تكاثر الفيروسات: مراحل وخصائص - مادة الاحياء - 2025

إن تكاثر الفيروسات أو التكاثر الفيروسي هو الحدث الذي يتكاثر فيه جسيم الفيروس بعدة أوامر من حيث الحجم ، عن طريق اختطاف الآلية الأنزيمية للخلية المضيفة. نظرًا لأن الفيروسات لا تتكون من خلايا ، فلا يمكنها التكاثر بشكل مستقل ، مما يتطلب بشكل صارم من المضيف الخلوي القيام بذلك.

هناك بديلان عامان يمكن للفيروس من خلالهما التكاثر: الدورة اللايتية أو الدورة اللايسوجينية. تمت دراسة كلتا العمليتين على نطاق واسع في الفيروسات التي تصيب البكتيريا أو العاثيات.

الدورة التناسلية للفيروسات.

1 - التثبيت

2 - الاختراق

3 - الكشف عن

4 - التركيب (4 أ - النسخ ، 4 ب - الترجمة ، 4 ج - النسخ المتماثل للجينوم)

5 - التجميع

6 - الإصدار

المصدر: فرانسيسكوس 2

تبلغ الدورة اللايتية ذروتها في تمزق الخلية المضيفة ، بينما في الدورة اللايسوجينية ، تستمر الخلية في العيش مع المادة الوراثية للفيروس بداخلها.

في حالة المسار الليلي ، يجد الفيروس الخلية المحتملة التي سوف يصيبها ويلتصق بها من خلال المستقبلات التي يتعرف عليها على سطح الخلية. ثم تقوم بحقن الحمض النووي الخاص به في السيتوبلازم ، حيث سيبدأ إنتاج المكونات الهيكلية. يتم تجميع هذه القطع من الأحماض النووية والبروتينات وإطلاقها ، وبعد ذلك يمكن أن تصيب مضيفين جدد.

تبدأ الدورة اللايسوجينية بطريقة مماثلة ، باستثناء أن الحمض النووي للفيروس سيخضع لعملية إعادة التركيب وسيتم دمجه في كروموسوم مضيفه. يظل الفيروس كامنًا داخل الخلية ، حتى يؤدي عمل بعض المواد الكيميائية أو الأشعة فوق البنفسجية إلى بدء الدورة اللايتية.

ما هو الفيروس؟

قبل شرح مكونات تكاثر الفيروسات ، يجب أن نكون واضحين بشأن العديد من الجوانب المتعلقة ببيولوجيا هذه الكيانات. الفيروسات ليست خلايا ، لكنها هياكل بسيطة تتكون من الأحماض النووية وبعض البروتينات.

تُعرف المجموعة الكاملة والمتطورة من جسيم الفيروس المعدي باسم virion.

على عكس الكائنات العضوية المكونة من الخلايا ، لا تمتلك الفيروسات عملية التمثيل الغذائي أو تبادل المواد بطريقة خاضعة للرقابة مع البيئة الخارجية. لكن ما يمكنهم فعله هو التكاثر داخل الأنظمة البيولوجية التي تقدم هذه الوظائف: أي في الخلايا الحية.

لهذا السبب ، تعتبر الفيروسات طفيليات خلوية ملزمة ، حيث لا يمكنها إكمال تكاثرها بدون الخلية الحية. يمكن أن يكون مضيفوه من الفقاريات واللافقاريات والنباتات والطلائعيات والبكتيريا وما إلى ذلك ، اعتمادًا على الفيروس المدروس.

من أجل التكاثر ، يجب على الفيروسات اختطاف الآلات الأنزيمية لمضيفها. هذا الجانب له عواقب عند تطوير الأدوية لوقف العدوى الفيروسية ، حيث أن التأثير على تكاثر الفيروس يمكن أن يتداخل مع تكاثر خلايا المضيف. سوف نستكشف كيف تحدث هذه العملية أدناه.

كيف تتكاثر الفيروسات؟

كما ذكرنا ، الفيروسات هي جزيئات بيولوجية ذات طبيعة بسيطة للغاية. لذلك ، فإن الحمض النووي (إما DNA أو RNA) الذي يمتلكونه يحتوي على معلومات لإنتاج عدد قليل من البروتينات والإنزيمات لبناء الفيريون.

