The reprodukce virů nebo replikace virů je to událost, při které se virová částice množí o několik řádů únosem enzymatického aparátu hostitelské buňky. Vzhledem k tomu, že viry nejsou tvořeny buňkami, nemohou se reprodukovat samostatně, což vyžaduje buněčného hostitele.
Existují dvě obecné alternativy, kterými se virus může množit: lytický cyklus nebo lysogenní cyklus. Oba procesy byly široce studovány u virů, které infikují bakterie nebo bakteriofágy..
Lytický cyklus vrcholí roztržením hostitelské buňky, zatímco v lysogenním cyklu buňka nadále žije s genetickým materiálem viru uvnitř..
V případě lytické dráhy virus najde potenciální buňku, kterou infikuje, a připojí se k ní prostřednictvím receptorů, které rozpozná na povrchu buňky. Poté vstřikuje svou DNA do cytoplazmy, kde začne produkce strukturních složek. Tyto kousky nukleových kyselin a proteinů se shromažďují a uvolňují, poté mohou infikovat nové hostitele..
Lyzogenní cyklus začíná podobným způsobem, s výjimkou, že DNA viru podstoupí proces rekombinace a bude integrována do chromozomu hostitele. Virus zůstává uvnitř buňky latentní, dokud působení nějakého chemického nebo UV záření nespustí lytický cyklus.
Rejstřík článků
Než vysvětlíme, z čeho se skládá reprodukce virů, musíme si vyjasnit několik aspektů souvisejících s biologií těchto entit. Viry nejsou buňky, ale jsou to jednoduché struktury složené z nukleových kyselin a některých proteinů..
Kompletní a vyvinutá sada infekční virové částice je známá jako virion.
Na rozdíl od organických bytostí složených z buněk viry nemají metabolismus ani si nevyměňují látky kontrolovaným způsobem s vnějším prostředím. Co však mohou udělat, je reprodukce v biologických systémech, které tyto funkce prezentují: tj. V živých buňkách..
Z tohoto důvodu jsou viry považovány za obligátní buněčné parazity, protože bez živé buňky nemohou dokončit svoji reprodukci. Jeho hostiteli mohou být obratlovci, bezobratlí, rostliny, protisti, bakterie atd., V závislosti na studovaném viru.
Pro reprodukci musí viry unést enzymatické aparáty svého hostitele. Tento aspekt má důsledky, pokud jde o vývoj léků k zastavení virové infekce, protože ovlivnění reprodukce viru může interferovat s reprodukcí buněk hostitele. Níže probereme, jak k tomuto procesu dochází..
Jak jsme již zmínili, viry jsou biologické částice velmi jednoduché povahy. Proto nukleová kyselina (buď DNA nebo RNA), kterou vlastní, obsahuje informace o produkci několika proteinů a enzymů, které budují virion..
V jedné hostitelské buňce může virion produkovat tisíce virových částic podobných té původní, pomocí metabolického aparátu svého hostitele.
Navzdory skutečnosti, že viry a jejich hostitelé jsou velmi variabilní, reprodukční cyklus je u všech podobný. Níže zobecníme proces a krok za krokem budeme popisovat reprodukci bakteriofágů, virů, které infikují bakterie. Poté zmíníme některé zvláštnosti virů, které infikují zvířata.
Bakteriofágy se mohou množit dvěma alternativními způsoby: lytickým cyklem nebo lysogenním cyklem. Jak název napovídá, poslední krok lytiky zahrnuje lýzu (a tedy smrt) hostitelské buňky. Naproti tomu lysogenní cyklus zahrnuje virovou reprodukci s živou buňkou..
Lytický proces v bakteriofágech T (T2, T4 a T6) ve slavné bakterii je znám velmi podrobně E-coli. Procesy, které popíšeme níže, jsou založeny na těchto studijních modelech.
Vyskytuje se v pěti odlišných fázích: fixace, penetrace, biosyntéza, zrání a uvolňování..
Tento krok se také nazývá adsorpce viru. První věcí, která se musí stát, aby se virus mohl množit, je setkání mezi virovou částicí a hostitelskou buňkou. K této kolizi dochází náhodně.
Virus se váže na nějaký komplementární receptor, který rozpoznává na povrchu buňky; v tomto případě v bakteriální buněčné stěně. Tato vazba je chemická interakce, při které dochází k slabým vazbám mezi virem a receptorem..
