Virionu veidošanās process sastāv no posmiem. Vīrusu un šūnu mijiedarbība
SATURS
Kontroles jautājumi:
1. DNS genoma vīrusu reprodukcija: galvenie posmi, vairošanās pazīmes…………………………………………………………………………… 3
2. Vīrusu vairošanās pazīmes dzīvās sistēmās: laboratorijas dzīvnieki, cāļu embriji, šūnu kultūras………………………………………………..… ……16
3. Uzdevums................................................. ...................................................... ........ ...20
Atsauces……………………………………………………………………………………………
1. DNS genoma vīrusu reprodukcija: galvenie posmi, vairošanās pazīmes
Vīrusu pavairošana
Vīrusu reprodukcijas procesu var iedalīt divās fāzēs. Pirmā fāze aptver notikumus, kas izraisa vīrusa adsorbciju un iekļūšanu šūnā, tā iekšējās sastāvdaļas atbrīvošanu un tā modifikāciju tādā veidā, ka tas spēj izraisīt infekciju. Attiecīgi pirmajā fāzē ietilpst trīs posmi: 1) vīrusa adsorbcija uz šūnām; 2) vīrusa iekļūšana šūnās; 3) vīrusa noņemšana šūnā. Šo posmu mērķis ir nodrošināt vīrusa nogādāšanu atbilstošās šūnu struktūrās un tā iekšējās sastāvdaļas atbrīvošanu no aizsargājošajām membrānām. Kad šis mērķis ir sasniegts, sākas otrā reprodukcijas fāze, kuras laikā tiek ekspresēts vīrusa genoms. Šajā fāzē ietilpst šādi posmi: 1) transkripcija, 2) ziņotāja RNS translācija, 3) genoma replikācija, 4) vīrusu komponentu montāža. Pēdējais reprodukcijas posms ir vīrusa atbrīvošanās no šūnas.
Pirmā reprodukcijas fāze.
I. Virionu adsorbcija uz šūnas virsmas.
Vīrusa mijiedarbība ar šūnu sākas ar adsorbcijas procesu, t.i., vīrusa daļiņu piesaisti šūnas virsmai. Adsorbcijas process ir iespējams atbilstošu receptoru klātbūtnē uz šūnas virsmas un vielu “atpazīšanas” uz vīrusa virsmas. Paši sākotnējie adsorbcijas procesi pēc būtības ir nespecifiski, un to pamatā var būt pozitīvi un negatīvi lādētu grupu elektrostatiskā mijiedarbība uz vīrusa un šūnas virsmas. Tomēr šūnu receptoru atpazīšana ar vīrusu proteīniem, kas noved pie vīrusa daļiņas pievienošanās šūnai, ir ļoti specifisks process. Proteīnus uz vīrusa virsmas, kas atpazīst noteiktas grupas uz šūnas plazmas membrānas un izraisa vīrusa daļiņu pievienošanos tām, sauc par piesaistes proteīniem.
Vīrusi izmanto receptorus, kas paredzēti, lai šūnā nonāktu tās dzīvībai nepieciešamās vielas: barības vielas, hormoni, augšanas faktori utt. Receptoriem var būt dažāda ķīmiskā būtība un tie var būt olbaltumvielas, olbaltumvielu un lipīdu ogļhidrātu sastāvdaļa, lipīdi. Gripas vīrusu un paramiksovīrusu receptori ir sialskābe glikoproteīnu un glikolipīdu (gangliozīdu) sastāvā, rabdovīrusiem un reovīrusiem - arī ogļhidrātu sastāvdaļa proteīnu un lipīdu sastāvā, pikornavīrusiem un adenovīrusiem - proteīni, dažiem vīrusiem - lipīdu sastāvā. . Specifiskiem receptoriem ir nozīme ne tikai vīrusa daļiņas piestiprināšanā pie šūnas virsmas. Tie nosaka vīrusa daļiņas tālāko likteni, tās intracelulāro transportēšanu un nogādāšanu noteiktās citoplazmas un kodola zonās, kur vīruss spēj ierosināt infekcijas procesu. Vīruss var pievienoties arī nespecifiskiem receptoriem un pat iekļūt šūnā, bet tikai pieķeršanās konkrētam receptoram novedīs pie infekcijas.
Vīrusa daļiņas pieķeršanās šūnas virsmai sākotnēji notiek, veidojot vienotu saiti starp vīrusa daļiņu un receptoru. Tomēr šāda piesaiste ir trausla, un vīrusa daļiņa var viegli atdalīties no šūnas virsmas - atgriezeniska adsorbcija. Lai notiktu neatgriezeniska adsorbcija, starp vīrusa daļiņu un daudzām receptoru molekulām jāparādās vairākām saitēm, t.i., jānotiek stabilai daudzvērtīgai piesaistei. Šūnu receptoru molekulu skaits adsorbcijas vietās var sasniegt pat 3000. Stabila vīrusa daļiņas saistīšanās ar šūnas virsmu daudzvērtīgas piesaistes rezultātā notiek, pateicoties receptoru molekulu brīvai kustībai plazmas membrānas lipīdu divslānī. , ko nosaka proteīna-lipīdu slāņa mobilitāte, “plūstamība”. Lipīdu plūstamības palielināšanās ir viens no agrākajiem notikumiem vīrusa mijiedarbībā ar šūnu, kā rezultātā vīrusa saskares vietā ar šūnas virsmu veidojas receptoru lauki un vīrusa daļiņa stabili pieķeras pie šūnas. radušās grupas.
Specifisko receptoru skaits uz šūnas virsmas svārstās no 104 līdz 105 uz vienu šūnu. Dažu vīrusu receptori var atrasties tikai ierobežotā saimniekšūnu komplektā, un tas var noteikt organisma jutību pret konkrēto vīrusu. Piemēram, pikornavīrusi adsorbējas tikai primātu šūnās. Citu vīrusu receptori, gluži pretēji, ir plaši pārstāvēti dažādu sugu šūnu virsmā, piemēram, ortomiksovīrusu un paramiksovīrusu receptori, kas ir sialilu saturoši savienojumi. Tāpēc šiem vīrusiem ir salīdzinoši plašs šūnu klāsts, uz kurām var notikt vīrusu daļiņu adsorbcija. Ļoti plaša saimnieku loka šūnām ir receptori vairākiem togavīrusiem: šie vīrusi var adsorbēt un inficēt gan mugurkaulnieku, gan bezmugurkaulnieku šūnas.
II. Vīrusa iekļūšana šūnā.
Vēsturiski pastāvēja ideja par diviem alternatīviem mehānismiem dzīvnieku vīrusu iekļūšanai šūnās - ar viropeksi (endocitozi) un vīrusu un šūnu membrānu saplūšanu. Taču abi šie mehānismi viens otru neizslēdz, bet gan papildina.
Termins “viropeksis” nozīmē, ka vīrusa daļiņa nonāk citoplazmā plazmas membrānas daļas invaginācijas rezultātā un vakuolas veidošanās rezultātā, kurā atrodas vīrusa daļiņa.
Receptoru endocitoze. Viropexis ir īpašs receptoru vai adsorbcijas endocitozes gadījums. Šis process ir kopīgs mehānisms, caur kuru šūnā nonāk uztura un regulējošie proteīni, hormoni, lipoproteīni un citas vielas no ārpusšūnu šķidruma. Receptoru endocitoze notiek specializētos plazmas membrānas apgabalos, kur citoplazmas pusē ir speciālas bedres, kas pārklātas ar īpašu proteīnu ar lielu molekulmasu - klatrīnu. Bedres apakšā ir specifiski receptori. Bedrītes nodrošina ātru invagināciju un ar klatrīnu pārklātu intracelulāru vakuolu veidošanos. Vielas iekļūšanas šūnā pusperiods ar šo mehānismu nepārsniedz 10 minūtes no adsorbcijas brīža. Vienā minūtē izveidojušos vakuolu skaits sasniedz vairāk nekā 2000. Tādējādi receptoru endocitoze ir labi koordinēts mehānisms, kas nodrošina svešu vielu ātru iekļūšanu šūnā.
Pārklātās vakuolas saplūst ar citām, lielākām citoplazmas vakuolām, veidojot receptorus saturošus receptorus, bet ne klatrīnu, kas savukārt saplūst ar lizosomām. Tādā veidā olbaltumvielas, kas nonāk šūnā, parasti tiek transportētas uz lizosomām, kur tās tiek sadalītas aminoskābēs; tie var apiet lizosomas un uzkrāties citās šūnas daļās nesadalītā veidā. Alternatīva receptoru endocitozei ir šķidrā endocitoze, kad invaginācija nenotiek specializētās membrānas zonās. Lielākā daļa apvalkoto un neapvalkoto dzīvnieku vīrusu iekļūst šūnā, izmantojot receptoru endocitozes mehānismu. Endocitoze nodrošina vīrusa daļiņas intracelulāro transportēšanu endocītiskajā vakuolā, jo vakuola var pārvietoties jebkurā virzienā un saplūst ar šūnu membrānām (ieskaitot kodola membrānu), atbrīvojot vīrusa daļiņu attiecīgajās intracelulārajās vietās. Tādā veidā, piemēram, kodolvīrusi nonāk kodolā, bet reovīrusi – lizosomās. Tomēr vīrusa daļiņas, kas iekļuvušas šūnā, atrodas vakuolā, un tās atdala no citoplazmas ar tās sieniņām. Viņiem ir jāiziet vairāki posmi, lai tie varētu izraisīt infekcijas procesu.
Vīrusu un šūnu membrānu saplūšana. Lai vīrusa iekšējā sastāvdaļa varētu iziet cauri šūnas membrānai, vīruss izmanto membrānas saplūšanas mehānismu. Apvalku saturošos vīrusos saplūšanu izraisa vīrusa saplūsmes proteīna punktveida mijiedarbība ar šūnas membrānas lipīdiem, kā rezultātā vīrusa lipoproteīna apvalks integrējas ar šūnas membrānu, un vīrusa iekšējā sastāvdaļa parādās tās otrā pusē. pusē. Vīrusos bez apvalka viens no virsmas proteīniem mijiedarbojas arī ar šūnu membrānu lipīdiem, izraisot iekšējā komponenta izeju caur membrānu. Lielākā daļa dzīvnieku vīrusu nonāk citozolā no receptosomas.
