วงจรลิทิก: เฟสและตัวอย่างจริง - ชีววิทยา

วงจร lyticเป็นหนึ่งในสองวงจรชีวิตทางเลือกของไวรัสภายในเซลล์โฮสต์ผ่านที่ไวรัสที่เข้าสู่เซลล์จะใช้เวลามากกว่ากลไกการจำลองแบบของเซลล์ เมื่อเข้าไปข้างใน DNA และโปรตีนของไวรัสจะถูกสร้างขึ้นจากนั้นจะทำลายเซลล์ (แตก) ดังนั้นไวรัสใหม่ที่ผลิตขึ้นใหม่สามารถออกจากเซลล์โฮสต์ที่สลายตัวในขณะนี้และแพร่เชื้อไปยังเซลล์อื่นได้

วิธีการจำลองแบบนี้แตกต่างกับวัฏจักรไลโซนิกในระหว่างที่ไวรัสที่ติดเชื้อในเซลล์แทรกตัวเองเข้าไปในดีเอ็นเอของโฮสต์และทำหน้าที่เป็นส่วนที่เฉื่อยของดีเอ็นเอจะทำซ้ำเมื่อเซลล์แบ่งตัวเท่านั้น

แลมด้าฟาจ: วงจรน้ำเหลืองและวงจรไลโซนิก

วัฏจักรไลโซนิกไม่ก่อให้เกิดความเสียหายใด ๆ กับเซลล์โฮสต์ แต่เป็นสถานะแฝงในขณะที่วงจรไลติกส่งผลให้เซลล์ที่ติดเชื้อถูกทำลาย

โดยทั่วไปแล้ววงจร lytic ถือเป็นวิธีการหลักในการจำลองแบบของไวรัสเนื่องจากเป็นเรื่องปกติมากขึ้น นอกจากนี้วัฏจักรไลโซนิกยังสามารถนำไปสู่วัฏจักร lytic เมื่อมีเหตุการณ์การเหนี่ยวนำเช่นการสัมผัสกับแสงอัลตราไวโอเลตซึ่งทำให้ขั้นตอนแฝงนี้เข้าสู่วงจร lytic

ด้วยความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับวัฏจักร lytic นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจได้ดีขึ้นว่าระบบภูมิคุ้มกันตอบสนองต่อการขับไล่ไวรัสเหล่านี้อย่างไรและจะพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ เพื่อเอาชนะโรคไวรัสได้อย่างไร

เพื่อที่จะเรียนรู้วิธีการขัดขวางการจำลองแบบของไวรัสและด้วยเหตุนี้จึงจัดการกับโรคที่เกิดจากไวรัสที่ส่งผลกระทบต่อมนุษย์สัตว์และพืชผลทางการเกษตรกำลังดำเนินการศึกษามากมาย

นักวิทยาศาสตร์หวังว่าวันหนึ่งจะสามารถเข้าใจวิธีหยุดทริกเกอร์ที่เริ่มวงจรการทำลายล้างในไวรัสที่เป็นห่วงสุขภาพ

ลักษณะทั่วไปของวัฏจักร Lithic

การสืบพันธุ์ของไวรัสเป็นที่เข้าใจได้ดีที่สุดโดยการศึกษาไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรียที่เรียกว่าแบคเทอริโอฟาจ (หรือเฟส) วงจรไลติคและวัฏจักรไลโซนิกเป็นกระบวนการสืบพันธุ์พื้นฐานสองขั้นตอนที่ถูกระบุในไวรัส

จากการศึกษาเกี่ยวกับแบคเทอริโอเฟจได้อธิบายวัฏจักรเหล่านี้ วัฏจักร lytic เกี่ยวข้องกับการที่ไวรัสเข้าสู่เซลล์โฮสต์และเข้ายึดครองโมเลกุลที่ทำซ้ำ DNA ของเซลล์เพื่อผลิต DNA ของไวรัสและโปรตีนจากไวรัส ต่อไปนี้เป็นโมเลกุลสองชั้นที่ประกอบกันเป็นเฟสเชิงโครงสร้าง

เมื่อเซลล์โฮสต์มีอนุภาคไวรัสที่ผลิตขึ้นใหม่จำนวนมากอยู่ภายในอนุภาคเหล่านี้จะส่งเสริมการสลายของผนังเซลล์จากภายใน

ด้วยกลไกระดับโมเลกุลของ phage เอนไซม์บางชนิดถูกผลิตขึ้นซึ่งมีความสามารถในการทำลายพันธะที่รักษาผนังเซลล์ซึ่งจะช่วยในการปล่อยไวรัสใหม่

ตัวอย่างเช่น bacteriophage lambda หลังจากติดเชื้อในเซลล์โฮสต์ Escherichia coli โดยปกติจะแทรกข้อมูลทางพันธุกรรมของมันเข้าไปในโครโมโซมของแบคทีเรียและยังคงอยู่ในสถานะเฉยๆ

อย่างไรก็ตามภายใต้สภาวะความเครียดบางอย่างไวรัสสามารถเริ่มทวีคูณและใช้เส้นทาง lytic ได้ ในกรณีนี้จะมีการผลิต phages หลายร้อยเซลล์ ณ จุดนั้นเซลล์แบคทีเรียจะถูกไลเซดและลูกหลานจะถูกปล่อยออกมา

เฟสของวงจร lytic: ตัวอย่าง phage T4

ไวรัสที่เพิ่มจำนวนขึ้นตามวัฏจักรของ lytic เรียกว่าไวรัสที่มีความรุนแรงเนื่องจากมันฆ่าเซลล์ Phage T4 เป็นตัวอย่างจริงที่ได้รับการศึกษามากที่สุดเพื่ออธิบายวัฏจักร lytic ซึ่งประกอบด้วยห้าขั้นตอน

