REPRODUKTION AF VIRA: FASER OG EGENSKABER - BIOLOGI - 2025

Den gengivelse af vira eller viral replikation er den begivenhed, hvorved en viruspartikel ganger ved adskillige størrelsesordener, ved at kapre den enzymatiske maskineri i værtscellen. Da vira ikke består af celler, kan de ikke reproducere uafhængigt, hvilket strengt kræver, at en cellulær vært gør det.

Der er to generelle alternativer, hvormed en virus kan reproducere: den lytiske cyklus eller den lysogene cyklus. Begge processer er blevet vidt undersøgt i vira, der inficerer bakterier eller bakteriofager.

Reproduktionscyklus af vira.

1-fiksering

2-penetration

3-udfoldning af

4-syntese (4a-transkription, 4b-oversættelse, 4c-genomreplikation)

5-samling

6-befrielse

Kilde: Franciscosp2

Den lytiske cyklus kulminerer med bruddet af værtscellen, mens cellen i den lysogene cyklus fortsætter med at leve med det genetiske materiale fra virussen inde.

I tilfælde af den lytiske vej, finder virussen den potentielle celle, som den vil inficere, og fastgør sig til den gennem receptorer, som den genkender på celleoverfladen. Derefter indsprøjtes dets DNA i cytoplasmaet, hvor produktionen af ​​strukturelle komponenter begynder. Disse stykker nukleinsyrer og proteiner samles og frigøres, hvorefter de kan inficere nye værter.

Den lysogene cyklus begynder på en lignende måde med den undtagelse, at virus-DNA'et vil gennemgå en rekombinationsproces og vil blive integreret i kromosomet i dets vært. Virussen forbliver latent inde i cellen, indtil virkningen af ​​noget kemisk eller UV-lys udløser den lytiske cyklus.

Hvad er en virus?

Inden vi forklarer, hvad reproduktionen af ​​vira består af, skal vi være klar over flere aspekter, der er relateret til disse enheds biologi. Vira er ikke celler, men snarere enkle strukturer, der består af nukleinsyrer og nogle proteiner.

Det komplette og udviklede sæt af den infektiøse viruspartikel er kendt som en virion.

I modsætning til organiske væsener, der består af celler, har vira ikke stofskifte eller udskifter stoffer på en kontrolleret måde med det ydre miljø. Men hvad de kan gøre er at gengive sig inde i biologiske systemer, der viser disse funktioner: det vil sige i levende celler.

Af denne grund betragtes vira som obligatoriske cellulære parasitter, da de ikke kan afslutte deres reproduktion uden den levende celle. Dets værter kan være hvirveldyr, hvirvelløse dyr, planter, protister, bakterier osv., Afhængigt af den undersøgte virus.

For reproduktion skal vira kapre deres værts enzymatiske maskiner. Dette aspekt har konsekvenser, når der udvikles medikamenter til at stoppe den virale infektion, da påvirkning af reproduktionen af ​​virussen kan forstyrre reproduktionen af ​​værtens celler. Vi vil undersøge, hvordan denne proces forekommer nedenfor.

Hvordan multipliceres vira?

Som vi nævnte, er vira biologiske partikler af en meget enkel karakter. Derfor indeholder nukleinsyren (enten DNA eller RNA), de besidder informationen til produktion af et par proteiner og enzymer til at opbygge virionen.

I en enkelt værtscelle kan en virion producere tusinder af virale partikler, der ligner den oprindelige, ved hjælp af dets metabolske maskiner.

På trods af det faktum, at vira og deres værter er meget varierende, er reproduktionscyklussen i alt den samme. Nedenfor vil vi generalisere processen og trin for trin beskrive reproduktion af bakteriofager, vira, der inficerer bakterier. Derefter vil vi nævne nogle af de særegenheder i vira, der inficerer dyr.

Multiplikation af bakterievirus (bakteriofager)

Bakteriofager kan reproducere på to alternative måder: den lytiske cyklus eller den lysogene cyklus. Som navnet antyder, involverer det sidste trin i lytikken lysis (og dermed død) af værtscellen. I modsætning hertil involverer den lysogene cyklus viral reproduktion med den levende celle.

-Lithic cyklus

Den lytiske proces i bakteriofager T (T2, T4 og T6) i de berømte E. coli-bakterier er kendt i detaljer. De processer, som vi vil beskrive nedenfor, er baseret på disse studiemodeller.

Det forekommer i fem forskellige trin: fiksering, penetration, biosyntese, modning og frigivelse.

fiksering

Dette trin er også kendt som virusadsorption. Den første ting, der skal ske for at en virus kan formere sig, er mødet mellem viruspartiklen og værtscellen. Denne kollision sker tilfældigt.

Virussen binder til en eller anden komplementær receptor, som den genkender på celleoverfladen; i dette tilfælde i bakteriecellevæggen. Denne binding er en kemisk interaktion, hvor der forekommer svage bindinger mellem virussen og receptoren.