في خلية مضيفة واحدة ، يمكن للفيريون أن ينتج آلاف الجسيمات الفيروسية المشابهة للجزيئات الأولية ، باستخدام آلية التمثيل الغذائي لمضيفها.

على الرغم من حقيقة أن الفيروسات ومضيفيها متغيرون بدرجة كبيرة ، فإن دورة التكاثر متشابهة في الجميع. أدناه سنقوم بتعميم العملية ووصف تكاثر البكتيريا والفيروسات التي تصيب البكتيريا خطوة بخطوة. ثم نذكر بعض الخصائص المميزة للفيروسات التي تصيب الحيوانات.

تكاثر فيروسات البكتيريا (عاثيات البكتيريا)

يمكن أن تتكاثر البكتيريا بطريقتين بديلتين: الدورة اللايتية أو الدورة اللايسوجينية. كما يوحي اسمها ، تتضمن الخطوة الأخيرة من التحلل تحلل (وبالتالي موت) الخلية المضيفة. في المقابل ، تتضمن الدورة اللايسوجينية التكاثر الفيروسي بالخلية الحية.

- الدورة الحجرية

تُعرف العملية التحليلية في العاثيات T (T2 و T4 و T6) في بكتيريا الإشريكية القولونية الشهيرة بتفصيل كبير. تستند العمليات التي سنصفها أدناه إلى نماذج الدراسة هذه.

يحدث في خمس مراحل متميزة: التثبيت ، والاختراق ، والتخليق الحيوي ، والنضج ، والإفراج.

تثبيت

تُعرف هذه الخطوة أيضًا باسم امتزاز الفيروسات. أول شيء يجب أن يحدث حتى يتكاثر الفيروس هو الالتقاء بين جسيم الفيروس والخلية المضيفة. يحدث هذا الاصطدام بشكل عشوائي.

يرتبط الفيروس ببعض المستقبلات التكميلية التي يتعرف عليها على سطح الخلية ؛ في هذه الحالة ، في جدار الخلية البكتيرية. هذا الارتباط هو تفاعل كيميائي حيث تحدث روابط ضعيفة بين الفيروس والمستقبل.

اختراق

بمجرد أن يتعرف الفيروس على المتلقي ، يبدأ في حقن مادته الجينية. تطلق العاثية إنزيمًا يضر جزءًا من جدار الخلية. في هذا السياق ، يعمل الجسيم الفيروسي كمحقنة تحت الجلد مسؤولة عن حقن الحمض النووي.

التخليق الحيوي

عندما يصل الحمض النووي إلى سيتوبلازم خلية المضيف ، يبدأ التخليق الحيوي للمادة الجينية وبروتينات الكائن الحي المعني. يتم إيقاف تخليق البروتين المضيف بسلسلة من الخطوات التي ينظمها الفيروس.

تمكن الغازي من عزل كل من النيوكليوتيدات الحرة للمضيف ، الريبوسومات والأحماض الأمينية ، بالإضافة إلى الإنزيمات اللازمة لنسخ الحمض النووي للفيروس.

إنضاج

نظرًا لأن جميع اللبنات الأساسية للفيروسات يتم تصنيعها ، تبدأ عملية التجميع أو النضج. يحدث تجميع مكونات الجزيئات الفيروسية تلقائيًا ، مما يلغي الحاجة إلى جينات أخرى للمساعدة في العملية.

إطلاق سراح

في نهاية عملية التجميع ، يجب إطلاق الفيروسات في البيئة خارج الخلية. أثناء شرحنا للدورة اللايتية ، تتضمن هذه الخطوة الأخيرة تحلل الخلية التي ساعدت العملية برمتها.

ينطوي التحلل على تمزق غشاء البلازما وجدار الخلية. يحدث تدهور هذا المكون الأخير من خلال عمل إنزيم الليزوزيم ، الذي يتم تصنيعه داخل الخلية أثناء العملية الموضحة.

بهذه الطريقة ، يتم إطلاق جزيئات الفيروس المركبة حديثًا. يمكن أن تصيب هذه الخلايا المجاورة وتكرر الدورة مرة أخرى.

- دورة ليسوجينيك

لا تخترق جميع الفيروسات الخلايا المضيفة وتدمرها على حساب تكاثرها. يُطلق على طريقة الضرب البديلة اسم الدورة اللايسوجينية. تُعرف الفيروسات القادرة على التكاثر بهذه الطريقة بالفيروسات المعتدلة.