Ja endocitozes laikā vīrusa daļiņa ir pasīva pasažiere, tad saplūšanas laikā tā kļūst par aktīvo procesa dalībnieku. Sapludinātais proteīns ir viens no tā virsmas proteīniem. Līdz šim šis proteīns ir identificēts tikai paramiksovīrusos un ortomiksovīrusos. Paramiksovīrusos šis proteīns (P proteīns) ir viens no diviem glikoproteīniem, kas atrodas uz vīrusa daļiņas virsmas. Sapludinātā proteīna funkciju gripas vīrusā veic mazā hemaglutinējošā apakšvienība.
Paramiksovīrusi inducē membrānas saplūšanu pie neitrāla pH, un šo vīrusu iekšējā sastāvdaļa var iekļūt šūnā tieši caur plazmas membrānu. Tomēr lielākā daļa apvalkoto un neapvalkoto vīrusu izraisa membrānas saplūšanu tikai pie zemām pH vērtībām no 5,0 līdz 5,75. Ja šūnām pievieno vājas bāzes (amonija hlorīdu, hlorokvīnu u.c.), kas paaugstina pH endocītu vakuolos līdz 6,0, membrānas saplūšana nenotiek, vīrusu daļiņas paliek vakuolos, un infekcijas process nenotiek. Membrānas saplūšanas stingrā atkarība no pH vērtībām ir saistīta ar vīrusu saplūšanas proteīnu konformācijas izmaiņām.
Lizosomai vienmēr ir zema pH vērtība (4,9). Endocītu vakuolā (receptosomā) paskābināšanos rada no ATP atkarīgs “protonu sūknis” uz šūnas virsmas pārklājuma vakuola veidošanās laikā. Endocītu vakuola paskābināšanai ir liela nozīme fizioloģiskajiem ligandiem, kas nonāk šūnā, jo zems pH veicina liganda disociāciju no receptora un receptoru pārstrādi.
Tas pats mehānisms, kas ir vīrusu un šūnu membrānu saplūšanas pamatā, nosaka vīrusa izraisītu hemolīzi un blakus esošo šūnu plazmas membrānu saplūšanu, veidojot daudzkodolu šūnas, simpplastus un sincitijas. Vīrusi izraisa divu veidu šūnu saplūšanu: 1) “saplūšanu no ārpuses” un 2) “saplūšanu no iekšpuses”. “Saplūšana no ārpuses” notiek pie lielas infekcijas biežuma un tiek konstatēta pirmajās stundās pēc inficēšanās. Šāda veida saplūšanu, kas aprakstīta paramiksovīrusiem, izraisa inficējošā vīrusa proteīni, un tam nav nepieciešama vīrusu komponentu intracelulāra sintēze. Turpretim “saplūšana no iekšpuses” notiek ar nelielu infekciju skaitu, tiek atklāta salīdzinoši vēlīnās infekcijas procesa stadijās, un to izraisa tikko sintezēti vīrusu proteīni. “Saplūšana no iekšpuses” ir aprakstīta daudziem vīrusiem: herpes vīrusiem, onkovīrusiem, lēnu infekciju patogēniem utt. Šāda veida saplūšanu izraisa tie paši vīrusa glikoproteīni, kas nodrošina vīrusa iekļūšanu šūnā.
III. Izģērbšanās - vīrusa deproteinizācija
Vīrusu daļiņām, kas iekļuvušas šūnā, ir jāizģērbjas, lai izraisītu infekcijas procesu. Izģērbšanās mērķis ir noņemt vīrusu aizsargplēves, kas novērš vīrusa genoma ekspresiju. Izģērbšanās rezultātā tiek atbrīvota vīrusa iekšējā sastāvdaļa, kas var izraisīt infekcijas procesu. Izģērbšanos pavada vairākas raksturīgas pazīmes: vīrusa daļiņas sadalīšanās rezultātā izzūd infekciozā aktivitāte, dažos gadījumos parādās jutība pret nukleāzēm, rodas rezistence pret antivielu neitralizējošu iedarbību, un, lietojot numuru, tiek zaudēta fotosensitivitāte. no narkotikām.
Izģērbšanās galaprodukti ir serdeņi, nukleokapsīdi vai nukleīnskābes. Attiecībā uz vairākiem vīrusiem ir pierādīts, ka izģērbšanās produkts nav kailas nukleīnskābes, bet gan nukleīnskābes, kas saistītas ar iekšējo vīrusa proteīnu. Piemēram, pikornavīrusu galaprodukts ir RNS, kas kovalenti saistīta ar VPg proteīnu; adenovīrusu galaprodukts ir DNS, kas kovalenti saistīta ar kādu no iekšējiem vīrusa proteīniem.
Dažos gadījumos vīrusu spēju izraisīt infekcijas procesu nosaka iespēja tos izģērbties noteiktās sistēmas šūnā. Tādējādi šis posms ir viens no posmiem, kas ierobežo infekciju.
Vairāku vīrusu izģērbšanās notiek specializētās vietās šūnas iekšienē (lizosomas, Golgi aparāta struktūras, perinukleārā telpa, kodola poras uz kodola membrānas). Kad vīrusu un šūnu membrānas saplūst, iekļūšana šūnā tiek apvienota ar izģērbšanos.
Izģērbšanās un intracelulārais transports ir savstarpēji saistīti procesi: ja tiek traucēta pareiza intracelulārā transportēšana uz izģērbšanās vietām, vīrusa daļiņa nokļūst lizosomā un tiek iznīcināta lizosomu enzīmu ietekmē.
Otrā reprodukcijas fāze .
I. Transkripcija.
Transkripcija tiek veikta, izmantojot īpašu enzīmu - RNS polimerāzi, kas saista nukleotīdus, veidojot 3-5´ fosfodiestera tiltus. Šī saistīšanās notiek tikai DNS veidnes klātbūtnē.
Transkripcijas produkti šūnā ir mRNS. Pati šūnu DNS, kas ir ģenētiskās informācijas nesēja, nevar tieši programmēt proteīnu sintēzi. Ģenētiskās informācijas pārnešanu no DNS uz ribosomām veic RNS kurjers. Tas ir molekulārās bioloģijas centrālās dogmas pamatā, kas izteikta ar šādu formulu:
DNS - transkripcija - RNS - translācija - proteīns,
kur bultiņas parāda ģenētiskās informācijas nodošanas virzienu.
Ģenētiskās informācijas ieviešana vīrusos. Vīrusa genoma stratēģija attiecībā uz mRNS sintēzi dažādiem vīrusiem ir atšķirīga. DNS vīrusos mRNS tiek sintezēts uz vienas DNS virknes veidnes. Ģenētiskās informācijas pārsūtīšanas formula ir tāda pati kā šūnā:
DNS - transkripcija - RNS - translācija - proteīns.
DNS vīrusi, kas vairojas kodolā, transkripcijai izmanto šūnu polimerāzi. Šie vīrusi ietver papovavīrusus, adenovīrusus un herpes vīrusus. DNS vīrusi, kas vairojas citoplazmā, nevar izmantot šūnu enzīmu, kas atrodas kodolā. To genoma transkripciju veic vīrusam specifisks enzīms - DNS polimerāze, kas iekļūst šūnā kā daļa no vīrusa. Šie vīrusi ietver baku vīrusus un iridovīrusus.
Fermenti, kas pārraksta vīrusa genomu. Vairāku DNS saturošu vīrusu transkripcija - papovavīrusi, adenovīrusi, herpes vīrusi, parvovīrusi, hepadnavīrusi. To veic šūnas kodolā, un šajā procesā plaši tiek izmantoti šūnu transkripcijas mehānismi - transkripcijas enzīmi un tālāka transkriptu modifikācija. Šo vīrusu transkripciju veic šūnu RNS polimerāze II, enzīms, kas transkribē šūnu genomu. Tomēr īpaša adenovīrusa transkriptu grupa tiek sintezēta, izmantojot citu šūnu enzīmu - RNS polimerāzi III. Divās citās DNS saturošo dzīvnieku vīrusu ģimenēs, baku vīrusos un iridovīrusos, transkripcija notiek citoplazmā. Tā kā citoplazmā nav šūnu polimerāzes, šo vīrusu transkripcijai nepieciešams īpašs vīrusa enzīms - vīrusa RNS polimerāze. Šis enzīms ir strukturāls vīrusu proteīns.
Transkripcijas regulēšana. Vīrusa genoma transkripcija tiek stingri regulēta visā infekcijas ciklā. Regulēšanu veic gan šūnu, gan vīrusu specifiski mehānismi. Dažos vīrusos, galvenokārt DNS saturošajos, ir trīs transkripcijas periodi - ļoti agri, agri un vēlu. Šie vīrusi ietver baku vīrusus, herpes vīrusus, papovavīrusus un adenovīrusus. Īpaši agrīnas un agrīnas transkripcijas rezultātā īpaši agrīnie un agrīnie gēni tiek selektīvi nolasīti, veidojot īpaši agrīnas vai agrīnas mRNS. Vēlīnās transkripcijas laikā tiek nolasīta cita vīrusa genoma daļa, vēlīnie gēni, radot vēlīnās mRNS. Vēlo gēnu skaits parasti pārsniedz agrīno gēnu skaitu. Daudzi ļoti agri gēni ir gēni nestrukturālajiem proteīniem – enzīmiem un vīrusa genoma transkripcijas un replikācijas regulatoriem. Turpretim vēlīnie gēni parasti ir strukturālo proteīnu gēni. Parasti vēlīnā transkripcija nolasa visu genomu, bet pārsvarā ir vēlīnā gēnu transkripcija.
Kodolvīrusu transkripciju regulējošs faktors ir transkriptu transportēšana no kodola uz citoplazmu, uz mRNS funkcionēšanas vietu – polisomām.
