PEMBIAKAN VIRUS: FASA DAN CIRI - BIOLOGI - 2025

The pembiakan virus atau replikasi virus adalah acara di mana zarah virus membiak oleh beberapa magnitud, dengan merampas jentera enzim sel tuan rumah. Oleh kerana virus tidak terdiri dari sel, mereka tidak dapat membiak secara bebas, dengan tegas memerlukan host selular untuk melakukannya.

Terdapat dua alternatif umum dengan mana virus dapat membiak: kitaran litik atau kitaran lisogenik. Kedua-dua proses telah banyak dikaji dalam virus yang menjangkiti bakteria atau bakteriofag.

Kitaran virus pembiakan.
1-Fixation
2-Penetration
3-Unfolding
4-Synthesis (4a-Transcription, 4b-Translation, 4c-Genome Replication)
5-Assembly
6-Release
Sumber: Franciscosp2

Kitaran litik memuncak pada pecahnya sel inang, sementara dalam kitaran lisogenik, sel terus hidup dengan bahan genetik virus di dalamnya.

Dalam kes jalur litik, virus menemui sel yang berpotensi untuk dijangkiti dan melekat pada dirinya melalui reseptor yang dikenalinya di permukaan sel. Ia kemudian menyuntikkan DNA ke dalam sitoplasma, di mana pengeluaran komponen struktur akan bermula. Potongan asid nukleik dan protein ini dipasang dan dilepaskan, setelah itu mereka dapat menjangkiti inang baru.

Kitaran lisogenik bermula dengan cara yang serupa, dengan pengecualian bahawa DNA virus akan menjalani proses pengumpulan semula dan akan disatukan ke dalam kromosom tuan rumahnya. Virus ini tetap terpendam di dalam sel, sehingga tindakan sebilangan cahaya kimia atau sinar UV mencetuskan kitaran litik.

Apa itu virus?

Sebelum menjelaskan bagaimana pembiakan virus terdiri, kita mesti jelas mengenai beberapa aspek yang berkaitan dengan biologi entiti ini. Virus bukanlah sel, melainkan struktur sederhana yang terdiri daripada asid nukleik dan beberapa protein.

Kumpulan zarah virus yang lengkap dan dikembangkan dikenali sebagai virion.

Tidak seperti makhluk organik yang terdiri daripada sel, virus tidak mempunyai metabolisme atau menukar bahan secara terkawal dengan persekitaran luaran. Tetapi apa yang dapat mereka lakukan adalah menghasilkan semula dalam sistem biologi yang menghadirkan fungsi-fungsi ini: iaitu, dalam sel hidup.

Atas sebab ini, virus dianggap memerlukan parasit selular, kerana virus tersebut tidak dapat menyelesaikan pembiakannya tanpa sel hidup. Hostnya boleh menjadi vertebrata, invertebrata, tumbuhan, protista, bakteria, dan lain-lain, bergantung pada virus yang dikaji.

Untuk pembiakan, virus mesti merampas mesin enzimatik inang mereka. Aspek ini mempunyai akibat ketika mengembangkan ubat untuk menghentikan jangkitan virus, kerana mempengaruhi pembiakan virus dapat mengganggu pembiakan sel inang. Kami akan meneroka bagaimana proses ini berlaku di bawah.

Bagaimana virus membiak?

Seperti yang telah kami sebutkan, virus adalah zarah biologi yang sangat sederhana. Oleh itu, asid nukleik (baik DNA atau RNA) yang mereka miliki mengandungi maklumat untuk pengeluaran beberapa protein dan enzim untuk membina virion.

Dalam sel inang tunggal, virion dapat menghasilkan ribuan zarah virus yang serupa dengan yang awal, menggunakan mesin metabolik inangnya.

Walaupun virus dan hosnya sangat berubah-ubah, kitaran pembiakan serupa pada semua. Di bawah ini kita akan membuat generalisasi proses dan menerangkan langkah demi langkah pembiakan bakteriofag, virus yang menjangkiti bakteria. Kemudian kita akan menyebutkan beberapa keunikan virus yang menjangkiti haiwan.

Pendaraban virus bakteria (bakteriofag)

Bakteriofag dapat membiak dengan dua cara alternatif: kitaran litik atau kitaran lisogenik. Seperti namanya, langkah terakhir litik melibatkan lisis (dan dengan demikian kematian) sel inang. Sebaliknya, kitaran lisogenik melibatkan pembiakan virus dengan sel hidup.

-Litik kitaran

Proses litik pada bakteriofag T (T2, T4 dan T6) pada bakteria E. coli yang terkenal diketahui dengan terperinci. Proses yang akan kami jelaskan di bawah berdasarkan model kajian ini.

Ia berlaku dalam lima peringkat yang berbeza: fiksasi, penembusan, biosintesis, pematangan, dan pelepasan.

Pembetulan

Langkah ini juga dikenali sebagai penjerapan virus. Perkara pertama yang mesti berlaku untuk membiak virus adalah pertemuan antara zarah virus dan sel inang. Perlanggaran ini berlaku secara tidak sengaja.

Virus ini mengikat beberapa reseptor pelengkap yang dikenalinya di permukaan sel; dalam kes ini, di dinding sel bakteria. Pengikatan ini adalah interaksi kimia di mana ikatan lemah berlaku antara virus dan reseptor.