การตรึง / การยึดติดกับเซลล์

T4 phage จะยึดตัวเองกับเซลล์โฮสต์ Escherichia coli ก่อน การผูกนี้ดำเนินการโดยเส้นใยของหางของไวรัสที่มีโปรตีนที่มีความสัมพันธ์กันสูงสำหรับผนังเซลล์ของโฮสต์

สถานที่ที่ไวรัสเกาะติดตัวเองเรียกว่าไซต์ตัวรับแม้ว่ามันจะสามารถติดได้ด้วยแรงกลง่ายๆ

การเจาะ / การเข้ามาของไวรัส

ในการทำให้เซลล์ติดเชื้อไวรัสจะต้องเข้าไปในเซลล์ผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาและผนังเซลล์ก่อน (ถ้ามี) จากนั้นปล่อยสารพันธุกรรม (RNA หรือ DNA) เข้าสู่เซลล์

ในกรณีของ phage T4 หลังจากจับกับเซลล์โฮสต์แล้วเอนไซม์จะถูกปล่อยออกมาซึ่งทำให้ไซต์บนผนังเซลล์ของโฮสต์อ่อนแอลง

จากนั้นไวรัสจะฉีดสารพันธุกรรมคล้ายกับเข็มฉีดยากดทับเซลล์ผ่านจุดอ่อนในผนังเซลล์

การจำลองแบบ / การสังเคราะห์โมเลกุลของไวรัส

กรดนิวคลีอิกของไวรัสใช้เครื่องจักรของเซลล์เจ้าบ้านในการผลิตส่วนประกอบของไวรัสจำนวนมากทั้งสารพันธุกรรมและโปรตีนของไวรัสซึ่งประกอบด้วยส่วนโครงสร้างของไวรัส

ในกรณีของไวรัส DNA DNA จะถ่ายทอดตัวเองไปยังโมเลกุลของ Messenger RNA (mRNA) ซึ่งจะถูกใช้เพื่อสั่งการไรโบโซมของเซลล์ โพลีเปปไทด์ (โปรตีน) ของไวรัสตัวแรกที่ผลิตขึ้นเพื่อตอบสนองการทำงานของการทำลายดีเอ็นเอของเซลล์ที่ติดเชื้อ

ในรีโทรไวรัส (ซึ่งฉีดสายอาร์เอ็นเอ) เอนไซม์เฉพาะที่เรียกว่า reverse transcriptase จะถ่ายทอดอาร์เอ็นเอของไวรัสไปยัง DNA ซึ่งจะถูกถ่ายทอดกลับไปยัง mRNA

ในกรณีของ phage T4 DNA ของแบคทีเรีย E. coli จะถูกปิดใช้งานและจากนั้น DNA ของจีโนมของไวรัสจะเข้ายึดครองและ DNA ของไวรัสจะสร้าง RNA ของนิวคลีโอไทด์ในเซลล์โฮสต์โดยใช้เอนไซม์ของเซลล์โฮสต์

การประกอบอนุภาคของไวรัส

หลังจากมีการผลิตสำเนาส่วนประกอบของไวรัสหลายชุด (กรดนิวคลีอิกและโปรตีน) พวกมันจะรวมตัวกันเพื่อสร้างไวรัสทั้งหมด

ในกรณีของ T4 phage โปรตีนที่เข้ารหัสโดย phage DNA จะทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ที่ร่วมมือในการสร้าง phage ใหม่

เมแทบอลิซึมของโฮสต์ทั้งหมดมุ่งไปที่การผลิตโมเลกุลของไวรัสส่งผลให้เซลล์เต็มไปด้วยไวรัสตัวใหม่และไม่สามารถควบคุมได้อีก

การสลายเซลล์ที่ติดเชื้อ

หลังจากการรวมตัวของอนุภาคไวรัสใหม่แล้วเอนไซม์จะถูกผลิตขึ้นเพื่อทำลายผนังของเซลล์แบคทีเรียจากภายในและช่วยให้สามารถเข้าสู่ของเหลวจากสภาพแวดล้อมนอกเซลล์ได้

ในที่สุดเซลล์จะเต็มไปด้วยของเหลวและระเบิด (lysis) ดังนั้นชื่อของมัน ไวรัสตัวใหม่ที่ปล่อยออกมาสามารถแพร่เชื้อไปยังเซลล์อื่น ๆ ได้จึงเริ่มกระบวนการอีกครั้ง

อ้างอิง

Brooker, R. (2011). แนวคิดเกี่ยวกับพันธุศาสตร์ (ฉบับที่ 1) การศึกษาของ McGraw-Hill
Campbell, N. & Reece, J. (2005). ชีววิทยา (2nd ed.) Pearson Education.
Engelkirk, P. & Duben-Engelkirk, J. (2010). จุลชีววิทยาสำหรับวิทยาศาสตร์สุขภาพของเบอร์ตัน (ฉบับที่ 9) Lippincott Williams และ Wilkins
Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , Amon, A. & Martin, K. (2016) ชีววิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 8). WH Freeman และ บริษัท
Malacinski, G. (2548). Essentials of Molecular Biology (4th ed.). การเรียนรู้ของ Jones & Bartlett
Russell, P. , Hertz, P. & McMillan, B. (2016). ชีววิทยา: วิทยาศาสตร์ไดนามิก (ฉบับที่ 4) การเรียนรู้ Cengage
Solomon, E. , Berg, L. & Martin, D. (2004). ชีววิทยา (7th ed.) Cengage Learning.

วงจรลิทิก: เฟสและตัวอย่างจริง - ชีววิทยา - 2026