ЛИТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ: ФАЗЫ И РЕАЛЬНЫЙ ПРИМЕР - БИОЛОГИЯ - 2025

Литический цикл является одним из двух альтернативных жизненных циклов вируса в клетке - хозяине, через которую вирус , который проникает в клетку берет на себя механизм репликации клетки. Попав внутрь, ДНК и вирусные белки образуются, а затем лизируют (разрушают) клетку. Таким образом, вновь продуцируемые новые вирусы могут покинуть распавшуюся теперь клетку-хозяина и инфицировать другие клетки.

Этот метод репликации контрастирует с лизогенным циклом, во время которого вирус, инфицировавший клетку, внедряется в ДНК хозяина и, действуя как инертный сегмент ДНК, реплицируется только при делении клетки.

Лямбда-фаг: литический цикл и лизогенный цикл

Лизогенный цикл не вызывает повреждений клетки-хозяина, но является латентным состоянием, тогда как литический цикл приводит к разрушению инфицированной клетки.

Литический цикл обычно считается основным методом репликации вируса, поскольку он более распространен. Кроме того, лизогенный цикл может приводить к литическому циклу, когда есть событие индукции, такое как воздействие ультрафиолетового света, которое заставляет эту латентную стадию вступать в литический цикл.

Благодаря лучшему пониманию литического цикла ученые могут лучше понять, как иммунная система реагирует на отталкивание этих вирусов, и как можно разработать новые технологии для преодоления вирусных заболеваний.

Чтобы узнать, как прервать репликацию вирусов и, таким образом, бороться с заболеваниями, вызываемыми вирусами, которые поражают людей, животных и сельскохозяйственные культуры, проводится множество исследований.

Ученые надеются, что однажды они смогут понять, как остановить триггеры, запускающие деструктивный литический цикл вирусов, вызывающих обеспокоенность по поводу здоровья.

Общие сведения о каменном цикле

Воспроизведение вирусов лучше всего понять, изучив вирусы, заражающие бактерии, известные как бактериофаги (или фаги). Литический цикл и лизогенный цикл - это два основных репродуктивных процесса, которые были идентифицированы у вирусов.

Эти циклы описаны на основании исследований с бактериофагами. Литический цикл включает проникновение вируса в клетку-хозяина и захват молекул, реплицирующих ДНК клетки, для производства вирусной ДНК и вирусных белков. Это два класса молекул, из которых состоят фаги.

Когда в клетке-хозяине содержится много вновь продуцируемых вирусных частиц, эти частицы способствуют разрушению клеточной стенки изнутри.

Посредством молекулярных механизмов фага вырабатываются определенные ферменты, обладающие способностью разрывать связи, поддерживающие клеточную стенку, что облегчает выпуск новых вирусов.

Например, бактериофаг лямбда после заражения клетки-хозяина Escherichia coli обычно вставляет свою генетическую информацию в бактериальную хромосому и остается в неактивном состоянии.

Однако в определенных стрессовых условиях вирус может начать размножаться и вступить в литический путь. В этом случае продуцируется несколько сотен фагов, после чего бактериальная клетка лизируется, и потомство высвобождается.

Фаги литического цикла: Пример фага Т4

Вирусы, которые размножаются в литическом цикле, называются вирулентными вирусами, потому что они убивают клетку. Фаг Т4 - наиболее изученный реальный пример, объясняющий литический цикл, который состоит из пяти стадий.

Фиксация / адгезия к клетке

Фаг Т4 сначала прикрепляется к хозяйской клетке Escherichia coli. Это связывание осуществляется волокнами вирусного хвоста, которые имеют белки с высоким сродством к стенке клетки-хозяина.

Места, где прикрепляется вирус, называются рецепторными участками, хотя они также могут быть прикреплены простыми механическими силами.

Проникновение / проникновение вируса

Чтобы заразить клетку, вирус должен сначала проникнуть в клетку через плазматическую мембрану и клеточную стенку (если она есть). Затем он выпускает свой генетический материал (РНК или ДНК) в клетку.

В случае фага Т4 после связывания с клеткой-хозяином высвобождается фермент, который ослабляет участок на стенке клетки-хозяина.

Затем вирус вводит свой генетический материал подобно игле для подкожных инъекций, давя на клетку через слабое место в клеточной стенке.

Репликация / синтез вирусных молекул

Нуклеиновая кислота вируса использует механизм клетки-хозяина для производства большого количества вирусных компонентов, как генетического материала, так и вирусных белков, составляющих структурные части вируса.

В случае ДНК-вирусов ДНК транскрибируется в молекулы информационной РНК (мРНК), которые затем используются для управления рибосомами клетки. Один из первых продуцируемых вирусных полипептидов (белков) выполняет функцию разрушения ДНК инфицированной клетки.

В ретровирусах (которые вводят цепь РНК) уникальный фермент, называемый обратной транскриптазой, транскрибирует вирусную РНК в ДНК, которая затем транскрибируется обратно в мРНК.

В случае фага Т4, ДНК бактерий E. coli инактивируется, а затем ДНК вирусного генома вступает во владение, и вирусная ДНК создает РНК из нуклеотидов в клетке-хозяине, используя ферменты клетки-хозяина.

Сборка вирусных частиц

После создания нескольких копий вирусных компонентов (нуклеиновых кислот и белков) они собираются в целые вирусы.

В случае фага Т4 белки, кодируемые ДНК фага, действуют как ферменты, которые взаимодействуют при образовании нового фага.

Весь метаболизм хозяина направлен на производство вирусных молекул, в результате чего клетка наполняется новыми вирусами и не может восстановить контроль.

Лизис инфицированной клетки

После сборки новых вирусных частиц вырабатывается фермент, который разрушает стенку бактериальной клетки изнутри и обеспечивает проникновение жидкостей из внеклеточной среды.

Со временем клетка наполняется жидкостью и разрывается (лизис), отсюда и ее название. Новые выпущенные вирусы способны заражать другие клетки и, таким образом, запускать процесс заново.

Ссылки

1. Брукер, Р. (2011). Концепции генетики (1-е изд.). McGraw-Hill Education.
2. Кэмпбелл, Н. и Рис, Дж. (2005). Биология (2-е изд.) Pearson Education.
3. Энгелькирк П. и Дубен-Энгелькирк Дж. (2010). Микробиология Бертона для медицинских наук (9-е изд.). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.
4. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, К., Кригер, М., Бретчер, А., Плоег, Х., Амон, А. и Мартин, К. (2016). Молекулярная клеточная биология (8-е изд.). WH Freeman and Company.
5. Малацински, Г. (2005). Основы молекулярной биологии (4-е изд.). Джонс и Бартлетт Обучение.
6. Рассел П., Герц П. и Макмиллан Б. (2016). Биология: динамическая наука (4-е изд.). Cengage Learning.
7. Соломон, Э., Берг, Л., Мартин, Д. (2004). Биология (7-е изд.) Cengage Learning.