LITISK CYKLUS: FASER OG ÆGTE EKSEMPEL - BIOLOGI - 2025

Den lytiske cyklus er en af ​​de to alternative livscyklusser for en virus inden i en værtscelle, gennem hvilken den virus, der kommer ind i cellen, overtager cellens replikationsmekanisme. Når de først er inde, dannes DNA og virale proteiner og lyses (brydes) cellen. Således kan nyligt producerede nye vira forlade den nu desintegrerede værtscelle og inficere andre celler.

Denne replikationsmetode kontrasteres med den lysogene cyklus, hvor den virus, der har inficeret en celle, indsætter sig selv i værtens DNA og, der fungerer som et inert DNA-segment, gentages kun, når cellen deler sig.

Lambdafag: lytisk cyklus og lysogen cyklus

Den lysogene cyklus forårsager ikke nogen skade på værtscellen, men er en latent tilstand, medens den lytiske cyklus resulterer i ødelæggelse af den inficerede celle.

Den lytiske cyklus betragtes generelt som den vigtigste metode til virusreplikation, da den er mere almindelig. Derudover kan den lysogene cyklus føre til den lytiske cyklus, når der er en induktionshændelse, såsom eksponering for ultraviolet lys, der får dette latente trin til at komme ind i den lytiske cyklus.

Gennem en bedre forståelse af den lytiske cyklus kan videnskabsmænd bedre forstå, hvordan immunsystemet reagerer for at afvise disse vira, og hvordan nye teknologier kan udvikles til at overvinde virussygdomme.

For at lære at afbryde viral replikation og således tackle sygdomme forårsaget af vira, der påvirker mennesker, dyr og landbrugsafgrøder, gennemføres der mange undersøgelser.

Forskere håber en dag kan være i stand til at forstå, hvordan man stopper de triggere, der starter den destruktive lytiske cyklus i vira af sundhedsmæssigt bekymrende.

Generaliteter i den litiske cyklus

Viral reproduktion forstås bedst ved at studere vira, der inficerer bakterier, kendt som bakteriofager (eller fager). Den lytiske cyklus og den lysogene cyklus er de to grundlæggende reproduktionsprocesser, der er identificeret i vira.

Baseret på undersøgelser med bakteriofager er disse cyklusser blevet beskrevet. Den lytiske cyklus involverer virusen, der kommer ind i en værtscelle og overtager molekylerne, der replikerer celleens DNA til at producere viralt DNA og virale proteiner. Dette er de to klasser af molekyler, der strukturelt udgør fager.

Når værtscellen har mange nyligt producerede virale partikler inde i den, fremmer disse partikler nedbrydningen af ​​cellevæggen indefra.

Gennem fagens molekylære mekanismer produceres visse enzymer, der har evnen til at bryde bindingerne, der opretholder cellevæggen, hvilket letter frigørelsen af ​​nye vira.

F.eks. Indsætter bakteriofag lambda, efter infektion af en Escherichia coli værtscelle, normalt dens genetiske information i bakteriekromosomet og forbliver i en sovende tilstand.

Under visse stressbetingelser kan virussen imidlertid begynde at formere sig og tage den lytiske vej. I dette tilfælde produceres flere hundrede fager, på hvilket tidspunkt bakteriecellen lyseres, og afkom frigives.

Fager i en lytisk cyklus: Eksempel fag T4

Vira, der formerer sig gennem den lytiske cyklus, kaldes virulente vira, fordi de dræber cellen. Fag T4 er det mest studerede virkelige eksempel til at forklare den lytiske cyklus, der består af fem trin.

Fiksering / vedhæftning til cellen

T4-fagen binder sig først til en værtscelle fra Escherichia coli. Denne binding udføres af fibrene i virussens hale, der har proteiner med høj affinitet for værtscellevæggen.

De steder, hvor virussen binder sig kaldes receptorsteder, skønt den også kan fastgøres ved hjælp af enkle mekaniske kræfter.

Penetration / indtræden af ​​virussen

For at inficere en celle skal virussen først komme ind i cellen gennem plasmamembranen og cellevæggen (hvis den findes). Derefter frigøres dets genetiske materiale (RNA eller DNA) i cellen.

I tilfælde af fag T4 frigives et enzym efter binding til værtscellen, der svækker et sted på værtscellevæggen.

Virussen indsprøjter derefter dets genetiske materiale, der ligner en hypodermisk nål, og presser mod cellen gennem det svage sted i cellevæggen.

Replikation / syntese af virale molekyler

Virusens nukleinsyre bruger værtscelle-maskineriet til at producere store mængder virale komponenter, både det genetiske materiale og de virale proteiner, der omfatter de strukturelle dele af virussen.

I tilfælde af DNA-vira transkriberer DNA sig selv til messenger RNA (mRNA) molekyler, som derefter bruges til at dirigere cellens ribosomer. Et af de første virale polypeptider (proteiner), der produceres, udfylder funktionen af ​​at ødelægge DNA'et fra den inficerede celle.

I retrovira (som injicerer en streng af RNA) transkriberer et unikt enzym kaldet revers transkriptase viralt RNA i DNA, som derefter transkriberes tilbage til mRNA.

I tilfælde af fag T4 inaktiveres DNA fra E. coli-bakterierne, og derefter overtager DNA'et fra det virale genom, og det virale DNA gør RNA for nukleotiderne i værtscellen ved hjælp af værtscelleens enzymer.

Samling af virale partikler

Efter at flere kopier af de virale komponenter (nukleinsyrer og proteiner) er blevet produceret, samles de og danner hele vira.

I tilfælde af T4-fag fungerer proteinerne, der kodes for af fagen-DNA, som enzymer, der samarbejder i dannelsen af ​​den nye fag.

Hele værtens metabolisme er rettet mod produktion af virale molekyler, hvilket resulterer i en celle fyldt med nye vira og ikke er i stand til at genvinde kontrol.

Lysis af den inficerede celle

Efter samlingen af ​​de nye viruspartikler produceres et enzym, der nedbryder væggen i bakteriecellen indefra og tillader indtræden af ​​væsker fra det ekstracellulære miljø.

Cellen bliver til sidst fyldt med væske og brister (lys), deraf dens navn. De nye frigivne vira er i stand til at inficere andre celler og dermed starte processen igen.

Referencer

1. Brooker, R. (2011). Concepts of Genetics (1. udgave). McGraw-Hill Uddannelse.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (2. udgave) Pearson Education.
3. Engelkirk, P. & Duben-Engelkirk, J. (2010). Burton's Microbiology for the Health Sciences (9. udgave). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekylær cellebiologi (8. udgave). WH Freeman and Company.
5. Malacinski, G. (2005). Essentials of Molecular Biology (4. udg.). Jones & Bartlett Learning.
6. Russell, P., Hertz, P. & McMillan, B. (2016). Biologi: Den dynamiske videnskab (4. udg.). Cengage Learning.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7. udg.) Cengage Learning.