Īpaši agrīnas herpes vīrusu transkripcijas produkts ir A proteīni. Viena vai vairāku no tām funkcija ir nepieciešama nākamās gēnu grupas, kas kodē P proteīnus, transkripcijai. Savukārt P proteīni ieslēdz pēdējās vēlo gēnu grupas, kas kodē U proteīnus, transkripciju. Šo regulēšanas veidu sauc par "kaskādi".
II. Raidījums.
Šis ir process, kurā mRNS ietvertā ģenētiskā informācija tiek pārvērsta noteiktā aminoskābju secībā sintezētajos vīrusa specifiskajos proteīnos. Olbaltumvielu sintēze šūnā notiek mRNS translācijas rezultātā uz ribosomām. Ribosomās informācijas plūsma (mRNS) saplūst ar aminoskābju plūsmu, kas nes pārneses RNS (tRNS). Šūnā ir liels skaits dažādu tRNS. Katrai aminoskābei ir jābūt savai tRNS.
tRNS molekula ir vienpavediena RNS ar sarežģītu kļavas lapas formas struktūru.
Specifiskas tRNS un aminoskābes saistīšanu veic enzīms aminoacilsintetāze. Viens tRNS gals saistās ar aminoskābi, bet otrs ar mRNS nukleotīdiem, ar kuriem tie ir komplementāri. Trīs nukleotīdi uz mRNS kodē vienu aminoskābi un tiek saukti par “tripletu” vai “kodonu”, un trīs komplementārie nukleotīdi uz tRNS tiek saukti par “antikodonu”.
Transkripcijas process sastāv no trim fāzēm: pagarinājuma uzsākšana, izbeigšana.
Tulkošanas uzsākšana ir viskritiskākais posms tulkošanas procesā, kura pamatā ir mRNS atpazīšana ribosomā un saistīšanās ar tās īpašajiem reģioniem. Ribosoma atpazīst mRNS caur vāciņu 5′ galā un slīd uz 3′ galu, līdz tā sasniedz iniciācijas kodonu, kas sāk translāciju. Eikariotu šūnā iniciācijas kodoni ir AUG (adenīna, uracila, guanīna) kodoni, kas kodē metionīnu. Visu polipeptīdu ķēžu sintēze sākas ar metionīnu. Īpaša vīrusa un RNS atpazīšana ar ribosomu tiek veikta vīrusam specifisku iniciatora faktoru dēļ.
Pirmkārt, mazā ribosomu apakšvienība saistās ar mRNS. MRNS komplekss ar mazo ribosomu apakšvienību ir savienots ar citiem komponentiem, kas nepieciešami translācijas uzsākšanai. Tās ir vairākas olbaltumvielu molekulas, ko sauc par "iniciatora faktoriem". Ir vismaz trīs no tiem prokariotu šūnā un vairāk nekā deviņi eikariotu šūnā. Iniciatora faktori nosaka specifisku mRNS atpazīšanu no ribosomas. Rezultātā veidojas komplekss, kas nepieciešams tulkošanas uzsākšanai, ko sauc par “iniciācijas kompleksu”. Iniciācijas kompleksā ietilpst: mRNS; maza ribosomu apakšvienība; aminoacil-tRNS, kas satur iniciatora aminoskābi; ierosinošie faktori; vairākas GTP (guanozīna trifosfāta) molekulas.
Ribosomā informācijas plūsma saplūst ar aminoskābju plūsmu. Aminoacil-tRNS iekļūšana lielās ribosomas apakšvienības A centrā ir atpazīšanas sekas, un tās antikodons mijiedarbojas ar mRNS kodonu, kas atrodas mazajā ribosomu apakšvienībā. Kad mRNS pārvieto vienu kodonu, tRNS tiek pārnesta uz peptidilcentru (P-centru), un tā aminoskābe pievienojas iniciatora aminoskābei, veidojot pirmo peptīda saiti. Aminoskābju nesaturošā tRNS atstāj ribosomu un atkal var darboties specifisku aminoskābju transportēšanā. Tās vietā no A centra uz P centru tiek pārnesta jauna tRNS, un veidojas jauna peptīdu saite. A centrā parādās brīvs mRNS kodons, kuram uzreiz pievienojas atbilstošā tRNS, un augošajai polipeptīdu ķēdei tiek pievienotas jaunas aminoskābes.
Translācijas pagarināšana ir polipeptīdu ķēdes pagarināšanas, palielināšanas process, kura pamatā ir jaunu aminoskābju pievienošana, izmantojot peptīdu saiti. MRNS virkne tiek pastāvīgi izvilkta caur ribosomu, un tajā esošā ģenētiskā informācija tiek “atkodēta”. Bieži vien mRNS vienlaikus darbojas vairākās ribosomās, no kurām katra sintezē vienu un to pašu polipeptīda virkni, ko kodē šī mRNS.
Translācijas pārtraukšana notiek brīdī, kad ribosoma sasniedz terminācijas kodonu mRNS (UAA, UGA, UAG). Tulkošana apstājas un polipeptīdu ķēde tiek atbrīvota no poliribosomas. Pēc tulkošanas beigām poliribosomas sadalās apakšvienībās, kuras var kļūt par daļu no jaunām poliribosomām.
Katra RNS darbojas vairākās ribosomās. Ribosomu grupu, kas darbojas uz vienas mRNS molekulas, sauc par poliribosomu vai polisomu. Polisomas var sastāvēt no 4-6 līdz 20 vai vairāk ribosomām.
Vīrusam specifiskās polisomas var būt brīvas vai ar membrānu saistītas. Iekšējie proteīni parasti tiek sintezēti uz brīvām polisomām; glikoproteīni vienmēr tiek sintezēti uz membrānām saistītām polisomām.
Tā kā dzīvnieku vīrusa genomu attēlo molekula, kas kodē vairāk nekā vienu proteīnu, vīrusi saskaras ar nepieciešamību sintezēt vai nu garu mRNS, kas kodē vienu milzīgu prekursoru polipeptīdu, kas pēc tam konkrētos punktos jāsadala funkcionāli aktīvos proteīnos, vai īsas monocistroniskas mRNS, no kurām katra kodē vienu proteīnu. Tādējādi ir divi veidi, kā veidot vīrusu proteīnus:
pirmais - mRNS tiek pārveidots par milzu prekursoru polipeptīdu, kas pēc sintēzes tiek secīgi sagriezts nobriedušos funkcionāli aktīvos proteīnos;
otrkārt, mRNS tiek tulkota, veidojot nobriedušas olbaltumvielas vai proteīnus, kas pēc sintēzes ir tikai nedaudz modificēti.
Pirmā tulkošanas metode ir raksturīga RNS saturošiem plus virknes vīrusiem - pikornavīrusiem un togavīrusiem. Viņu mRNS tiek pārvērsta milzīgā polipeptīdu ķēdē, tā sauktajā poliproteīnā, kas nepārtrauktas lentes veidā slīd no ribosomu “konveijera” un tiek sagriezta atsevišķos vajadzīgā izmēra proteīnos. Vīrusu proteīnu griešana ir daudzpakāpju process, ko veic gan vīrusam specifiskas, gan šūnu proteāzes.
Otrā proteīna veidošanās metode ir raksturīga DNS saturošiem vīrusiem un lielākajai daļai RNS saturošu vīrusu. Ar šo metodi viena genoma reģiona (gēna) selektīvās transkripcijas rezultātā tiek sintezētas īsas monocistroniskas mRNS. Tomēr šie vīrusi plaši izmanto proteīnu pēctranslācijas griešanas mehānismu.
Eikariotu šūnā daudzi proteīni, tostarp vīrusu proteīni, tiek pakļauti pēctranslācijas modifikācijām; nobrieduši, funkcionāli aktīvi proteīni bieži nav identiski to nesen sintezētajiem prekursoriem. Plaši izplatītās pēctranslācijas kovalentās modifikācijas ir glikozilēšana, acilēšana, metilēšana, sulfonēšana (disulfīda saišu veidošanās), proteolītiskā griešana un, visbeidzot, fosforilēšana. Rezultātā 20 ģenētiski kodētu aminoskābju vietā no dažādām eikariotu orgānu šūnām tika izolēti aptuveni 140 aminoskābju atvasinājumi.
Glikozilēšana. Kompleksie RNS un DNS saturoši vīrusi satur proteīnus, kas satur kovalenti piesaistītas ogļhidrātu sānu ķēdes – glikoproteīnus. Glikoproteīni atrodas vīrusu apvalkos un atrodas uz vīrusu daļiņu virsmas.
Polipeptīdu glikozilēšana ir sarežģīts daudzpakāpju process, kura pirmie posmi sākas jau polipeptīdu sintēzes procesā, un pirmais ogļhidrātu atlikums tiek pievienots polipeptīdu ķēdei, kas vēl nav atstājusi ribosomu. Turpmākie glikozilācijas posmi notiek, secīgi pievienojot ogļhidrātu atlikumus ogļhidrātu ķēdei polipeptīda transportēšanas laikā uz plazmas membrānu. Ogļhidrātu atlikumus pievieno pa vienam, un tikai tad, kad tiek uzsākta oligosaharīdu ķēdes sintēze, tiek pārnests “bloks”. Galīgo ogļhidrātu ķēdes veidošanos var pabeigt plazmas membrānā pirms vīrusa daļiņas savākšanas.
Glikozilēšana ietekmē transportu; turklāt transportēšana ir nesaraujami saistīta glikoproteīniem ar pakāpenisku glikozilāciju. Pārliecinošs pierādījums tam ir glikozilācijas inhibitoru ietekme uz vīrusu reprodukciju; tie pilnībā nomāc polipeptīdu transportu, neizjaucot vai neaizkavējot to sintēzi.
Ja glikozilāciju nomāc atbilstoši inhibitori (cukura analogi, piemēram, 2-deoksiglikoze, antibiotika tunikamicīns), tiek bloķēta mikso-, rabdo- un α-vīrusu virionu komplektācija vai veidojas neinfekciozi herpes vīrusu un onkovīrusu virioni. .
Sulfonēšana. Daži komplekso RNS un DNS vīrusu proteīni pēc translācijas tiek sulfonēti. Visbiežāk glikoproteīni tiek sulfonēti, un sulfātu grupa saistās ar glikoproteīna ogļhidrātu atlikumiem.
