Virusi se ne razmnožavaju binarnom fisijom. Još 50-ih godina prošlog stoljeća ustanovljeno je da se reprodukcija provodi metodom reprodukcije (u prijevodu s engleskog reproducirati - napraviti kopiju, reproducirati), odnosno reprodukcijom nukleinskih kiselina, kao i sintezom proteina, nakon čega slijedi zbirka viriona. Ti se procesi događaju u različitim dijelovima stanice takozvanog domaćina (na primjer, u jezgri ili citoplazmi). Ova nepovezana metoda razmnožavanja virusa naziva se disjunktivna. To je ono na što ćemo se detaljnije usredotočiti u našem članku.
Proces reprodukcije
Ovaj proces ima svoje karakteristike reprodukcije virusa i odlikuje se uzastopnom izmjenom nekih faza. Razmotrite ih zasebno.
Faze
Virusi se ne mogu razmnožavati u hranjivom mediju, jer su strogi intracelularni paraziti. Osim toga, za razliku od klamidije ili rikecije, tijekom razmnožavanja virusi u stanici domaćinu nisu sposobni rasti i ne razmnožavaju se fisijom. Sve komponente ovog virusa uključuju nukleinske kiseline, kao i proteinske molekule koje se sintetiziraju u stanici "domaćinu" zasebno, u različitim dijelovima stanice: u citoplazmi i u jezgri. Osim toga, stanični sustavi koji sintetiziraju proteine pokoravaju se jednom virusnom genomu, kao i njegovom NA.
Virusna reprodukcija u stanici odvija se u nekoliko faza, koje su opisane u nastavku:
- Prva faza je adsorpcija virusa, o čemu je gore bilo riječi, na površini stanice, koja je osjetljiva na ovaj virus.
- Drugi je prodor virusa u stanice domaćina metodom viropexis.
- Treće je svojevrsno "svlačenje" viriona, oslobađanje nukleinske kiseline iz kapsida i superkapsida. U brojnim virusima, nukleinska kiselina ulazi u stanice spajanjem ovojnice viriona i stanice domaćina. U ovom slučaju, treća i druga faza se spajaju u jednu.
Adsorpcija
Ova faza razmnožavanja virusa odnosi se na prodiranje virusne čestice u stanice. Adsorpcija počinje na površini stanice kroz interakciju staničnih, kao i virusnih receptora. U prijevodu s latinskog, riječ "receptori" znači "primanje". To su posebne osjetljive formacije koje percipiraju iritacije. Receptori su molekule ili molekularni kompleksi smješteni na površini stanice, a također su sposobni prepoznati specifične kemijske skupine, molekule ilidruge stanice, vežu ih. U najsloženijim virionima takvi se receptori nalaze na vanjskoj ljusci u obliku šiljastog izraslina ili resice; kod jednostavnih viriona obično se nalaze na površini kapside.
Mehanizam adsorpcije na površini receptivne stanice temelji se na interakciji receptora s takozvanim komplementarnim receptorima stanice "domaćina". Virionski receptori i stanice su neke specifične strukture koje se nalaze na površini.
Adenovirusi i miksovirusi adsorbiraju se izravno na mukoproteinske receptore, dok se arbovirusi i pikornavirusi adsorbiraju na lipoproteinske receptore.
U virionu miksovirusa, neuraminidaza uništava receptor mukogfoteina i cijepa N-acetilneuraminske kiseline iz oligosaharida, koji sadrži galaktozu i galaktozamin. Njihove interakcije u ovoj fazi su reverzibilne, jer na njih značajno utječu temperatura, reakcija medija i komponenti soli. Adsorpciju viriona sprječavaju heparin i sulfatirani polisaharidi, koji nose negativan naboj, ali njihov inhibitorni učinak uklanjaju neki polikarioni (ekmolin, DEAE-dekstran, protamin sulfat), koji neutraliziraju negativni naboj iz sulfatiranih polisaharida.
Virion ulazi u ćeliju "domaćina"
Način na koji virus ulazi u osjetljivu ćeliju neće uvijek biti isti. Mnogi virioni mogu ući u stanice pinocitozom, što na grčkom znači "piće"."piće". Ovom metodom čini se da pinocitna vakuola uvlači virion izravno u stanicu. Drugi virioni mogu ući u stanicu izravno kroz njezinu membranu.
Kontakt enzima neuraminidaze sa staničnim mukoproteinima potiče ulazak viriona u stanicu među miksovirusima. Rezultati novijih studija dokazuju da se DNA i RNA viriona ne odvajaju od vanjske ljuske, odnosno virioni u cijelosti prodiru u osjetljive stanice pinocitozom ili viropeksisom. Do danas je to potvrđeno za virus velikih boginja, vakciniju i druge viruse koji odluče živjeti kod životinja. Kad smo već kod faga, oni inficiraju stanice nukleinskom kiselinom. Mehanizam infekcije temelji se na činjenici da se oni virioni koji se nalaze u staničnim vakuolama hidroliziraju enzimima (lipaze, proteaze), pri čemu se DNA oslobađa iz membrane faga i ulazi u stanicu.
Za pokus, stanica je inficirana nukleinskom kiselinom koja je izolirana iz nekih virusa, te je izazvan jedan potpuni ciklus reprodukcije viriona. Međutim, u prirodnim uvjetima do infekcije takvom kiselinom ne dolazi.
