ЛИТИЧЕН ЦИКЪЛ: ФАЗИ И РЕАЛЕН ПРИМЕР - БИОЛОГИЯ - 2025

В спадаща цикъл е един от двата алтернативни жизнения цикъл на вируса в клетката гостоприемник, чрез който вирусът, който влиза в клетката поема механизъм репликация на клетката. След като влязат вътре, се правят ДНК и вирусни протеини и след това лизират (разбиват) клетката. По този начин новопроизведените нови вируси могат да напуснат вече разградената гостоприемна клетка и да заразят други клетки.

Този метод на репликация е в контраст с лизогенния цикъл, по време на който вирусът, който е заразил клетка, се вмъква в ДНК на гостоприемника и, действайки като инертен сегмент от ДНК, се репликира само когато клетката се раздели.

Ламбда фаг: литичен цикъл и лизогенен цикъл

Лизогенният цикъл не причинява увреждане на клетката гостоприемник, но е латентно състояние, докато литичният цикъл води до унищожаване на заразената клетка.

Обикновено литичният цикъл се счита за основен метод за репликация на вируса, тъй като е по-често срещан. Освен това, лизогенният цикъл може да доведе до литичен цикъл, когато има индукционно събитие, като излагане на ултравиолетова светлина, което кара този латентен етап да навлезе в литичния цикъл.

Чрез по-добро разбиране на литичния цикъл учените могат по-добре да разберат как имунната система реагира на отблъскване на тези вируси и как могат да бъдат разработени нови технологии за преодоляване на вирусни заболявания.

За да научите как да прекъснете вирусното размножаване и по този начин да се справите с болестите, причинени от вируси, които засягат хора, животни и селскостопански култури, се провеждат много изследвания.

Учените се надяват един ден да успеят да разберат как да спрат тригерите, които стартират разрушителния литичен цикъл при вируси, засягащи здравето.

Общи положения на литийния цикъл

Вирусната репродукция се разбира най-добре чрез изучаване на вируси, които заразяват бактерии, известни като бактериофаги (или фаги). Литичният цикъл и лизогенният цикъл са двата основни репродуктивни процеса, които са идентифицирани при вирусите.

Въз основа на проучвания с бактериофаги са описани тези цикли. Литичният цикъл включва вирусът да влиза в клетка гостоприемник и да контролира молекулите, репликиращи ДНК на клетката, за да произвежда вирусна ДНК и вирусни протеини. Това са двата класа молекули, които структурно съставят фаги.

Когато клетката гостоприемник има много новопроизведени вирусни частици вътре в нея, тези частици насърчават разпадането на клетъчната стена отвътре.

Чрез молекулярните механизми на фага се получават определени ензими, които имат способността да разрушат връзките, поддържащи клетъчната стена, което улеснява освобождаването на нови вируси.

Например, ламбда на бактериофага, след като зарази клетка гостоприемник на Escherichia coli, нормално вкарва генетичната си информация в бактериалната хромозома и остава в състояние на покой.

Въпреки това, при определени условия на стрес, вирусът може да започне да се размножава и да поеме литичния път. В този случай се получават няколкостотин фага, в този момент бактериалната клетка се лизира и потомството се освобождава.

Фаги на литичен цикъл: Пример фаг Т4

Вирусите, които се размножават през литичния цикъл, се наричат ​​вирулентни вируси, защото убиват клетката. Фаг Т4 е най-проучваният реален пример за обяснение на литичния цикъл, който се състои от пет етапа.

Фиксация / адхезия към клетката

T4 фагът първо се свързва с гостоприемна клетка Escherichia coli. Това свързване се осъществява от влакната на опашката на вируса, които имат протеини с висок афинитет към клетъчната стена на гостоприемника.

Местата, където вирусът се прикрепя, се наричат ​​рецепторни места, въпреки че може да бъде прикрепен и с прости механични сили.

Проникване / влизане на вируса

За да зарази клетка, вирусът трябва първо да влезе в клетката през плазмената мембрана и клетъчната стена (ако има). След това освобождава своя генетичен материал (РНК или ДНК) в клетката.

В случай на фаг Т4, след свързване с клетката гостоприемник, се отделя ензим, който отслабва място върху клетъчната стена на гостоприемника.

След това вирусът инжектира своя генетичен материал, подобен на хиподермична игла, притискайки се към клетката през слабото място в клетъчната стена.

Репликация / синтез на вирусни молекули

Нуклеиновата киселина на вируса използва машината на клетката гостоприемник, за да произвежда големи количества вирусни компоненти, както генетичния материал, така и вирусните протеини, които съдържат структурните части на вируса.

В случай на ДНК вируси, ДНК се преписва в молекули на РНК (мРНК), които след това се използват за насочване на рибозомите на клетката. Един от първите произведени вирусни полипептиди (протеини) изпълнява функцията за унищожаване на ДНК на заразената клетка.

В ретровирусите (които инжектират верига от РНК), уникален ензим, наречен обратна транскриптаза, транскрибира вирусна РНК в ДНК, която след това се преписва обратно в тРНК.

В случай на фаг Т4, ДНК на бактерията Е. coli се инактивира и тогава ДНК на вирусен геном поема и вирусната ДНК прави РНК на нуклеотидите в клетката гостоприемник, използвайки ензимите на клетката гостоприемник.

Сглобяване на вирусни частици

След създаването на множество копия на вирусни компоненти (нуклеинови киселини и протеини) те се събират, за да образуват цели вируси.

В случая на T4 фаг, протеините, кодирани от фаговата ДНК, действат като ензими, които сътрудничат при формирането на новия фаг.

Целият метаболизъм на гостоприемника е насочен към производството на вирусни молекули, което води до клетка, пълна с нови вируси и неспособна да възвърне контрола.

Лиза на заразената клетка

След сглобяването на новите вирусни частици се произвежда ензим, който разрушава стената на бактериалната клетка отвътре и позволява навлизането на течности от извънклетъчната среда.

В крайна сметка клетката се напълва с течност и се спуква (лизис), оттук и името й. Освободените нови вируси са в състояние да заразят други клетки и по този начин да започнат процеса отново.

Препратки

1. Brooker, R. (2011). Понятия за генетика (1-во издание). Образование McGraw-Hill.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Биология (2-ро изд.) Pearson Education.
3. Engelkirk, P. & Duben-Engelkirk, J. (2010). Микробиология на Бъртън за здравните науки (9-то издание). Lippincott Williams & Wilkins.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Молекулярна клетъчна биология (8-мо изд.). WH Freeman и компания.
5. Малачински, Г. (2005). Основи на молекулярната биология (4-то изд.). Джоунс и Бартлет Обучение.
6. Russell, P., Hertz, P. & McMillan, B. (2016). Биология: Динамичната наука (4-то изд.). Учене в Cengage.
7. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Биология (7-мо изд.) Учебно обучение.