Acilēšana. Vairāki kompleksu RNS saturošu vīrusu glikoproteīni (gripas vīrusa HA2, vezikulārā stomatīta vīrusa G proteīns, Ņūkāslas slimības vīrusa HN proteīns u.c.) satur kovalenti saistītas 1-2 taukskābju molekulas.
Griešana. Daudzi vīrusu proteīni un galvenokārt glikoproteīni iegūst funkcionālu aktivitāti tikai pēc tam, kad tos konkrētos punktos sagriež proteolītiskie enzīmi. Griešana notiek vai nu veidojoties divām funkcionālām olbaltumvielu apakšvienībām (piemēram, gripas vīrusa hemaglutinīna lielām un mazām apakšvienībām, diviem Semliki Forest vīrusa glikoproteīniem (E2 un E3)), vai arī veidojoties vienam funkcionāli aktīvam proteīnam un neaktīvs enzīms, piemēram, paramiksovīrusu F un HN proteīni. Šķēlēšanu parasti veic šūnu fermenti. Daudzos sarežģītos dzīvnieku vīrusos, kuriem ir glikoproteīni, griešana ir nepieciešama, lai veidotos aktīvās piesaistes olbaltumvielas un saplūšanas olbaltumvielas, un līdz ar to, lai vīrusi iegūtu spēju inficēt šūnu. Tikai pēc šo olbaltumvielu sagriešanas vīrusa daļiņa kļūst infekcioza. Tādējādi mēs varam runāt par vairāku vīrusu proteolītisko aktivāciju, ko veic, izmantojot šūnu enzīmus.
Fosforilēšana. Fosfoproteīnus satur gandrīz visi dzīvnieku vīrusi – RNS – un DNS saturošie, pēc struktūras vienkārši un sarežģīti. Proteīnkināzes ir atrodamas lielākajā daļā vīrusu, bet fosforilāciju var veikt gan vīrusu, gan šūnu fermenti. Parasti proteīni, kas saistīti ar vīrusa genomu un spēlē regulējošu lomu tā ekspresijā, tiek fosforilēti. Interferona aktīvās darbības mehānisms ir saistīts ar fosforilācijas procesu.
III. Replikācija.
Replikācija ir genomam homologu nukleīnskābju molekulu sintēze. Šūnā notiek DNS replikācija, kā rezultātā veidojas meitas divpavedienu DNS. Replikācija notiek uz nesavītām DNS sekcijām un notiek vienlaikus abās virknēs no 5′ gala līdz 3′ galam.
Tā kā abām DNS daļām ir pretēja polaritāte un replikācijas vieta (dakša) pārvietojas vienā virzienā, viena virkne tiek veidota pretējā virzienā atsevišķos fragmentos, ko sauc par Okazaki fragmentiem (nosaukts zinātnieka vārdā, kurš pirmo reizi ierosināja šo modeli). Pēc sintēzes Okazaki fragmenti ar ligāzi tiek “sasaistīti” vienā virknē.
DNS replikāciju veic DNS polimerāzes. Lai sāktu replikāciju, ir nepieciešama iepriekšēja īsas RNS daļas sintēze uz DNS veidnes, ko sauc par primeru. DNS virknes sintēze sākas ar praimeru, pēc kura RNS tiek ātri izņemta no augšanas vietas.
Vīrusa DNS replikācija. DNS vīrusu genoma replikāciju galvenokārt katalizē šūnu fragmenti, un tās mehānisms ir līdzīgs šūnu DNS replikācijas mehānismam.
Katra no jauna sintezētā DNS molekula sastāv no viena vecāka un vienas tikko sintezētas virknes. Šo replikācijas mehānismu sauc par daļēji konservatīvu.
Vīrusos, kas satur cirkulāru divpavedienu DNS (papovavīrusi), viena no DNS virknēm tiek nogriezta, kā rezultātā noteiktā molekulas daļā tiek attīts un noņemtas superspirāles.
Ir redzama molekulas apakšējā superspirālā daļa, nevītītā daļa lielā laukumā un jaunizveidotās replikācijas cilpas.
Vienpavedienu DNS (parvovīrusu saimes) replikācijas laikā veidojas divpavedienu formas, kas ir starpposma replikācijas formas.
Replicatīvie kompleksi. Tā kā iegūtās DNS un RNS virknes kādu laiku ir saistītas ar matricu, inficētajā šūnā veidojas replikācijas kompleksi, kuros notiek viss genoma replikācijas (un dažos gadījumos arī transkripcijas) process. Replikatīvais komplekss satur genomu, replikāzi un tikko sintezētās nukleīnskābju ķēdes, kas saistītas ar veidni. Tikko sintezētas genoma molekulas nekavējoties asociējas ar vīrusu proteīniem, tāpēc antigēni tiek atrasti replikācijas kompleksos. Replikācijas procesā parādās daļēji divpavedienu struktūra ar vienpavedienu “astēm”, tā sauktais replikatīvais prekursors.
Replikācijas kompleksi ir saistīti ar šūnu struktūrām, vai nu jau esošām, vai vīrusu izraisītām. Piemēram, pikornavīrusu replikatīvie kompleksi ir saistīti ar endoplazmatiskā tīkla membrānām, baku vīrusu - ar citoplazmas matricu, adenovīrusu un herpes vīrusu replikatīvie kompleksi kodolos ir saistīti ar jaunizveidotām šķiedru struktūrām un ir saistīti ar kodola membrānas. Inficētajās šūnās var būt pastiprināta to šūnu struktūru proliferācija, ar kurām saistīti replikācijas kompleksi, vai to veidošanās no jau esoša materiāla. Piemēram, šūnās, kas inficētas ar pikornavīrusiem, notiek gludu membrānu proliferācija. Šūnās, kas inficētas ar reovīrusiem, tiek novērota mikrotubulu uzkrāšanās; Šūnās, kas inficētas ar baku vīrusiem, veidojas citoplazmas matrica.
Replikācijas kompleksos vienlaikus ar genoma molekulu sintēzi notiek transkripcija un notiek nukleokapsīdu un serdeņu montāža, un dažās infekcijās vīrusu daļiņas.
Replikācijas regulēšana. Jaunizveidoto genoma RNS molekulu var izmantot dažādos veidos. Tas var saistīties ar kapsīdu proteīniem un kļūt par daļu no viriona, kalpot par veidni jaunu genoma molekulu sintēzei vai mRNS veidošanai; visbeidzot, “plus” virknes vīrusos tas var veikt mRNS funkcijas un saistīties uz ribosomām. Šūnā ir mehānismi, kas regulē genoma molekulu izmantošanu. Regulēšana notiek pēc pašregulācijas principa un tiek realizēta, mijiedarbojoties vīrusa RNS un proteīniem, pateicoties proteīna-nukleīnskābes un proteīna-olbaltumvielu atpazīšanas iespējai. Piemēram, pikornavīrusu gala proteīna loma ir inhibēt mRNS translāciju un atlasīt molekulas virionu veidošanai. Olbaltumvielu, kas saistās ar genoma RNS 5′ galu, savukārt atpazīst kapsīdu proteīni, un tas kalpo kā signāls vīrusa daļiņas salikšanai ar šīs RNS molekulas piedalīšanos. Izmantojot to pašu principu, genoma RNS molekulas tiek atlasītas no mīnus virknes vīrusiem. RNS molekula ir daļa no viriona vai kalpo kā replikācijas veidne. Lai to pārslēgtu uz transkripciju, ir jāaizliedz proteīna un nukleīnskābes mijiedarbība. Adenovīrusa DNS replikācija ietver proteīna molekulu, kas saistās ar vīrusa DNS galu un ir nepieciešama replikācijas uzsākšanai. Tādējādi, lai sāktu replikāciju, ir nepieciešama vīrusu proteīnu sintēze: proteīnu sintēzes inhibitoru klātbūtnē nav pārejas no transkripcijas uz replikāciju.
IV. Vīrusu daļiņu montāža.
Vīrusu daļiņu komponentu sintēze šūnā ir atsevišķa un var notikt dažādās kodola un citoplazmas struktūrās. Vīrusus, kas replikējas kodolos, parasti sauc par kodolvīrusiem. Tie galvenokārt ir DNS saturoši vīrusi: adenovīrusi, papovavīrusi, parvovīrusi, herpes vīrusi.
Vīrusus, kas replikējas citoplazmā, sauc par citoplazmas. Tie ietver DNS saturošu baku vīrusu un lielāko daļu RNS saturošu vīrusu, izņemot ortomiksovīrusus un retrovīrusus. Taču šis dalījums ir ļoti relatīvs, jo abu vīrusu vairošanās procesā ir stadijas, kas notiek attiecīgi citoplazmā un kodolā.
Kodola un citoplazmas iekšpusē var atdalīt arī vīrusam raksturīgo molekulu sintēzi. Piemēram, dažu proteīnu sintēze tiek veikta uz brīvām polisomām, bet citas tiek sintezētas uz membrānām saistītām polisomām. Vīrusu nukleīnskābes tiek sintezētas saistībā ar šūnu struktūrām prom no polisomām, kas sintezē vīrusu proteīnus. Ar šo disjunktīvo pavairošanas metodi vīrusa daļiņu veidošanās iespējama tikai tad, ja vīrusu nukleīnskābēm un olbaltumvielām pietiekamā koncentrācijā ir spēja atpazīt viena otru šūnu proteīnu un nukleīnskābju daudzveidībā un spontāni savienoties viena ar otru, i., ir spējīgi paškomplektēties.
Pašsavienošanās pamatā ir specifiska proteīna-nukleīnskābes un proteīna-olbaltumvielas atpazīšana, kas var notikt hidrofobās, sāls un ūdeņraža saišu, kā arī steriskās saskaņošanas rezultātā. Proteīna-nukleīnskābes atpazīšana ir ierobežota ar nelielu nukleīnskābes molekulas reģionu, un to nosaka unikālas nukleotīdu sekvences vīrusa genoma nekodētajā daļā. Ar šo vīrusa kapsīdu proteīnu genoma reģiona atpazīšanu sākas vīrusa daļiņas montāžas process. Citu proteīna molekulu piesaiste tiek veikta specifiskas proteīna-olbaltumvielu mijiedarbības vai nespecifiskas proteīna-nukleīnskābju mijiedarbības dēļ.