Jakmile virus rozpozná příjemce, pokračuje v injekci svého genetického materiálu. Bakteriofág uvolňuje enzym, který poškozuje část buněčné stěny. V této souvislosti funguje virová částice jako injekční stříkačka odpovědná za injekci DNA..
Když DNA dosáhne buněčné cytoplazmy hostitele, začíná biosyntéza genetického materiálu a proteinů dotyčného organismu. Syntéza hostitelských proteinů je zastavena řadou kroků řízených virem.
Útočníkovi se podaří izolovat jak volné nukleotidy hostitele, ribozomy a aminokyseliny, tak i enzymy nezbytné ke kopírování DNA viru.
Protože jsou syntetizovány všechny strukturní bloky virů, začíná proces montáže nebo zrání. Sestavování složek virových částic probíhá spontánně, což eliminuje potřebu dalších genů, které by procesu napomáhaly..
Na konci procesu montáže musí být viry uvolněny do extracelulárního prostředí. Jak vysvětlujeme lytický cyklus, tento poslední krok zahrnuje lýzu buňky, která pomáhala celému procesu..
Lýza zahrnuje prasknutí plazmatické membrány a buněčné stěny. K degradaci této poslední složky dochází působením enzymu lysozym, který je syntetizován v buňce během popsaného procesu..
Tímto způsobem se uvolňují nově syntetizované nové virové částice. Mohou infikovat sousední buňky a cyklus opakovat znovu.
Ne všechny viry pronikají hostitelskými buňkami a ničí je za cenu vlastní reprodukce. Alternativní způsob množení se nazývá lysogenní cyklus. Viry schopné reprodukce tímto způsobem jsou známé jako mírné.
Ačkoli se některé viry mohou množit lytickou cestou popsanou v předchozí části, mohou se také množit, aniž by zničily buňku a zůstaly v ní latentní nebo neaktivní..
K jeho popisu použijeme jako modelový organismus bakteriofág lambda (λ), lysogenní bakteriofág, který byl důkladně studován..
Fáze, ve kterých lysogenní cyklus probíhá, jsou: penetrace do hostitele, tvorba kruhové DNA z lineární molekuly DNA a rekombinace s hostitelskou DNA..
Počáteční fáze probíhají velmi podobným způsobem jako v předchozím cyklu, s výjimkou, že DNA viru je integrována do DNA hostitelské buňky procesem rekombinace..
V tomto stavu je virus v buňce latentní a virová DNA se replikuje spolu s DNA hostitele..
Na druhou stranu může řada stochastických událostí vést ke změně z lysogenního na lytický cyklus. Mezi tyto události patří vystavení UV záření nebo některým chemickým látkám, které vedou k excizi fágové DNA a zahájení lýzy..
Existují důležité důsledky lysogeneze, jmenovitě: (i) lysogenní buňky jsou imunní vůči následným infekcím ze stejného bakteriofága, ale nikoli proti jinému viru; ii) buňky mohou získat nové vlastnosti integrací genetického materiálu fága, jako je produkce některých toxinů, a iii) je povolen specializovaný transdukční proces.
Obecně lze říci, že živočišné viry se chovají podobně jako u virů infikujících bakterie. V obou procesech však existují výrazné rozdíly.
Nejviditelnější je mechanismus vstupu do buněk, kvůli rozdílům, které existují na strukturální úrovni mezi eukaryotickými a prokaryotickými buňkami. Ve zvířecích buňkách jsou receptory tvořeny bílkovinami a glykoproteiny ukotvenými v plazmatické membráně..
Příkladem toho je virus HIV. Za účelem vstupu do buňky virus rozpozná receptor zvaný CCR5. Někteří jedinci mají deleci (tj. Chybí části DNA) 32 párů bází v genu, který kóduje buněčný receptor, který ničí protein a uděluje rezistenci vůči obávanému viru..
Mnoho útočníků využívá receptory, které zprostředkovávají proces endocytózy, aby získali vstup do buňky prostřednictvím tvorby vezikul. Viry obalené membránou mohou vstoupit do buňky fúzí lipidových membrán.
Jakmile virus pronikne, syntéza virových částic je poněkud proměnlivá. Živočišné buňky mají jiný enzymatický aparát, než jaký najdeme v bakteriích.
Zatím žádné komentáře