Penembusan

Setelah virus mengenali penerima, virus tersebut akan menyuntikkan bahan genetiknya. Bakteriofag melepaskan enzim yang merosakkan sebahagian dinding sel. Dalam konteks ini, zarah virus berfungsi sebagai jarum suntik hipodermik yang bertanggungjawab menyuntik DNA.

Biosintesis

Apabila DNA telah mencapai sitoplasma sel inang, biosintesis bahan genetik dan protein organisma yang dimaksudkan akan bermula. Sintesis protein inang dihentikan oleh beberapa langkah yang disusun oleh virus.

Penyerang berjaya mengasingkan nukleotida bebas host, ribosom dan asid amino, serta enzim yang diperlukan untuk menyalin DNA virus.

Kematangan

Oleh kerana semua blok virus disintesis, proses pemasangan atau pematangan bermula. Pemasangan komponen zarah virus berlaku secara spontan, menghilangkan keperluan gen lain untuk membantu prosesnya.

Lepaskan

Pada akhir proses pemasangan, virus harus dilepaskan ke lingkungan ekstraselular. Semasa kita menerangkan kitaran litik, langkah terakhir ini melibatkan lisis sel yang membantu keseluruhan proses.

Lisis melibatkan pecah membran plasma dan dinding sel. Kemerosotan komponen terakhir ini berlaku oleh tindakan enzim lisozim, yang disintesis dalam sel semasa proses yang dijelaskan.

Dengan cara ini, zarah virus yang baru disintesis dilepaskan. Ini dapat menjangkiti sel-sel yang berdekatan dan mengulangi kitaran sekali lagi.

-Kitar lisogenik

Tidak semua virus menembusi sel inang dan memusnahkannya dengan kos pembiakannya sendiri. Kaedah pendaraban alternatif dipanggil kitaran lisogenik. Virus yang mampu membiak dengan cara ini dikenali sebagai suhu sederhana.

Walaupun sebilangan virus dapat membiak melalui jalur litik yang dijelaskan di bahagian sebelumnya, mereka juga boleh membiak tanpa memusnahkan sel dan tetap terpendam atau tidak aktif di dalamnya.

Untuk menerangkannya kepada anda, kami akan menggunakan sebagai model organisma bakteriofag lambda (λ), bakteriofag lisogenik yang telah dikaji secara mendalam.

Tahap di mana kitaran lisogenik berlaku adalah: penembusan ke dalam inang, pembentukan DNA bulat dari molekul DNA linier, dan penggabungan semula dengan DNA inang.

Integrasi DNA virus ke dalam DNA inang

Tahap awal terjadi dengan cara yang sangat mirip dengan kitaran sebelumnya, dengan pengecualian bahawa DNA virus disatukan ke dalam DNA sel inang, melalui proses penggabungan semula.

Dalam keadaan ini, virus ini terpendam di dalam sel, dan DNA virus itu sama dengan DNA inang.

Penggantian antara kitaran litik dan lisogenik

Sebaliknya, pelbagai peristiwa stokastik dapat menyebabkan perubahan dari kitaran lisogenik ke litik. Antara kejadian ini ialah pendedahan kepada sinaran UV atau bahan kimia tertentu yang menyebabkan pemotongan DNA fage dan permulaan lisis.

Akibat lisogeni

Terdapat akibat penting dari lisogeni, iaitu: (i) sel lisogenik kebal terhadap jangkitan berikutnya dari bakteriofag yang sama, tetapi tidak terhadap virus yang berbeza; (ii) sel dapat memperoleh ciri baru dengan menyatukan bahan genetik fag, seperti penghasilan beberapa racun dan (iii) proses transduksi khusus dibenarkan.

Pendaraban virus haiwan

Secara umum, virus haiwan mengikuti pola pendaraban yang serupa dengan yang dijelaskan dalam virus yang menjangkiti bakteria. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa perbezaan yang ketara dalam kedua proses tersebut.

Yang paling jelas adalah mekanisme kemasukan sel, kerana perbezaan yang ada pada tahap struktur antara sel eukariotik dan prokariotik. Dalam sel haiwan, reseptor terdiri dari protein dan glikoprotein berlabuh di membran plasma.

Contohnya ialah virus HIV. Untuk memasuki sel, virus mengenali reseptor yang disebut CCR5. Individu tertentu mempunyai penghapusan (iaitu, sebahagian DNA hilang) dari 32 pasangan asas dalam gen yang memberi kod untuk reseptor selular yang merosakkan protein dan memberikan ketahanan terhadap virus yang ditakuti.

Banyak penyerang memanfaatkan reseptor yang memediasi proses endosit untuk masuk ke dalam sel, melalui pembentukan vesikel. Virus yang diliputi oleh membran boleh memasuki sel dengan menyatu membran lipid.

Setelah virus meresap, sintesis zarah virus agak berubah-ubah. Sel haiwan mempunyai mesin enzimatik yang berbeza daripada yang kita dapati dalam bakteria.

Rujukan

1. Forbes, BA, Sahm, DF, & Weissfeld, AS (2007). Mikrobiologi diagnostik. Mosby.
2. Freeman, S. (2017). Sains biologi. Pendidikan Pearson.
3. Murray, PR, Rosenthal, KS, & Pfaller, MA (2015). Mikrobiologi perubatan. Sains Kesihatan Elsevier.
4. Reece, JB, Urry, LA, Cain, ML, Wasserman, SA, Minorsky, PV, & Jackson, RB (2014). Biologi Campbell. Pendidikan Pearson.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobiologi. Pengenalan. Pearson.