Dzīvnieku vīrusu struktūras daudzveidības dēļ virionu veidošanas metodes ir arī dažādas, taču var formulēt šādus vispārīgus komplektēšanas principus:
Vienkāršos vīrusos veidojas provirioni, kas pēc tam proteīnu modifikāciju rezultātā tiek pārveidoti par virioniem. Sarežģītiem vīrusiem montāža tiek veikta vairākos posmos. Pirmkārt, veidojas nukleokapsīdi jeb serdeņi, ar kuriem mijiedarbojas ārējā apvalka proteīni.
Sarežģītu vīrusu montāža (izņemot baku vīrusu un reovīrusu montāžu) tiek veikta uz šūnu membrānām. Kodolvīrusu montāža notiek, piedaloties kodola membrānām, citoplazmas vīrusu montāža - ar endoplazmatiskā tīkla jeb plazmas membrānas membrānu piedalīšanos, kur visi vīrusa daļiņas komponenti nonāk neatkarīgi viens no otra.
Vairākiem sarežģītiem vīrusiem ir īpaši hidrofobi proteīni, kas darbojas kā starpnieki starp izveidotajiem nukleokapsīdiem un vīrusu apvalkiem. Šādi proteīni ir matricas proteīni vairākos mīnus virknes vīrusos (ortomiksovīrusi, paramiksovīrusi, rabdovīrusi).
Nukleokapsīdu, serdeņu, provirionu un virionu salikšana nenotiek intracelulārajā šķidrumā, bet gan šūnā jau esošajā vai vīrusa izraisītā (“rūpnīcas”).
Kompleksie vīrusi savu daļiņu veidošanai izmanto vairākus saimniekšūnas elementus, piemēram, lipīdus, dažus enzīmus, histonus DNS genoma 5V40, aktīnu apvalkotajos RNS genoma vīrusos un pat ribosomas ir atrodamas arenovīrusos. Šūnu molekulām vīrusa daļiņā ir noteiktas funkcijas, taču to iekļaušana virionā var būt arī nejauša piesārņojuma sekas, piemēram, vairāku šūnu membrānas enzīmu vai šūnu nukleīnskābju iekļaušana.
DNS vīrusu montāža. Ir dažas atšķirības DNS vīrusu montāžā no RNS vīrusu montāžas. Tāpat kā RNS saturošu vīrusu, arī DNS saturošu vīrusu montāža ir daudzpakāpju process, kurā veidojas starpposma formas, kas atšķiras no nobriedušiem virioniem polipeptīdu sastāvā. Pirmais montāžas posms ietver DNS asociāciju ar iekšējiem proteīniem un serdeņu vai nukleokapsīdu veidošanos. Šajā gadījumā DNS tiek apvienota ar iepriekš izveidotiem "tukšiem" kapsīdiem.
DNS saistīšanās ar kapsīdiem rezultātā parādās jauna starpformu klase, ko sauc par nepilnīgām formām. Papildus nepilnīgām formām ar dažādu DNS saturu morfoģenēzē ir vēl viena starpforma - nenobrieduši virioni, kas atšķiras no nobriedušiem ar to, ka satur nesagrieztus polipeptīdu prekursorus. Tādējādi vīrusu morfoģenēze ir cieši saistīta ar olbaltumvielu modifikāciju (apstrādi).
Kodolvīrusu montāža sākas kodolā, parasti ar asociāciju ar kodola membrānu. Herpes vīrusa starpformas veidojas kodola pumpurī caur iekšējo kodola membrānu perinukleārajā telpā, un vīruss tādējādi iegūst apvalku, kas ir kodola membrānas atvasinājums. Virionu turpmāka pabeigšana un nobriešana notiek endoplazmatiskā retikuluma membrānās un Golgi aparātā, no kurienes vīruss citoplazmas pūslīšu veidā tiek transportēts uz šūnas virsmu.
Netopošos lipīdus saturošajos vīrusos - baku vīrusos virionu montāža notiek jau aprakstītajās citoplazmas vīrusu “rūpnīcās”. Vīrusu lipīdu apvalks “rūpnīcās” veidojas no šūnu lipīdiem autonomas pašsavienošanās ceļā, tāpēc apvalku lipīdu sastāvs būtiski atšķiras no lipīdu sastāva šūnu membrānās.
V. Vīrusu daļiņu izeja no šūnas.
Ir divi veidi, kā vīrusa pēcnācēji var izkļūt no šūnas:
1) ar "sprādzienu";
2) ar pumpuru veidošanos.
Izeja no šūnas ar sprādzienu ir saistīta ar šūnas iznīcināšanu, tās integritātes pārkāpumu, kā rezultātā nobriedušas vīrusu daļiņas, kas atrodas šūnas iekšpusē, nonāk vidē. Šī šūnas izejas metode ir raksturīga vīrusiem, kas nesatur lipoproteīnu apvalku (pikorna-, reo-, parvo-, papova-, adenovīrusi). Tomēr dažus no šiem vīrusiem var transportēt uz šūnu virsmu pirms šūnu nāves. Izvadīšana no šūnām ar pumpuru veidošanos ir raksturīga vīrusiem, kas satur lipoproteīna membrānu, kas ir šūnu membrānu atvasinājums. Izmantojot šo metodi, šūna var palikt dzīvotspējīga ilgu laiku un radīt vīrusu pēcnācējus, līdz tās resursi ir pilnībā izsmelti.
Vīrusiem ir raksturīga disjunktīva (no disjunkusa - atvienota) pavairošanas un pavairošanas metode. Vīrusa pēcnācēji rodas nukleīnskābju un olbaltumvielu apakšvienību montāžas rezultātā, kuras saimniekšūna sintezē atsevišķi.
Vīrusa iekļūšana šūnā un sava veida reprodukcija notiek vairākos posmos:
1) iekļūšana saimniekšūnā,
2.vīrusu nukleīnskābju replikācijai nepieciešamo fermentu sintēze,
3. vīrusu daļu sintēze,
4. nobriedušu virionu montāža un sastāvs,
5. nobriedušu virionu izeja no šūnas.
Vīrusu reprodukcijas stadijas.
1 - viriona adsorbcija uz šūnas; 2 - viriona iekļūšana šūnā ar viropeksi;
3 - vīruss šūnas vakuola iekšpusē; 4 - `vīrusa viriona izģērbšana; 5 - vīrusa nukleīnskābes replikācija; 6 - vīrusu proteīnu sintēze uz šūnu ribosomām; 7 - virionu veidošanās; 8 - viriona izeja no šūnas, veidojot pumpurus.
I fāze - Viriona adsorbcija uz šūnas virsmas.
Tas notiek divos posmos: pirmais ir nespecifisks, kad vīruss tiek aizturēts uz šūnas virsmas, izmantojot elektrostatiskos spēkus, t.i., sakarā ar pretēju lādiņu parādīšanos starp atsevišķām šūnas membrānas sekcijām un vīrusu. Šī vīrusa un šūnas mijiedarbības fāze ir atgriezeniska, un to ietekmē tādi faktori kā pH un barotnes sāls sastāvs.
Otrais posms ir specifisks kad mijiedarbojas specifiski vīrusu receptori un šūnu receptori, kas viens otru papildina. Pēc ķīmiskās būtības šūnu receptori var būt mukoproteīni (vai mukopolisaharīdi) un lipoproteīni. Dažādi vīrusi tiek fiksēti uz dažādiem receptoriem: gripas vīrusi, paragripas vīrusi, adenovīrusi - uz mukoproteīniem un ērču encefalīta un poliomielīta vīrusi - uz lipoproteīniem.
II fāze - vīrusa iekļūšana šūnā. Elektronoskopiski novērojumi par vīrusu iekļūšanu šūnās, kas ir jutīgas pret tiem, parādīja, ka tas tiek veikts, izmantojot mehānismu, kas atgādina pinocitozi vai, kā biežāk sauc, viropeksi. Vīrusa adsorbcijas vietā šūnas siena tiek ievilkta šūnā, veidojas vakuole, kurā parādās virions. Paralēli šūnu enzīmi (lipāzes un proteāzes) izraisa viriona deproteinizāciju - proteīna apvalka izšķīšanu un nukleīnskābes izdalīšanos.
III fāze - slēptais periods (aptumsuma periods - pazušana).Šajā periodā nav iespējams noteikt infekcioza vīrusa klātbūtni šūnā ne ar ķīmiskām, ne elektronmikroskopiskām, ne seroloģiskām metodēm. Par šīs parādības būtību un tās mehānismiem vēl ir maz zināms. Tiek pieņemts, ka latentā fāzē vīrusa nukleīnskābe iekļūst šūnu hromosomās un nonāk ar tām sarežģītās ģenētiskās attiecībās.
IV fāze - virionu komponentu sintēze. Šajā fāzē vīruss un šūna ir vienots veselums, vīrusa nukleīnskābe veic ģenētisku funkciju, izraisa agrīnu proteīnu veidošanos un maina ribosomu funkcijas. Agrīnie proteīni ir sadalīti:
A) inhibitoru proteīni(represori), kas nomāc šūnu vielmaiņu
b) fermentu proteīni(polimerāzes), kas nodrošina vīrusu nukleīnskābju sintēzi.
Nukleīnskābju un olbaltumvielu sintēze notiek nevienlaicīgi un dažādās šūnas struktūras daļās. Vīrusiem, kas satur DNS vai RNS, šiem procesiem ir dažas atšķirības un iezīmes.
V fāze - nobriedušu virionu veidošanās. Vīrusa “salikšanas” process tiek veikts vīrusa daļiņas komponentu savienojuma rezultātā. Sarežģītos vīrusos šajā procesā piedalās šūnu struktūras, un saimniekšūnas lipīdu, ogļhidrātu un olbaltumvielu komponenti tiek iekļauti vīrusa daļiņā.
