Virus
Sinh học > Chu trình nhân lên

Những quần thể virus - do là những thực thể vô bào - nên không thể tăng trưởng thông qua sự phân chia tế bào. Thay vào đó, chúng sử dụng bộ máy và hệ trao đổi chất của tế bào vật chủ để tạo ra rất nhiều bản sao của chính chúng, và tự lắp ráp ở bên trong đó.
Một chu trình nhân lên điển hình của virus
Một số bacteriophage bơm bộ gene của chúng vào tế bào vi khuẩn (hình không theo tỷ lệ)
Chu trình sống của virus có sự khác nhau rất lớn giữa các loài, nhưng nhìn chung có 6 giai đoạn cơ bản trong chu trình sống (vòng đời) của virus:
Hấp phụ là sự liên kết đặc hiệu giữa protein của vỏ capsid ở virus với những thụ thể đặc hiệu trên bề mặt tế bào vật chủ. Tính đặc hiệu này giúp xác định biên độ vật chủ của virus. Lấy ví dụ HIV, loại virus này xâm nhiễm vào một phạm vi giới hạn những tế bào bạch cầu của con người. Điều này là vì protein trên bề mặt của nó, gp120, tương tác đặc hiệu với phân tử CD4 – một thụ thể chemokine thường được tìm thấy nhiều nhất trên bề mặt của tế bào T CD4+. Cơ chế này đã tiến hóa để giúp những virus này có thể lây nhiễm chỉ trên những tế bào mà chúng có khả năng nhân lên trong đó. Sự hấp phụ (bám lấy) thụ thể có thể tạo ra những thay đổi đối với những protein của vỏ bọc virus, dẫn đến sự hợp nhất lớp lipid kép của màng tế bào và màng virus, hoặc tạo ra những biến đổi của protein bề mặt của virus (khi không có vỏ bọc) để cho phép virus đi được vào bên trong.
Xâm nhập sau khi đã hấp phụ: Virion đi vào trong tế bào vật chủ nhờ sự nhập bào qua trung gian thụ thể hoặc sự hợp nhất màng. Sự xâm nhiễm của virus lên tế bào thực vật và nấm khác biệt với sự xâm nhiễm lên tế bào động vật. Thực vật có một thành tế bào rắn chắc được làm từ cellulose, và nấm cũng có thành tế bào từ chitin, cho nên hầu hết virus đều chỉ có thể đi vào trong những tế bào này sau một tổn thương nào đấy lên thành tế bào. Tuy nhiên, gần như tất cả virus (như virus khám thuốc lá) lại có thể di chuyển trực tiếp từ tế bào này qua tế bào khác, dưới dạng những phức hợp nucleoprotein sợi đơn thông qua các lỗ gọi là kênh liên bào (plasmodesma). Vi khuẩn, giống với thực vật, cũng có một thành tế bào rất mạnh mẽ mà virus buộc phải chọc thủng để xâm nhiễm vào tế bào. Dù vậy, bởi thành tế bào vi khuẩn kém dày hơn nhiều so với thành tế bào thực vật do kích thước nhỏ hơn rất nhiều của chúng, nên một số virus đã phát triển những cơ chế giúp bơm bộ gen của chúng vào tế bào vi khuẩn xuyên qua thành tế bào, trong khi vỏ capsid vẫn còn ở bên ngoài.
Lột vỏ là quá trình mà vỏ capsid của virus bị loại bỏ: nó có thể bị tan rã do enzym của virus hoặc tế bào chủ hay bởi sự phân ly đơn giản; và kết quả cuối cùng là sự giải phóng ra acid nucleic của bộ gen virus.
Sự nhân lên của virus chủ yếu liên quan đến sự nhân lên của bộ gen virus. Quá trình nhân lên bao gồm sự tổng hợp những RNA thông tin (mRNA) của virus từ những gen "sớm" (có ngoại lệ là virus RNA dương tính), sự tổng hợp protein, việc lắp ráp của những protein có thể có, và sau cùng là sự sao chép bộ gen virus được quy hoạch bởi biểu hiện của protein "sớm" hoặc protein điều hòa. Việc này có thể kéo theo một hoặc nhiều chu kỳ tổng hợp mRNA - đối với những virus phức tạp có bộ gen lớn - tạo ra sự biểu hiện gen "muộn" của protein virion hoặc protein cấu trúc.
Sau sự tự lắp ráp do cấu trúc quy định để tạo nên các phần tử virus, thì thường xảy ra một số thay đổi trong các protein. Ở những virus như HIV, sự thay đổi này (đôi khi được gọi là 'sự thành thục') diễn ra sau khi virus đã được giải phóng ra khỏi tế bào chủ.
Virus có thể được giải phóng ra khỏi tế bào vật chủ nhờ tiêu bào (hay làm tan tế bào), một quá trình tiêu diệt tế bào bằng cách phá tan màng tế bào (và thành tế bào nếu có) của vật chủ. Đây là một đặc tính của nhiều virus động vật và vi khuẩn. Một số virus trải qua chu trình tiềm tan, khi mà bộ gen của virus được kết hợp do tái tổ hơp di truyền vào một vị trí cụ thể trong chromosome của vật chủ. Bộ gen của virus lúc này được gọi là một "provirus", hoặc trong trường hợp của bacteriophages là một "prophage". Bất cứ khi nào vật chủ phân chia, bộ gen của virus cũng được nhân lên cùng. Bộ gen này phần lớn thời gian sẽ không hoạt động ở bên trong vật chủ, tuy nhiên, vào một thời điểm nào đó, provirus hay prophage có thể làm hoạt hóa virus, điều này có thể sẽ làm tan tế bào vật chủ. Những virus có vỏ bọc (ví dụ HIV) có đặc trưng là giải phóng khỏi tế bào chủ nhờ "nảy chồi". Trong quá trình này, virus sẽ nhận được vỏ bọc của chúng, là một phần nhỏ đã thay đổi do màng sinh chất hoặc các lưới nội chất khác của tế bào vật chủ.
Vật liệu di truyền bên trong, và phương pháp nhân lên của những vật liệu đó, khác nhau đáng kể giữa những loại virus khác nhau.