溶源循环-定义、结构和步骤


介绍

病毒是极其微小的生物体,被认为是生物和非生物之间的桥梁。它们是导致其他生物体感染的微观病原体。通常,病毒自身不具备任何代谢机制来进行生命过程,而是依赖于其他被称为宿主的生物体来生存和繁殖。

病毒是否应该被认为是活生物体一直是一个有争议的问题。病毒在宿主体外是非生物的,被称为病毒颗粒。在本主题中,我们将讨论病毒的复制、溶源循环及其意义。

图:各种类型的病毒

病毒复制 - 概述

复制是病毒利用宿主细胞机制在其内部大量繁殖并产生自身副本的过程。复制结束后,宿主细胞可能受损,也可能不受损。病毒可以通过两种途径繁殖,它们是:

  • 裂解循环

  • 溶源循环

有些病毒可能会采用这两种途径来繁殖自身,而另一些病毒可能只使用裂解循环。

在裂解循环中,病毒首先附着在宿主细胞上,并将自身的遗传物质(可以是DNA或RNA)注入其中。然后,遗传物质利用宿主细胞机制翻译蛋白质。之后,它们组装所有部分,裂解宿主细胞,并传播到另一个宿主以继续其生命周期。

在溶源循环中,病毒不会杀死其宿主,而是通过产生前噬菌体将其DNA整合到宿主基因组中,随着宿主基因组的复制,病毒DNA也随之繁殖并传递到子代宿主细胞,循环继续。现在我们将详细讨论溶源循环。

溶源循环

  • 在这种途径中,细菌病毒(更广为人知的噬菌体)附着在宿主细菌细胞上,并将自身的遗传物质注入细菌中。当细菌进行细胞分裂时,它将进行复制,病毒DNA也会如此。

  • 病毒DNA通过与细菌DNA复制相同的化学反应进行复制。不会对宿主细胞造成任何损害,因为病毒DNA搭乘细菌的“顺风车”。通过这种过程产生的病毒DNA数量太少,病毒基因组不会像裂解生命周期那样接管细菌的机制。

  • 通过这种途径,病毒可以在不消耗自身能量和努力的情况下繁殖其DNA,因为病毒基因组与细菌基因组一起复制。

  • 病毒会保持这种状态,直到遇到有利条件,此时病毒会转向裂解阶段。

  • 在这个阶段,病毒DNA被转录成mRNA,然后翻译成可以携带病毒DNA离开宿主细胞的蛋白质外壳。当宿主细胞充满包裹在病毒蛋白衣壳中的病毒时,这种超载会裂解细胞,释放病毒颗粒去感染其他细菌。

溶源循环中涉及的步骤

步骤一:吸附和侵入

  • 此步骤与病毒生命周期的裂解阶段非常相似。在此步骤中,病毒附着在宿主细菌细胞的表面。

  • 这种附着非常特异,是由病毒表面存在的配体介导的,这些配体与细菌表面的特异性受体结合。

  • 一旦附着在表面,病毒就会将其遗传物质注入宿主细胞的细胞质中。

  • 一段病毒DNA被整合到宿主中;这导致前噬菌体的形成。此步骤将感染性前噬菌体转化为非感染性前噬菌体。

步骤二:复制

  • 一旦整合到宿主基因组中,前噬菌体就会与宿主基因组一起复制。

  • 有时会发生前噬菌体从宿主基因组中排除的情况,在这种情况下,病毒进入裂解循环并导致宿主细胞破坏

  • 通常,随着宿主细胞分裂,前噬菌体将从一代传到下一代传递到子细胞。

  • 复制持续进行,病毒颗粒保持休眠状态,直到某些物理应激因素(如化学物质、低营养物质和紫外线辐射)导致溶源阶段向裂解阶段转变。

  • 一旦转变发生,DNA就会被转录成mRNA,然后翻译成病毒蛋白。这会导致病毒颗粒的合成和组装,然后通过破坏宿主膜从宿主细胞中释放出来。

  • 现在,这些新的病毒颗粒可以自由地感染其他细菌。

溶源循环或溶源性的意义

  • 溶源循环也称为温和性阶段,它通过一种称为特异性转导的方法作为基因转移的媒介。

  • 它有助于重组,因为裂解释放的新噬菌体颗粒将以前的细菌DNA传递到新的宿主。

  • 这是细菌之间基因转移最常见的方法之一。

结论

细菌病毒也称为噬菌体,它们通过裂解循环或溶源循环或两者兼而有之进行复制。在溶源循环中,病毒将其DNA整合到宿主基因组中,并形成称为前噬菌体的结构。这种前噬菌体与宿主基因组一起复制,并从一代传到下一代。

前噬菌体保持休眠状态,并且是温和的,因为它们不会对宿主细胞造成损害,但在有利条件下会切换到裂解阶段,打开宿主细胞并准备感染新的细菌。对这种复制循环的研究揭示了某些药物的用途和开发,这些药物可以阻止病毒发展的途径。

更新于:2023年5月17日

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