Virionu veidošanās process sākas noteiktu laiku pēc tam, kad ir sākusies to sastāvdaļu sintēze. Šī perioda ilgums ir diezgan mainīgs un to nosaka vīrusa raksturs – RNS vīrusiem tas parasti ir īsāks nekā DNS vīrusiem. Piemēram, pilnīgas vakcinācijas vīrusa daļiņu ražošana sākas aptuveni 5-6 stundas pēc šūnu inficēšanās un turpinās nākamās 7-8 stundas, t.i., kad vīrusa DNS sintēze jau ir pabeigta.
Starp nukleīnskābi un atbilstošajām proteīna apakšvienībām veidojas ļoti spēcīgas saites, par ko liecina grūtības atdalīt proteīnu no vīrusa nukleīnskābes. Ogļhidrāti un īpaši lipīdi, kas veido vīrusa daļiņu, piešķir tai lielāku spēku.
Virionu veidošanās, kā arī vīrusu komponentu sintēze notiek dažādās šūnas vietās, piedaloties dažādām šūnu struktūrām. Pēc veidošanās procesa pabeigšanas veidojas nobriedusi meitas vīrusa daļiņa, kurai ir visas mātes viriona īpašības. Bet dažkārt veidojas t.s nepilnīgi vīrusi, kas sastāv vai nu tikai no nukleīnskābes, vai no olbaltumvielām, vai no vīrusa daļiņām, kuru veidošanās ir apstājusies kādā starpposmā.
VI fāze - nobriedušu virionu atbrīvošana no šūnas. Ir divi galvenie mehānismi nobriedušu virionu atbrīvošanai no šūnas:
1) viriona atbrīvošanās ar pumpuru veidošanos. Šajā gadījumā viriona ārējais apvalks ir iegūts no šūnas membrānas, tajā ir gan saimniekšūnu materiāls, gan vīrusa materiāls;
2) nobriedušu virionu izeja no šūnas caur caurumiem membrānā. Šiem vīrusiem nav ārējā apvalka. Ar šo vīrusa izdalīšanās mehānismu šūna, kā likums, mirst un vidē parādās liels skaits vīrusu daļiņu.
Inficētas šūnas nāvi var izraisīt trīs mehānismi:
1.vīrusa darbība, šūnu “noplicināšana”;
2. šūnas aizsargreakcija, izraisot tās nāves (apoptozes) ģenētisko programmu;
3. organisma imūnsistēma, kas iznīcina inficēto šūnu.
Papildus produktīvajam vīrusa un šūnas mijiedarbības veidam tas ir iespējams integratīvā līdzāspastāvēšana jeb virogenitāte. Virogeniju raksturo vīrusa nukleīnskābes integrācija (inkorporācija) šūnas genomā, kā arī vīrusa genoma replikācija un funkcionēšana kā neatņemama šūnas genoma sastāvdaļa. Integrācijai ar šūnu genomu ir nepieciešama vīrusa divpavedienu DNS apļveida forma. Šūnu hromosomā iestrādāto vīrusa DNS sauc par provīrusu. Provīruss replikējas kā daļa no hromosomas un pāriet meitas šūnu genomā, t.i. viroģenēzes stāvoklis ir iedzimts. Noteiktu fizikālu vai ķīmisku faktoru ietekmē provīruss var nonākt autonomā stāvoklī, attīstoties produktīvam mijiedarbības veidam ar šūnu. Papildu ģenētiskā informācija par provīrusu viroģenēzes laikā piešķir šūnai jaunas īpašības, kas var izraisīt audzēju, autoimūnu un hronisku slimību attīstību. Vīrusu spēja integrēties ar šūnu genomu ir pamats vīrusu noturībai (no latīņu persisto - pastāvīgi palikt, palikt) organismā un pastāvīgu vīrusu infekciju attīstībai. Piemēram, B hepatīta vīruss var izraisīt pastāvīgus bojājumus, attīstoties hroniskam hepatītam un bieži vien aknu audzējiem.
Vīrusu un šūnu mijiedarbības veidi. Vīrusu reprodukcijas fāzes.
Ir trīs vīrusu un šūnu mijiedarbības veidi:
Produktīvs veids- beidzas ar jaunas virionu paaudzes veidošanos un inficēto šūnu nāvi (līzi) (citolītiskā forma). Daži vīrusi atstāj šūnas, tās neiznīcinot (necitolītiskā forma).
Abortīvs veids- nebeidzas ar jaunu virionu veidošanos, jo infekcijas process šūnā tiek pārtraukts vienā no posmiem.
Integratīvais tips jeb virogenitāte- ko raksturo vīrusa DNS iekļaušana (integrācija) provīrusa veidā šūnu hromosomā un to kopīga līdzāspastāvēšana (locītavas replikācija).
Vīrusu pavairošana:
1. vīrusa adsorbcija uz šūnas - vīrusu piesaiste šūnu virsmai. Vīruss adsorbējas uz noteiktiem šūnu membrānas apgabaliem – tā sauktajiem receptoriem. ;
2. vīrusa iekļūšana šūnā-divas metodes: viropeksija un vīrusa apvalka saplūšana ar šūnas membrānu. Ar viropeksi pēc vīrusu adsorbcijas notiek šūnu membrānas sekcijas invaginācija (invaginācija) un intracelulāra vakuola veidošanās, kas satur vīrusa daļiņu. Vakuolu ar vīrusu var transportēt jebkurā virzienā uz dažādām citoplazmas vai šūnas kodola daļām. Sapludināšanas procesu veic viens no kapsīda vai superkapsīda apvalka virsmas vīrusu proteīniem ;
3. vīrusa “izģērbšana”.- aizsargājošo vīrusu apvalku noņemšana un vīrusa iekšējās sastāvdaļas atbrīvošanās, kas var izraisīt infekcijas procesu. "Izģērbšanās" galaprodukti ir vīrusa kodols, nukleokapsīds vai nukleīnskābe. ;
3.vīrusu komponentu biosintēze šūnā- Šūnā nonākusī vīrusa nukleīnskābe nes ģenētisko informāciju, kas veiksmīgi konkurē ar šūnas ģenētisko informāciju. Tas dezorganizē šūnu sistēmu darbību, nomāc pašas šūnas vielmaiņu un liek tai sintezēt jaunus vīrusu proteīnus un nukleīnskābes, kas tiek izmantotas vīrusu pēcnācēju veidošanai.
Vīrusa ģenētiskās informācijas ieviešana tiek veikta saskaņā ar transkripcijas, translācijas un replikācijas procesiem ;
4. vīrusu veidošanās-Ir šādi vispārīgi principi dažādu struktūru vīrusu montāžai:
1. Vīrusu veidošanās ir daudzpakāpju process ar starpformu veidošanos;
2. Vienkārši sakārtotu vīrusu montāža ietver vīrusu nukleīnskābju molekulu mijiedarbību ar kapsīdu proteīniem un nukleokapsīdu veidošanos (piemēram, poliomielīta vīrusi). Sarežģītos vīrusos vispirms veidojas nukleokapsīdi, ar kuriem mijiedarbojas superkapsīdu apvalka proteīni (piemēram, gripas vīrusi);
3. Vīrusu veidošanās nenotiek intracelulārajā šķidrumā, bet gan uz šūnas kodola vai citoplazmas membrānām;
4. Sarežģīti organizēti vīrusi veidošanās procesā ietver saimniekšūnas sastāvdaļas (lipīdus, ogļhidrātus) ;
5. vīrusu atbrīvošana no šūnas - Pirmajam tipam - sprādzienbīstamam - raksturīga vienlaicīga liela skaita vīrusu izdalīšanās. Šajā gadījumā šūna ātri nomirst. Šī izejas metode ir raksturīga vīrusiem, kuriem nav superkapsīda apvalka. Otrais veids ir pumpuru veidošanās. Tas ir raksturīgs vīrusiem, kuriem ir superkapsīda apvalks. Salikšanas pēdējā posmā komplekso vīrusu nukleokapsīdi tiek fiksēti uz šūnu plazmas membrānas, modificēti ar vīrusu proteīniem un pakāpeniski izvirzās uz āru. Izvirzīšanas rezultātā veidojas “pumpurs”, kas satur nukleokapsīdu. Pēc tam "pumpurs" tiek atdalīts no šūnas. Tādējādi šo vīrusu ārējais apvalks veidojas to izejas laikā no šūnas .
Baktēriju dzīvībai svarīgo darbību raksturo augšana- šūnas strukturālo un funkcionālo komponentu veidošanās un pašas baktēriju šūnas palielināšanās, kā arī vairošanās- pašvairošanās, kas izraisa baktēriju šūnu skaita palielināšanos populācijā.
Baktērijas vairojas ar bināro sadalīšanos uz pusēm, retāk ar pumpuru veidošanos. Aktinomicīti, tāpat kā sēnītes, var vairoties ar sporām. Aktinomicīti, kas ir zarojošas baktērijas, vairojas, sadrumstalojot pavedienveida šūnas. Grampozitīvās baktērijas sadalās, ieaugot šūnā sintezētās dalīšanas starpsienas, bet gramnegatīvās baktērijas ar sašaurināšanos, veidojas hanteles formas figūriņas, no kurām veidojas divas identiskas šūnas.
Šūnu dalīšanās priekšā ir baktēriju hromosomas replikācija atbilstoši daļēji konservatīvam tipam (atveras divpavedienu DNS virkne un katru virkni pabeidz komplementāra virkne), kas noved pie baktēriju kodola - nukleoīda - DNS molekulu dubultošanās.
DNS replikācija notiek trīs posmos: iniciācija, pagarināšana vai ķēdes augšana un izbeigšana.
Baktēriju pavairošana šķidrā barotnē. Baktērijas, kas iesētas noteiktā, nemainīgā barības barotnes tilpumā, vairojoties, patērē barības vielas, kas pēc tam noved pie barotnes izsīkuma un baktēriju augšanas pārtraukšanas. Baktēriju audzēšanu šādā sistēmā sauc par partiju kultivēšanu, un kultūru sauc par partiju kultūru. Ja kultivēšanas apstākļi tiek uzturēti ar nepārtrauktu svaigas barotnes padevi un tāda paša tilpuma kultivēšanas šķidruma aizplūšanu, tad šādu kultivēšanu sauc par nepārtrauktu, un kultūru sauc par nepārtrauktu.
