Vermehrung von Viren: lytischer und lysogener Zyklus bei Bakteriophagen

Zusammenfassung

Der Text erklärt, wie Viren als obligate Parasiten die Mittel der Wirtszelle zu ihrer Vermehrung nutzen. Am Beispiel der Bakteriophagen werden die Infektionsphasen sowie der lytische und der lysogene Zyklus beschrieben. Lernende erfahren, wie sich das Virusgenom danach verhält.

Kernpunkte

Viren sind obligate Parasiten: Sie vermehren sich nur, indem sie Material, Energie und Maschinen der Wirtszelle nutzen.
Der Infektionsprozess der Bakteriophagen umfasst Adsorption, Kontraktion und Injektion der viralen Nukleinsäure.
Im lytischen Zyklus werden neue Viren gebildet und freigesetzt, was zum Zelltod (Lyse) führt.
Im lysogenen Zyklus wird das Virusgenom in das Bakteriengenom integriert und als Prophage repliziert.
Ein Virus kann über das Einfügen seines genetischen Materials genetische Variabilität der Wirtszelle verursachen.

Stellen Sie sich auf die Probe

Funktionsweise von Viren

Aus funktionaler Sicht kann ein Virus zweifach wirken:

Vermehrung in der infizierten Zelle: Dabei werden das gesamte Material und die Maschinen der Wirtszelle genutzt.
Eintritt in die Zelle: Das genetische Material dringt in den Wirt ein und führt zu genetischen Veränderungen. Wir können das Virus als Erreger betrachten, da es das genetische Material bzw. die Erbsubstanz der Wirtszelle verändern kann.

Viren als obligate Parasiten

Wie bereits erwähnt, besteht die einzige Möglichkeit für ein Virus, sich zu vermehren oder Kopien von sich selbst zu erzeugen, darin, das Material, die Energie und die Maschinen der Wirtszelle zu nutzen. Daher werden sie als obligate Parasiten bezeichnet.

Sobald das Virus eine Zelle infiziert, können zwei Arten von Verhalten auftreten: Es kann Infektionen verursachen, die zur Lyse (Zelltod) führen, oder das Virus kann sein genetisches Material in die Wirtszelle einfügen und somit als Agent für genetische Variabilität fungieren. Beide Fälle wurden im Detail bei Bakteriophagen untersucht; schematische Zeichnungen dazu finden Sie in Abbildung 3.

In beiden Fällen beginnt der Infektionsprozess wie folgt:

a) Adsorptionsphase: Viren werden über die Grundplatte an der Zellwand befestigt.
b) Kontraktionsphase: Der Schwanz kontrahiert und die Nukleinsäure des Virus wird injiziert.
c) Injektionsphase: Die virale Nukleinsäure gelangt in das Zytoplasma des Bakteriums. Ab diesem Zeitpunkt können zwei unterschiedliche Zyklen folgen:

Lytischer und lysogener Zyklus

Im lytischen Zyklus nutzt die bakterielle DNA die Vorlagen, um Kopien viraler Proteine und viraler Nukleinsäure zu erstellen. Wenn genügend dieser Moleküle erzeugt wurden, erfolgt die Montage der Proteine und der viralen Nukleinsäure. Die Viren werden in die Umgebung freigesetzt, was zum Zelltod führt (Abb. 3b-c).

Der lysogene Zyklus tritt auf, wenn das Virusgenom in das Genom des Bakteriums integriert wird. Es kommt nicht zur sofortigen Expression seiner Gene, sondern es wird zusammen mit den Bakterien repliziert. Das Virus verbleibt dabei als Prophage (Abb. 3b-d).

Häufige Fragen

Was bedeutet obligater Parasit?

Ein obligater Parasit kann sich nur vermehren, indem er die Ressourcen einer Wirtszelle nutzt. Viren gehören zu dieser Gruppe, da sie keine eigenen Vermehrungsmaschinen besitzen.

Was ist der Unterschied zwischen lytischem und lysogenem Zyklus?

Im lytischen Zyklus werden neue Viren produziert und die Zelle geht zugrunde. Im lysogenen Zyklus wird das Virusgenom in das Bakteriengenom eingebaut und zusammen mit ihm repliziert, ohne sofort die Zelle zu zerstören.

Was ist ein Prophage?

Ein Prophage ist das in das Genom des Bakteriums integrierte Virusgenom. Es verbleibt dort, bis es eventuell aktiviert wird.