מחזור ליתי: שלבים ודוגמא אמיתית - ביולוגיה - 2025

מחזור ממס הוא אחד משני מחזורי החיים אלטרנטיווי של וירוס בתוך תא מארח, שדרכו הנגיף נכנס לתא משתלט על מנגנון השכפול של התא. ברגע שנמצאים בפנים, נוצרים DNA וחלבונים ויראליים ואז מסיקים (שוברים) את התא. לפיכך, וירוסים חדשים שהופקו לאחרונה יכולים לעזוב את התא המארח המפורק כעת ולהדביק תאים אחרים.

שיטת שכפול זו מנוגדת למחזור הליזוגני, שבמהלכו הנגיף שהדביק תא מכניס את עצמו ל DNA של המארח, ומשמש כקטע אינרטי של DNA, משכפל רק כאשר התא מתחלק.

שלב למבדה: מחזור ליתי ומחזור ליזוגני

המחזור הליזוגני אינו גורם נזק לתא המארח, אלא הוא מצב סמוי ואילו המחזור הליטי מביא להשמדה של התא הנגוע.

המחזור הליטי נחשב בדרך כלל לשיטה העיקרית לשכפול ויראלי, מכיוון שהוא נפוץ יותר. בנוסף, המחזור הליזוגני יכול להוביל למחזור הליטי כאשר יש אירוע אינדוקציה, כמו חשיפה לאור אולטרה סגול, הגורם לשלב סמוי זה להיכנס למחזור הליטי.

באמצעות הבנה טובה יותר של המחזור הליטי, מדענים יכולים להבין טוב יותר כיצד מערכת החיסון מגיבה כדי להדוף את הנגיפים הללו, וכיצד ניתן לפתח טכנולוגיות חדשות כדי להתגבר על מחלות נגיפיות.

על מנת ללמוד כיצד להפריע לשכפול נגיפי ובכך לטפל במחלות הנגרמות על ידי נגיפים המשפיעים על בני אדם, בעלי חיים וגידולים חקלאיים, מבוצעים מחקרים רבים.

מדענים מקווים שיום אחד יוכלו להבין כיצד לעצור את הטריגרים המתחילים את המחזור הליטי ההרסני בנגיפים הנוגעים לדאגה בריאותית.

הכללות של המחזור הליתי

ניתן להבין בצורה הטובה ביותר את ההתרבות הנגיפית על ידי חקר וירוסים המדביקים חיידקים, המכונים חיידקים (או פאגים). המחזור הליטי והמעגל הליזוגני הם שני תהליכי הרבייה הבסיסיים שזוהו בנגיפים.

על סמך מחקרים עם בקטריופאגים, תוארו מחזורים אלה. המחזור הליטי כרוך בנגיף הנכנס לתא מארח ומשתלט על המולקולות המשכפלות את ה- DNA של התא לייצור DNA ויראלי וחלבונים ויראליים. אלה שתי שכבות המולקולות המרכיבות מבנים שלבים.

כאשר בתא המארח יש בתוכו חלקיקים ויראליים חדשים שהופקו לאחרונה, חלקיקים אלה מעודדים את פירוק דופן התא מבפנים.

באמצעות מנגנונים מולקולריים של הפאג מיוצרים אנזימים מסוימים שיש להם יכולת לשבור את הקשרים השומרים על דופן התא, דבר המאפשר את שחרורם של וירוסים חדשים.

לדוגמא, בקטריופאג למבה, לאחר שהדביק תא מארח של Escherichia coli, בדרך כלל מכניס את המידע הגנטי שלו לכרומוזום החיידקי ונשאר במצב רדום.

עם זאת, בתנאי לחץ מסוימים, הנגיף יכול להתחיל להתרבות ולעשות את המסלול הליטי. במקרה זה, מיוצרים כמה מאות פאגים, ובשלב זה תאורה של החיידק מחוללת והצאצאים משתחררים.

שלבים ממעגל ליטי: דוגמא לשלב T4

וירוסים שמתרבים במחזור הליטי נקראים נגיפים נגיפיים מכיוון שהם הורגים את התא. שלב T4 הוא הדוגמא האמיתית הנחקרת ביותר להסביר את המחזור הליטי, המורכב מחמישה שלבים.