Dezintegracija
Sljedeća faza razmnožavanja virusa je dezintegracija, što je oslobađanje NK iz kapsida i vanjske ljuske. Nakon što virion uđe u stanice, kapsid prolazi kroz neke promjene, stječući osjetljivost na staničnu proteazu, zatim se uništava, istovremeno otpuštajućiNK. Kod nekih bakteriofaga slobodni NA ulazi u stanice. Fitopatogeni virus ulazi kroz oštećenje stanične stijenke, a zatim se adsorbira na unutarnji stanični receptor uz istovremeno oslobađanje NK.
replikacija RNA i sinteza virusnih proteina
Sljedeća faza razmnožavanja virusa je sinteza virusa specifičnog proteina, koja se događa uz sudjelovanje tzv. glasničke RNA (kod nekih virusa oni su dio viriona, a kod nekih samo u inficiranim stanicama izravno na matrici virionske DNA ili RNA). Dolazi do replikacije virusne NK.
Proces reprodukcije RNA virusa počinje nakon ulaska nukleoproteina u stanicu, gdje nastaju virusni polisomi kompleksiranjem RNA s ribosomima. Nakon toga sintetiziraju se i rani proteini koji bi trebali uključivati represore staničnog metabolizma, kao i RNA polimeraze koje se transliraju s matičnom RNA molekulom. U citoplazmi najmanjih virusa, odnosno u jezgri, virusna dvolančana RNA nastaje kompleksiranjem roditeljskog plus lanca (“+” - RNA lanca) s novosintetiziranim, kao i komplementarnog s njim minus lanca (“-” - RNA lanac). Povezivanje ovih lanaca nukleinske kiseline izaziva stvaranje samo jednolančane RNA strukture, koja se naziva replikativnim oblikom. Sinteza virusne RNA provodi se replikacijskim kompleksima, u kojima sudjeluju replikativni oblik RNA, enzim RNA polimeraza i polisomi.
Postoje 2 vrste RNA polimeraza. Dotu spadaju: RNA polimeraza I, koja katalizira stvaranje replikativnog oblika izravno na predlošku plus lanca, kao i RNA polimeraza II, koja sudjeluje u sintezi jednolančane virusne RNA na šabloni replikativnog tipa. Sinteza nukleinskih kiselina u malim virusima odvija se u citoplazmi. Što se tiče virusa gripe, unutarnji protein i RNA se sintetiziraju u jezgri. RNA se tada oslobađa iz jezgre i prodire u citoplazmu, u kojoj, zajedno s ribosomima, počinje sintetizirati virusni protein.
Nakon što virioni uđu u stanice, u njima je potisnuta sinteza nukleinske kiseline i staničnih proteina. Tijekom reprodukcije virusa koji sadrže DNK, mRNA se također sintetizira na matriksu u jezgri, koja nosi informacije za sintezu proteina. Mehanizam sinteze virusnih proteina provodi se na razini staničnog ribosoma, a izvor izgradnje bit će fond aminokiselina. Aktivaciju aminokiselina provode enzimi, uz pomoć mRNA prenose se izravno na ribosome (polisome), u kojima se već nalaze u sintetiziranoj proteinskoj molekuli.
Tako se u inficiranim stanicama sinteza nukleinskih kiselina i virionskih proteina odvija kao dio replikativno-transkriptivnog kompleksa, koji je reguliran određenim mehanizmom.
morfogeneza viriona
Do stvaranja viriona može doći samo u slučaju strogo uređene veze strukturnih virusnih polipeptida, kao i njihove NA. A to je osigurano takozvanim samosastavljanjem proteinskih molekula u blizini NC.
formacija Viriona
Formiranje viriona događa se uz sudjelovanje nekih strukturnih komponenti koje čine stanicu. Virusi herpesa, poliomijelitisa i vakcinije nastaju u citoplazmi, dok se adenovirusi proizvode u jezgri. Sinteza virusne RNK, kao i stvaranje nukleokapsida, događa se izravno u jezgri, a hemaglutinin nastaje u citoplazmi. Nakon toga nukleokapsid prelazi iz jezgre u citoplazmu, u kojoj dolazi do formiranja ovojnice viriona. Nukleokapsid je izvana prekriven virusnim proteinima, a u virion su uključeni hemaglutinini i neuraminidaza. Tako dolazi do formiranja potomstva, na primjer, virusa gripe.
Oslobađanje viriona iz ćelije "domaćina"
Virusne čestice se oslobađaju iz stanice "domaćina" istovremeno (tijekom uništavanja stanice) ili postupno (bez ikakvog uništavanja stanice).
U tom obliku dolazi do razmnožavanja virusa. Virioni se oslobađaju iz stanica, obično na dva načina.
Prva metoda
Prva metoda podrazumijeva sljedeće: nakon apsolutnog sazrijevanja viriona izravno unutar stanice, oni se zaokružuju, tamo nastaju vakuole, a zatim se uništava stanična membrana. Po završetku ovih procesa, virioni se svi istovremeno i potpuno oslobađaju iz stanica (pikornavirusi). Ova metoda se zove lytic.
Druga metoda
Druga metoda uključuje proces oslobađanja viriona kako sazrijevaju unutar 2-6 sati zacitoplazmatska membrana (miksovirusi i arbovirusi). Izlučivanje miksovirusa iz stanice olakšava neuraminidaza, koja uništava staničnu membranu. Tijekom ove metode, 75-90% viriona se spontano oslobađa u medij kulture, a stanice postupno umiru.