Trænge ind

Når først virussen genkender modtageren, fortsætter den med at injicere dets genetiske materiale. Bakteriofagen frigiver et enzym, der skader en del af cellevæggen. I denne sammenhæng fungerer den virale partikel som en hypodermisk sprøjte, der er ansvarlig for injektion af DNA.

biosyntese

Når DNA'et har nået værtens cellecytoplasma, begynder biosyntesen af ​​det pågældende organismes genetiske materiale og proteiner. Værtsproteinsyntese stoppes af en række trin, der er orkestreret af virussen.

Invaderen formår at sekvestere både de frie nukleotider i værten, ribosomer og aminosyrer såvel som de enzymer, der er nødvendige for at kopiere virusets DNA.

Modning

Idet alle byggesten af ​​vira syntetiseres, begynder monterings- eller modningsprocessen. Samlingen af ​​komponenterne i de virale partikler sker spontant, hvilket eliminerer behovet for andre gener til at hjælpe processen.

Frigøre

Efter afslutningen af ​​samleprocessen skal viraerne frigøres i det ekstracellulære miljø. Som vi forklarer den lytiske cyklus, involverer dette sidste trin lyseringen af ​​cellen, der understøttede hele processen.

Lysis involverer brud på plasmamembranen og cellevæggen. Nedbrydningen af ​​denne sidste komponent sker ved virkningen af ​​enzymet lysozym, der syntetiseres i cellen under den beskrevne proces.

På denne måde frigøres de nyligt syntetiserede viruspartikler. Disse kan inficere naboceller og gentage cyklussen igen.

-Lysogen cyklus

Ikke alle vira trænger igennem værtsceller og ødelægger dem på bekostning af deres egen reproduktion. En alternativ form for multiplikation kaldes den lysogene cyklus. Vira, der er i stand til at gengive på denne måde, er kendt som temperater.

Selvom nogle vira kan reproducere sig gennem den lytiske vej beskrevet i det foregående afsnit, kan de også reproducere uden at ødelægge cellen og forblive latente eller inaktive i den.

For at beskrive det for dig bruger vi som modelorganisme bakteriofagen lambda (λ), en lysogen bakteriofag, der er blevet grundigt undersøgt.

De stadier, hvormed den lysogene cyklus forekommer, er: penetration i værten, dannelse af et cirkulært DNA fra det lineære DNA-molekyle og rekombination med værts-DNA.

Integration af viralt DNA i værts-DNA

De indledende stadier forekommer på en meget lignende måde som den foregående cyklus med undtagelse af, at virusets DNA er integreret i værtscelle-DNA'et ved en rekombinationsproces.

I denne tilstand ligger virussen latent i cellen, og det virale DNA gentages sammen med værtens DNA.

Veksel mellem lytisk og lysogen cyklus

På den anden side kan en række stokastiske begivenheder føre til ændringen fra lysogen til lytisk cyklus. Blandt disse hændelser er eksponering for UV-stråling eller bestemte kemikalier, der fører til udskæring af fag-DNA og initiering af lysis.

Konsekvenser af lysogeni

Der er vigtige konsekvenser af lysogeni, nemlig: (i) lysogene celler er immun mod efterfølgende infektioner fra den samme bakteriofag, men ikke mod en anden virus; (ii) cellerne kan få nye karakteristika ved at integrere fagens genetiske materiale, såsom produktion af nogle toksiner og (iii) den specialiserede transduktionsproces er tilladt.

Multiplikation af dyrevira

I store træk følger dyrevira et mønster med multiplikation, der ligner det, der er beskrevet i vira, der inficerer bakterier. Der er dog nogle markante forskelle i begge processer.

Det mest indlysende er celleindførselsmekanismen på grund af forskellene, der findes på det strukturelle niveau mellem eukaryote og prokaryote celler. I dyreceller består receptorer af proteiner og glycoproteiner, der er forankret i plasmamembranen.

Et eksempel på dette er HIV-virussen. For at komme ind i cellen genkender virussen en receptor kaldet CCR5. Visse individer har en deletion (dvs. dele af DNA mangler) på 32 basepar i genet, der koder for den cellulære receptor, der ødelægger proteinet og giver resistens over for den frygtede virus.

Mange indtrængende drager fordel af receptorer, som medierer endocytoseprocessen for at få adgang til cellen gennem dannelse af vesikler. Vira, der er dækket af en membran, kan komme ind i cellen ved at smelte lipidmembranerne.

Når virussen først har trængt igennem, er syntesen af ​​viruspartiklerne noget variabel. Dyreceller har forskellige enzymatiske maskiner end vi finder i bakterier.

Referencer

1. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Diagnostisk mikrobiologi. Mosby.
2. Freeman, S. (2017). Biologisk videnskab. Pearson Uddannelse.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS, & Pfaller, MA (2015). Medicinsk mikrobiologi. Elsevier Sundhedsvidenskab.
4. Reece, JB, Urry, LA, Kain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Campbell biologi. Pearson uddannelse.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobiologi. En introduktion. Pearson.