Kad baktērijas tiek audzētas uz šķidras barotnes, tiek novērota kultūras augšana apakšā, difūzā vai virsmas (plēves veidā). Periodiskas baktēriju kultūras augšana, kas audzēta šķidrā barotnē, ir sadalīta vairākās fāzēs jeb periodos:
1. aizkavēšanās fāze;
2. logaritmiskā augšanas fāze;
3. stacionāra augšanas fāze vai maksimālā koncentrācija
baktērijas;
4. baktēriju nāves fāze.
Kavēšanās fāze- periods starp baktēriju sēšanu un vairošanās sākumu. Lagas fāzes ilgums ir vidēji 4-5 stundas.Tajā pašā laikā baktērijas palielinās un gatavojas dalīties; palielinās nukleīnskābju, olbaltumvielu un citu komponentu daudzums.
Logaritmiskā (eksponenciālā) augšanas fāze ir intensīvas baktēriju dalīšanās periods. Tās ilgums ir aptuveni 5-6 stundas Optimālos augšanas apstākļos baktērijas var dalīties ik pēc 20-40 minūtēm. Šajā fāzē baktērijas ir visneaizsargātākās, kas izskaidrojams ar intensīvi augošas šūnas vielmaiņas komponentu augsto jutību pret proteīnu sintēzes inhibitoriem, nukleīnskābēm utt.
Tad nāk stacionāra augšanas fāze, kurā dzīvotspējīgo šūnu skaits paliek nemainīgs, veidojot maksimālo līmeni (M-koncentrāciju). Tās ilgums ir izteikts stundās un mainās atkarībā no baktēriju veida, to īpašībām un audzēšanas.
Nāves fāze pabeidz baktēriju augšanas procesu., ko raksturo baktēriju nāve uzturvielu barotnes avotu izsīkuma apstākļos un baktēriju vielmaiņas produktu uzkrāšanās tajā. Tās ilgums svārstās no 10 stundām līdz vairākām nedēļām. Baktēriju augšanas un vairošanās intensitāte ir atkarīga no daudziem faktoriem, tostarp no optimālā barotnes sastāva, redokspotenciāla, pH, temperatūras u.c.
Baktēriju pavairošana uz cietas barotnes. Baktērijas, kas aug uz blīvām barotnēm, veido izolētas apaļas formas kolonijas ar gludām vai nelīdzenām malām (S- un R-formas), ar dažādu konsistenci un krāsu atkarībā no baktēriju pigmenta.
Ūdenī šķīstošie pigmenti izkliedējas uzturvielu vidē un krāso to. Vēl viena pigmentu grupa nešķīst ūdenī, bet šķīst organiskajos šķīdinātājos. Un visbeidzot, ir pigmenti, kas nešķīst ne ūdenī, ne organiskajos savienojumos.
Visizplatītākie mikroorganismu pigmenti ir karotīni, ksantofili un melanīni. Melanīni ir nešķīstoši melni, brūni vai sarkani pigmenti, kas sintezēti no fenola savienojumiem. Melanīni kopā ar katalāzi, superoksīda mutāzi un peroksidāzēm aizsargā mikroorganismus no toksisko skābekļa peroksīda radikāļu iedarbības. Daudziem pigmentiem ir pretmikrobu, antibiotikām līdzīga iedarbība.
Netiek veikta ar bināro skaldīšanu. Pagājušā gadsimta 50. gados tika noteikts, ka pavairošana tiek veikta ar reproducēšanas metodi (tulkojumā no angļu valodas reproducēt - izveidot kopiju, reproducēt), tas ir, reproducējot nukleīnskābes, kā arī proteīnu sintēzi ar sekojoša virionu savākšana. Šie procesi notiek dažādās tā sauktās saimniekšūnas daļās (piemēram, kodolā vai citoplazmā). Šo atvienoto vīrusu pavairošanas metodi sauc par disjunktīvu. Tieši uz to mēs pievērsīsimies sīkāk mūsu rakstā.
Reprodukcijas process
Šim procesam ir savas vīrusu reprodukcijas īpašības, un to raksturo noteiktu posmu secīga maiņa. Apskatīsim tos atsevišķi.
Fāzes
Vīrusu reprodukcija šūnā notiek vairākās fāzēs, kas aprakstītas tālāk:
- Pirmā fāze ir vīrusa adsorbcija, kas tika apspriesta iepriekš, uz šūnas virsmas, kas ir jutīga pret šo vīrusu.
- Otrais ir vīrusa iekļūšana saimniekšūnās ar viropeksijas metodi.
- Trešais ir sava veida virionu “izģērbšana”, nukleīnskābes atbrīvošana no kapsīda un superkapsīda. Vairākos vīrusos nukleīnskābe iekļūst šūnās, saplūstot viriona apvalkam un saimniekšūnai. Šajā gadījumā trešā un otrā fāze tiek apvienota vienā.
Adsorbcija
Šis vīrusu reprodukcijas posms attiecas uz vīrusa daļiņu iekļūšanu šūnās. Adsorbcija sākas uz šūnas virsmas, mijiedarbojoties gan šūnu, gan vīrusu receptoriem. Tulkojumā no latīņu valodas vārds “receptori” nozīmē “uztvērējs”. Tie ir īpaši jutīgi veidojumi, kas uztver kairinājumus. Receptori ir molekulas vai molekulāri kompleksi, kas atrodas uz šūnu virsmas un spēj arī atpazīt noteiktas ķīmiskās grupas, molekulas vai citas šūnas un tās saistīt. Sarežģītākajos virionos šādi receptori atrodas uz ārējā apvalka smailveida izauguma vai villu veidā, vienkāršos virionos tie parasti atrodas uz kapsīda virsmas.
Adsorbcijas mehānisms uz jutīgas šūnas virsmas ir balstīts uz receptoru mijiedarbību ar tā sauktajiem “saimnieka” šūnas komplementārajiem receptoriem. Virionu un šūnu receptori ir dažas specifiskas struktūras, kas atrodas uz virsmas.
Adenovīrusi un miksovīrusi adsorbējas tieši uz mukoproteīnu receptoriem, bet arbovīrusi un pikornavīrusi adsorbējas uz lipoproteīnu receptoriem.
Miksovīrusa virionā neiraminidāze iznīcina mukogfoteīna receptoru un atdala N-acetilneiramīnskābes no oligosaharīda, kas satur galaktozi un galaktozamīnu. To mijiedarbība šajā posmā ir atgriezeniska, jo to būtiski ietekmē temperatūra, vides reakcija un sāls komponenti. Viriona adsorbciju novērš heparīns un sulfētie polisaharīdi, kas nes negatīvu lādiņu, bet to inhibējošo iedarbību noņem daži polikarioni (ekmolīns, DEAE-dekstrāns, protamīna sulfāts), kas neitralizē sulfēto polisaharīdu negatīvo lādiņu.
Viriona iekļūšana saimniekšūnā
Vīrusa ievadīšanas ceļš pret to jutīgā šūnā ne vienmēr būs vienāds. Daudzi virioni spēj iekļūt šūnās ar pinocitozes palīdzību, kas grieķu valodā nozīmē “dzert” vai “dzert”. Izmantojot šo metodi, šķiet, ka pinocitotiskā vakuola ievelk virionu tieši šūnā. Citi virioni var iekļūt šūnā tieši caur tās membrānu.
Neiraminidāzes enzīma kontakts ar šūnu mukoproteīniem veicina virionu iekļūšanu šūnā starp miksovīrusiem. Jaunāko pētījumu rezultāti pierāda, ka virionu DNS un RNS nav atdalīti no ārējā apvalka, tas ir, virioni pilnībā iekļūst jutīgās šūnās ar pinocitozi vai viropeksi. Līdz šim tas ir apstiprināts attiecībā uz baku vīrusu, vaccinia vīrusu un citiem vīrusiem, kas izvēlas dzīvniekus par savu dzīvotni. Ja mēs runājam par fāgiem, tie inficē šūnas ar nukleīnskābi. Inficēšanās mehānisms balstās uz to, ka tie virioni, kas atrodas šūnu vakuolos, tiek hidrolizēti ar enzīmu (lipāzes, proteāzes) palīdzību, kuras laikā DNS tiek atbrīvota no fāga apvalka un nonāk šūnā.
Lai veiktu eksperimentu, šūna tika inficēta, izmantojot nukleīnskābi, kas tika izolēta no dažiem vīrusiem, un tika izraisīts viens pilns virionu reprodukcijas cikls. Tomēr dabiskos apstākļos ar šādas skābes palīdzību infekcija nenotiek.
Sairšana
Nākamais vīrusa reprodukcijas posms ir sadalīšanās, kas ir NK izdalīšanās no kapsīda un ārējā apvalka. Pēc viriona iekļūšanas šūnās kapsīds piedzīvo dažas izmaiņas, iegūstot jutību pret šūnu proteāzi, pēc tam tas tiek iznīcināts, vienlaikus atbrīvojot NK. Dažos bakteriofāgos brīvais NK iekļūst šūnās. Fitopatogēnais vīruss iekļūst caur šūnu sienas bojājumiem un pēc tam adsorbējas uz iekšējā šūnu receptora, vienlaikus izdalot NK.
RNS replikācija un vīrusu proteīnu sintēze
Nākamais vīrusa reprodukcijas posms ir vīrusam specifiska proteīna sintēze, kas notiek, piedaloties tā sauktajām ziņojuma RNS (dažos vīrusos tie ir daļa no virioniem, un dažos tie tiek sintezēti tikai inficētās šūnās tieši uz viriona DNS vai RNS matrica). Notiek vīrusu NK replikācija.
