溶源迴圈-定義、結構和步驟


介紹

病毒是極其微小的生物體,被認為是生物和非生物之間的橋樑。它們是導致其他生物體感染的微觀病原體。通常,病毒自身不具備任何代謝機制來進行生命過程,而是依賴於其他被稱為宿主的生物體來生存和繁殖。

病毒是否應該被認為是活生物體一直是一個有爭議的問題。病毒在宿主體外是非生物的,被稱為病毒顆粒。在本主題中,我們將討論病毒的複製、溶源迴圈及其意義。

圖:各種型別的病毒

病毒複製 - 概述

複製是病毒利用宿主細胞機制在其內部大量繁殖併產生自身副本的過程。複製結束後,宿主細胞可能受損,也可能不受損。病毒可以透過兩種途徑繁殖,它們是:

  • 裂解迴圈

  • 溶源迴圈

有些病毒可能會採用這兩種途徑來繁殖自身,而另一些病毒可能只使用裂解迴圈。

在裂解迴圈中,病毒首先附著在宿主細胞上,並將自身的遺傳物質(可以是DNA或RNA)注入其中。然後,遺傳物質利用宿主細胞機制翻譯蛋白質。之後,它們組裝所有部分,裂解宿主細胞,並傳播到另一個宿主以繼續其生命週期。

在溶源迴圈中,病毒不會殺死其宿主,而是透過產生前噬菌體將其DNA整合到宿主基因組中,隨著宿主基因組的複製,病毒DNA也隨之繁殖並傳遞到子代宿主細胞,迴圈繼續。現在我們將詳細討論溶源迴圈。

溶源迴圈

  • 在這種途徑中,細菌病毒(更廣為人知的噬菌體)附著在宿主細菌細胞上,並將自身的遺傳物質注入細菌中。當細菌進行細胞分裂時,它將進行復制,病毒DNA也會如此。

  • 病毒DNA透過與細菌DNA複製相同的化學反應進行復制。不會對宿主細胞造成任何損害,因為病毒DNA搭乘細菌的“順風車”。透過這種過程產生的病毒DNA數量太少,病毒基因組不會像裂解生命週期那樣接管細菌的機制。

  • 透過這種途徑,病毒可以在不消耗自身能量和努力的情況下繁殖其DNA,因為病毒基因組與細菌基因組一起復制。

  • 病毒會保持這種狀態,直到遇到有利條件,此時病毒會轉向裂解階段。

  • 在這個階段,病毒DNA被轉錄成mRNA,然後翻譯成可以攜帶病毒DNA離開宿主細胞的蛋白質外殼。當宿主細胞充滿包裹在病毒蛋白衣殼中的病毒時,這種超載會裂解細胞,釋放病毒顆粒去感染其他細菌。

溶源迴圈中涉及的步驟

步驟一:吸附和侵入

  • 此步驟與病毒生命週期的裂解階段非常相似。在此步驟中,病毒附著在宿主細菌細胞的表面。

  • 這種附著非常特異,是由病毒表面存在的配體介導的,這些配體與細菌表面的特異性受體結合。

  • 一旦附著在表面,病毒就會將其遺傳物質注入宿主細胞的細胞質中。

  • 一段病毒DNA被整合到宿主中;這導致前噬菌體的形成。此步驟將感染性前噬菌體轉化為非感染性前噬菌體。

步驟二:複製

  • 一旦整合到宿主基因組中,前噬菌體就會與宿主基因組一起復制。

  • 有時會發生前噬菌體從宿主基因組中排除的情況,在這種情況下,病毒進入裂解迴圈並導致宿主細胞破壞

  • 通常,隨著宿主細胞分裂,前噬菌體將從一代傳到下一代傳遞到子細胞。

  • 複製持續進行,病毒顆粒保持休眠狀態,直到某些物理應激因素(如化學物質、低營養物質和紫外線輻射)導致溶源階段向裂解階段轉變。

  • 一旦轉變發生,DNA就會被轉錄成mRNA,然後翻譯成病毒蛋白。這會導致病毒顆粒的合成和組裝,然後透過破壞宿主膜從宿主細胞中釋放出來。

  • 現在,這些新的病毒顆粒可以自由地感染其他細菌。

溶源迴圈或溶源性的意義

  • 溶源迴圈也稱為溫和性階段,它透過一種稱為特異性轉導的方法作為基因轉移的媒介。

  • 它有助於重組,因為裂解釋放的新噬菌體顆粒將以前的細菌DNA傳遞到新的宿主。

  • 這是細菌之間基因轉移最常見的方法之一。

結論

細菌病毒也稱為噬菌體,它們透過裂解迴圈或溶源迴圈或兩者兼而有之進行復制。在溶源迴圈中,病毒將其DNA整合到宿主基因組中,並形成稱為前噬菌體的結構。這種前噬菌體與宿主基因組一起復制,並從一代傳到下一代。

前噬菌體保持休眠狀態,並且是溫和的,因為它們不會對宿主細胞造成損害,但在有利條件下會切換到裂解階段,開啟宿主細胞並準備感染新的細菌。對這種複製迴圈的研究揭示了某些藥物的用途和開發,這些藥物可以阻止病毒發展的途徑。

更新於:2023年5月17日

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