине протеини и гликопротеини усидрени у плазма мембрани.

Пример за то је вирус ХИВ-а. Да би ушао у ћелију, вирус препознаје рецептор зван ЦЦР5. Одређени појединци имају делецију (то јест, недостају делови ДНК) од 32 пара базе у гену који кодира ћелијски рецептор који уништава протеин и пружа отпорност на грозни вирус.

Многи окупатори користе рецепторе који посредују процес ендоцитозе да би ушли у ћелију, формирањем везикула. Вируси који су прекривени мембраном могу ући у ћелију фузијом липидних мембрана.

Једном када вирус продре, синтеза вирусних честица је помало променљива. Животињске ћелије имају различиту ензимску механизацију него што је налазимо у бактеријама.

Референце

1. Форбес, БА, Сахм, ДФ и Веиссфелд, АС (2007). Дијагностичка микробиологија. Мосби.
2. Фрееман, С. (2017). Биолошка наука. Пеарсон Едуцатион.
3. Мурраи, ПР, Росентхал, КС, и Пфаллер, МА (2015). Медицинска микробиологија. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
4. Рееце, ЈБ, Урри, ЛА, Цаин, МЛ, Вассерман, СА, Минорски, ПВ, & Јацксон, РБ (2014). Цампбелл биологи. Пеарсоново образовање.
5. Тортора, ГЈ, Функе, БР, & Цасе, ЦЛ (2016). Микробиологија. Увод. Пеарсон.