RNS vīrusu vairošanās process sākas pēc nukleoproteīnu iekļūšanas šūnā, kur, kompleksējot RNS ar ribosomām, veidojas vīrusu polisomas. Pēc tam tiek sintezētas agrīnās olbaltumvielas, kas ietver šūnu metabolisma represorus, kā arī RNS polimerāzes, kas tiek tulkotas ar mātes RNS molekulu. Vismazāko vīrusu citoplazmā jeb kodolā vīrusa divpavedienu RNS veidojas, apvienojot vecāku plus virkni (“+” - RNS ķēde) ar tikko sintezēto, kā arī tai komplementāro mīnus virkni (“ -” - RNS ķēde) . Šo nukleīnskābju virkņu savienojums provocē tikai vienas virknes RNS struktūras veidošanos, ko sauc par replikācijas formu. Vīrusu RNS sintēzi veic replikācijas kompleksi, kuros piedalās RNS replikācijas forma, RNS polimerāzes enzīms un polisomas.
Ir 2 veidu RNS polimerāzes. Tie ietver: RNS polimerāzi I, kas katalizē replikatīvās formas veidošanos tieši uz plus virknes veidnes, kā arī RNS polimerāzi II, kas piedalās vienpavedienu vīrusa RNS sintēzē uz replikācijas tipa veidnes. Nukleīnskābju sintēze mazos vīrusos notiek citoplazmā. Attiecībā uz gripas vīrusu kodolā tiek sintezēts iekšējais proteīns un RNS. Pēc tam RNS izdalās no kodola un iekļūst citoplazmā, kur kopā ar ribosomām sāk sintezēt vīrusa proteīnu.
Pēc virionu iekļūšanas šūnās tiek nomākta nukleīnskābes, kā arī šūnu proteīnu sintēze. Reprodukcijas laikā uz matricas i-RNS tiek sintezēts arī kodolā, kas satur informāciju proteīnu sintēzei. Vīrusu proteīnu sintēzes mehānisms tiek veikts šūnu ribosomas līmenī, un būvniecības avots būs aminoskābju kopums. Aminoskābju aktivāciju veic fermenti, ar mRNS palīdzību tās tiek pārnestas tieši uz ribosomām (polisomām), kurās tās jau atrodas sintezētā proteīna molekulā.
Tādējādi inficētajās šūnās nukleīnskābju un virionu proteīnu sintēze tiek veikta kā daļa no replikācijas-transkripcijas kompleksa, ko regulē noteikta mehānismu sistēma.
Virionu morfoģenēze
Virionu veidošanās var notikt tikai stingri sakārtotas strukturālo vīrusu polipeptīdu, kā arī to NK kombinācijas gadījumā. Un to nodrošina tā sauktā proteīnu molekulu pašsavienošanās NC tuvumā.
Virionu veidošanās
Viriona veidošanās notiek, piedaloties dažām strukturālām sastāvdaļām, kas veido šūnu. Citoplazmā veidojas herpes, poliomielīta un vaccinia vīrusi, bet kodolā - adenovīrusi. Vīrusa RNS sintēze, kā arī nukleokapsīda veidošanās notiek tieši kodolā, un hemaglutinīns veidojas citoplazmā. Pēc tam nukleokapsīds pārvietojas no kodola uz citoplazmu, kurā veidojas viriona apvalks. Nukleokapsīds no ārpuses ir pārklāts ar vīrusu proteīniem, un virionā ietilpst hemaglutinīni un neiraminidāzes. Tādā veidā veidojas pēcnācēji, piemēram, gripas vīruss.
Viriona atbrīvošanās no saimniekšūnas
Vīrusa daļiņas tiek atbrīvotas no “saimnieka” šūnas vienlaicīgi (šūnu iznīcināšanas laikā) vai pakāpeniski (bez šūnu iznīcināšanas).
Šajā formā vīrusi vairojas. Virioni parasti tiek atbrīvoti no šūnām divos veidos.
Pirmā metode
Pirmā metode nozīmē sekojošo: pēc virionu absolūtās nobriešanas tieši šūnā tie tiek noapaļoti, tur veidojas vakuoli, un pēc tam šūnas membrāna tiek iznīcināta. Pēc šo procesu pabeigšanas virioni visi vienlaikus un pilnībā iziet no šūnām (pikornavīrusi). Šo metodi parasti sauc par lītisko.
Otrā metode
Otrā metode ietver virionu atbrīvošanas procesu, kad tie 2–6 stundas nobriest uz citoplazmas membrānas (miksovīrusi un arbovīrusi). Miksovīrusu izdalīšanos no šūnas veicina neiraminidāzes, kas iznīcina šūnas membrānu. Šīs metodes laikā 75-90% virionu spontāni izdalās barotnē, un šūnas pakāpeniski mirst.
Pavairošana vīrusi tiek veikti vairākos posmos, secīgi aizstājot viens otru: vīrusa adsorbcija uz šūnas; vīrusa iekļūšana šūnā; vīrusa “izģērbšana”; vīrusu komponentu biosintēze šūnā; vīrusu veidošanās; vīrusu izdalīšanās no šūnas.
Adsorbcija . Vīrusa mijiedarbība ar šūnu sākas ar adsorbcijas procesu, t.i., vīrusu pieķeršanos šūnas virsmai. Tas ir ļoti specifisks process. Vīruss adsorbējas uz noteiktiem šūnu membrānas apgabaliem – tā sauktajiem receptoriem. Šūnu receptoriem var būt atšķirīgs ķīmiskais raksturs, kas pārstāv olbaltumvielas, olbaltumvielu un lipīdu ogļhidrātu sastāvdaļas, lipīdus. Specifisko receptoru skaits uz vienas šūnas virsmas svārstās no 104 līdz 105. Līdz ar to uz šūnas var adsorbēties desmitiem un pat simtiem vīrusu daļiņu Iekļūšana šūnā. Ir divi veidi, kā dzīvnieku vīrusi var iekļūt šūnā: viropeksija un vīrusa apvalka saplūšana ar šūnas membrānu. Ar viropeksi pēc vīrusu adsorbcijas notiek šūnu membrānas sekcijas invaginācija (invaginācija) un intracelulāra vakuola veidošanās, kas satur vīrusa daļiņu. Vakuolu ar vīrusu var transportēt jebkurā virzienā uz dažādām citoplazmas vai šūnas kodola daļām. Sapludināšanas procesu veic viens no kapsīda vai superkapsīda apvalka virsmas vīrusu proteīniem. Acīmredzot abi vīrusa iekļūšanas šūnā mehānismi nevis izslēdz, bet gan papildina viens otru.“Izģērbšanās”. “Izģērbšanās” process ietver aizsargājošo vīrusu apvalku noņemšanu un vīrusa iekšējās sastāvdaļas atbrīvošanu, kas var izraisīt infekcijas procesu. Vīrusu “izģērbšanās” notiek pakāpeniski, vairākos posmos noteiktos šūnas citoplazmas vai kodola apgabalos, kam šūna izmanto īpašu enzīmu komplektu. Vīrusa iespiešanās gadījumā, saplūstot vīrusa apvalku ar šūnas membrānu, vīrusa iekļūšanas šūnā process tiek apvienots ar tās “izģērbšanās” pirmo posmu. “Izģērbšanās” galaprodukti ir vīrusa kodols, nukleokapsīds jeb nukleīnskābe.Vīrusa komponentu biosintēze. Šūnā nonākusī vīrusa nukleīnskābe nes ģenētisko informāciju, kas veiksmīgi konkurē ar šūnas ģenētisko informāciju. Tas dezorganizē šūnu sistēmu darbību, nomāc pašas šūnas vielmaiņu un liek tai sintezēt jaunus vīrusu proteīnus un nukleīnskābes, ko izmanto vīrusu pēcnācēju veidošanai.Vīrusa ģenētiskās informācijas realizācija tiek veikta saskaņā ar transkripcijas procesiem, tulkošana un replikācija. Vīrusu veidošanās (montāža). Sintezētajām vīrusu nukleīnskābēm un olbaltumvielām piemīt spēja specifiski “atpazīt” viena otru un, ja to koncentrācija ir pietiekama, tās spontāni apvienojas hidrofobo, sāls un ūdeņraža saišu rezultātā. Ir šādi vispārīgi principi dažādu struktūru vīrusu montāžai:
1. Vīrusu veidošanās ir daudzpakāpju process ar starpformu veidošanos;
2. Vienkārši sakārtotu vīrusu montāža ietver vīrusu nukleīnskābju molekulu mijiedarbību ar kapsīdu proteīniem un nukleokapsīdu veidošanos (piemēram, poliomielīta vīrusi). Sarežģītos vīrusos vispirms veidojas nukleokapsīdi, ar kuriem mijiedarbojas superkapsīdu apvalku proteīni (piemēram, gripas vīrusi);
3. Vīrusu veidošanās nenotiek intracelulārajā šķidrumā, bet gan uz šūnas kodola vai citoplazmas membrānām;
4. Sarežģīti organizētie vīrusi veidošanās procesā ietver saimniekšūnas sastāvdaļas (lipīdus, ogļhidrātus).
Vīrusu izvadīšana no šūnas. Ir divi galvenie vīrusa pēcnācēju atbrīvošanās no šūnas veidi. Pirmajam tipam - sprādzienbīstamam - raksturīga vienlaicīga liela skaita vīrusu izdalīšanās. Šajā gadījumā šūna ātri nomirst. Šī izejas metode ir raksturīga vīrusiem, kuriem nav superkapsīda apvalka. Otrais veids ir pumpuru veidošanās. Tas ir raksturīgs vīrusiem, kuriem ir superkapsīda apvalks. Salikšanas pēdējā posmā komplekso vīrusu nukleokapsīdi tiek fiksēti uz šūnu plazmas membrānas, modificēti ar vīrusu proteīniem un pakāpeniski izvirzās uz āru. Izvirzīšanas rezultātā veidojas “pumpurs”, kas satur nukleokapsīdu. Pēc tam "pumpurs" tiek atdalīts no šūnas. Tādējādi šo vīrusu ārējais apvalks veidojas, tiem izejot no šūnas. Ar šo mehānismu šūna var ražot vīrusu ilgu laiku, vienā vai otrā pakāpē saglabājot savas pamatfunkcijas.