على الرغم من أن بعض الفيروسات يمكن أن تتكاثر من خلال المسار التحليلي الموضح في القسم السابق ، إلا أنها تستطيع أيضًا التكاثر دون تدمير الخلية والبقاء كامنة أو غير نشطة داخلها.

لوصفها لك ، سوف نستخدم ككائن حي نموذج لامبدا العاثية (λ) ، وهي عاثية غير سامة تمت دراستها بدقة.

المراحل التي تحدث بها الدورة اللايسوجينية هي: الاختراق إلى المضيف ، وتشكيل DNA دائري من جزيء الحمض النووي الخطي ، وإعادة التركيب مع الحمض النووي المضيف.

تكامل الحمض النووي الفيروسي في DNA المضيف

تحدث المراحل الأولية بطريقة مشابهة جدًا للدورة السابقة ، باستثناء أن الحمض النووي للفيروس مدمج في الحمض النووي للخلية المضيفة ، عن طريق عملية إعادة التركيب.

في هذه الحالة ، يكون الفيروس كامنًا في الخلية ، ويتكاثر الحمض النووي الفيروسي مع الحمض النووي للمضيف.

التناوب بين دورة lytic و lysogenic

من ناحية أخرى ، يمكن أن تؤدي مجموعة متنوعة من الأحداث العشوائية إلى التغيير من دورة اللايسوجينيك إلى الدورة اللايتية. من بين هذه الأحداث التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو بعض المواد الكيميائية التي تؤدي إلى استئصال الحمض النووي للعاثية وبدء التحلل.

عواقب ليسوجيني

هناك عواقب مهمة لللاسوجين ، وهي: (1) الخلايا اللايسوجينية محصنة ضد العدوى اللاحقة من نفس العاثية ، ولكن ليس ضد فيروس مختلف ؛ (2) يمكن للخلايا اكتساب خصائص جديدة من خلال دمج المادة الوراثية للعاثية ، مثل إنتاج بعض السموم و (3) السماح بعملية التنبيغ المتخصصة.

تكاثر فيروسات الحيوانات

بشكل عام ، تتبع فيروسات الحيوانات نمط تكاثر مشابه تمامًا لتلك الموصوفة في الفيروسات التي تصيب البكتيريا. ومع ذلك ، هناك بعض الاختلافات اللافتة للنظر في كلتا العمليتين.

الأكثر وضوحًا هو آلية دخول الخلية ، بسبب الاختلافات الموجودة على المستوى الهيكلي بين الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة. في الخلايا الحيوانية ، تتكون المستقبلات من البروتينات والبروتينات السكرية المثبتة في غشاء البلازما.

مثال على ذلك هو فيروس نقص المناعة البشرية. من أجل دخول الخلية ، يتعرف الفيروس على مستقبل يسمى CCR5. لدى بعض الأفراد حذف (أي أجزاء مفقودة من الحمض النووي) لـ 32 زوجًا أساسيًا في الجين الذي يرمز للمستقبل الخلوي الذي يدمر البروتين ويمنح مقاومة للفيروس اللعين.

يستفيد العديد من الغزاة من المستقبلات التي تتوسط في عملية الالتقام الخلوي للدخول إلى الخلية ، من خلال تكوين الحويصلات. يمكن للفيروسات التي يغطيها غشاء أن تدخل الخلية عن طريق دمج الأغشية الدهنية.

بمجرد اختراق الفيروس ، يكون تركيب جزيئات الفيروس متغيرًا إلى حد ما. تمتلك الخلايا الحيوانية آلية إنزيمية مختلفة عن تلك التي نجدها في البكتيريا.

المراجع

1. Forbes، BA، Sahm، DF، & Weissfeld، AS (2007). علم الأحياء الدقيقة التشخيصي. موسبي.
2. فريمان ، س. (2017). علم الاحياء. تعليم بيرسون.
3. Murray ، PR ، Rosenthal ، KS ، & Pfaller ، MA (2015). علم الأحياء الدقيقة الطبية. العلوم الصحية Elsevier.
4. Reece، JB، Urry، LA، Cain، ML، Wasserman، SA، Minorsky، PV، & Jackson، RB (2014). بيولوجيا كامبل. تعليم بيرسون.
5. Tortora، GJ، Funke، BR، & Case، CL (2016). علم الاحياء المجهري. مقدمة. بيرسون.