קיבוע / הדבקה לתא

שלב ה- T4 מתחבר לראשונה לתא מארח של Escherichia coli. קשר זה מתבצע על ידי סיבי זנב הנגיף שיש להם חלבונים בעלי זיקה גבוהה לדופן התא המארח.

במקום בו הנגיף מתחבר נקראים אתרי קולטן, אם כי ניתן לחבר אותו גם על ידי כוחות מכניים פשוטים.

חדירה / כניסה לנגיף

כדי להדביק תא, על הנגיף תחילה להיכנס לתא דרך קרום הפלזמה ודופן התא (אם קיים). לאחר מכן הוא משחרר את החומר הגנטי שלו (RNA או DNA) לתא.

במקרה של שלב T4, לאחר הכבילה לתא המארח, משוחרר אנזים המחליש אתר על דופן התא המארח.

הנגיף מזריק אז את החומר הגנטי שלו דומה למחט היפודרמית, לוחץ כנגד התא דרך הנקודה החלשה בדופן התא.

שכפול / סינתזה של מולקולות ויראליות

חומצת הגרעין של הנגיף משתמשת במכונות של התא המארח כדי לייצר כמויות גדולות של רכיבים ויראליים, הן החומר הגנטי והן החלבונים הנגיפיים המרכיבים את החלקים המבניים של הנגיף.

במקרה של נגיפי DNA, ה- DNA מתמלל את עצמו למולקולות RNA של מסנג'ר (mRNA) המשמשות אז לכיוון ריבוזומי התא. אחד הפוליפפטידים הנגיפיים הראשונים (חלבונים) שיוצרו ממלא את תפקיד הורסת ה- DNA של התא הנגוע.

ברטרו-וירוסים (המזריקים גדיל של RNA), אנזים ייחודי הנקרא טרנסקריפטאז הפוך מתמלל RNA נגיפי ל- DNA, ואז מועבר בחזרה ל- mRNA.

במקרה של שלב T4, ה- DNA של חיידקי ה- E. coli מופעל ואז ה- DNA של הגנום הנגיפי משתלט, וה- DNA הנגיפי הופך את ה- RNA של הנוקלאוטידים בתא המארח באמצעות אנזימים של התא המארח.

הרכבה של חלקיקים ויראליים

לאחר שיוצרו עותקים מרובים של המרכיבים הנגיפים (חומצות גרעין וחלבונים) הם מתאספים ויוצרים נגיפים שלמים.

במקרה של פאג T4, החלבונים המקודדים על ידי ה- DNA של הפאג 'פועלים כאנזימים שמשתפים פעולה ביצירת הפאג החדש.

כל חילוף החומרים של המארח מכוון לייצור מולקולות ויראליות, וכתוצאה מכך תא מלא בוירוסים חדשים ולא מסוגל להחזיר לעצמו שליטה.

ליזיס של התא הנגוע

לאחר הרכבת חלקיקי הנגיף החדשים, נוצר אנזים המפרק את דופן תא החיידק מבפנים ומאפשר כניסת נוזלים מהסביבה החוץ תאית.

התא מתמלא בסופו של דבר בנוזלים ופורץ (תמוגה), ומכאן שמו. הנגיפים החדשים ששוחררו מסוגלים להדביק תאים אחרים וכך להתחיל את התהליך מחדש.

הפניות

1. ברוקר, ר '(2011). מושגי גנטיקה (מהדורה ראשונה). McGraw-Hill חינוך.
2. קמפבל, נ. & Reece, J. (2005). ביולוגיה (מהדורה שנייה) חינוך פירסון.
3. אנגלקירק, פ. ודובן-אנגלקירק, ג'(2010). המיקרוביולוגיה של ברטון למדעי הבריאות (מהדורה 9). ליפינקוט וויליאמס ווילקינס.
4. לודיש, ה., ברק, א., קייזר, סי, קריגר, מ., ברצ'ר, א., פלוג, ה., אמון, א. ומרטין, ק. (2016). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 8). WH פרימן וחברה.
5. Malacinski, G. (2005). יסודות הביולוגיה המולקולרית (מהדורה רביעית). ג'ונס וברטלט למידה.
6. ראסל, פ., הרץ, פ. ומקמילן, ב. (2016). ביולוגיה: המדע הדינמי (מהדורה רביעית). לימוד Cengage.
7. סולומון, א., ברג, ל. ומרטין, ד. (2004). ביולוגיה (מהדורה 7) למידת Cengage.