Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Каков механизм проникновения вирусов в клетку: электростатический, биофизический, механический или неведомый?

Максимально подробно.

МедицинаИнфекционные болезни
Рафаил Гафаров
  · 3,7 K
Кандидат медицинских наук, микробиолог, биоинформатик  · 14 авг 2021

Так как речь идëт о проникновении вирусов сквозь мембраны клеток, то значительную часть ответа я посвящу именно свойствам биологических мембран. Самое необычное и трудное для понимания - мембраны жидкие. На картинке представлен раздел фаз "вода" - "фосфолипидная мембрана" - "вода". Это раздел фаз трëх жидкостей, которые не смешиваются за счëт гидрофобного эффекта (вода не может образовывать водородные связи с липидами, поэтому "выгодным" оказывается максимально уменьшить площадь контакта воды и липидных хвостов).

image.png

Так как фосфолипидная мембрана является жидкой, молекулы в ней легко диффундируют в плоскости (на этой картинке - влево-вправо), но им очень трудно выбраться за еë пределы (на картинке - двигаться вверх-вниз) за счëт уже упомянутого гидрофобного эффекта. Это лучше представлять себе в анимации, поэтому можете посмотреть данный ролик, особенно момент 1:07, где мембрана представлена "в срезе".

Гидрофильной молекуле (например, иону металла) очень трудно проникнуть сквозь мембрану. Зато гидрофобные молекулы могут достаточно легко в неë "вставляться", деформируя фосфолипидный бислой.

image.png

Итак, как же вирусы проникают в клетку? Очень по-разному. Некоторые вирусы будут вставлять в мембрану свои белки гидрофобными частями, образуя в ней пору достаточного диаметра, чтобы вирусный геном мог войти в клетку.

image.png

А другие вирусы запускают слияние своей мембраны с мембраной клетки. Происходит это следующим образом. При успешном распознавании рецептора у поверхностных белков вируса обнажаются гидрофобные части, вставляющиеся в мембрану клетки. Получается, вирусный белок на какой-то момент соединяет, как стержень, мембраны вируса и клетки. А затем этот белок складывается пополам. Возникает сила, вдавливающую одну мембрану в другую - и мембраны, как и подобает слоям жидкости, сливаются вместе.

image.png

Наконец, некоторые вирусы запускают сложный клеточный процесс, который регулируется цитоскелетом и требует затрат энергии - эндоцитоз. А потому уже осуществляют один из упомянутых выше вариантов проникновения через мембрану.

image.png

Или даже разрушают мембрану эндосомы.

image.png

Вы сформулировали ваш вопрос так, что ответом должна быть физическая природа процесса проникновения вируса в клетку. Во всех процессах, связанных с мембранами, главное действующее лицо - гидрофобный эффект. А он, по самой популярной на сегодняшний день модели, имеет статистическую природу и является проявлением энтропийной силы. Здесь, я, пожалуй, закончу свой рассказ и отошлю к Википедии.

1 эксперт согласен
Очень подробно, отличный ответ!
Химик, кристаллограф. Живу в Испании, раньше работал в Корее.  · 2 июн 2021

Вирусы бывают разные, и механизм их проникновения в клетку тоже разный. Краткий обзор основных механизмов можно почитать в банальной Википедии. За деталями можно сходить например в Nature.

Спасибо за приведённые источники. К сожалению, из них нельзя уяснить самое главное: каким образом материальный... Читать дальше
Я пенсионер и нигде не работаю. Изучаю физику, биологию и другое.  · 1 сент 2021
Я не знаю, что такое биофизический механизм движения в вашем понимании, но вот движение человека мне представляется биофизическим. Вирус такими способностями не обладает. Электростатический метод движения требует относительно большой разности потенциалов. Механический требует приложения соответствующих сил, преодолевающих внутриклеточное давление. И как раз эти силы и... Читать далее
Я хотел бы додуматься до того, что именно гравитационные силы втаскивают вирус в клетку, но укоренившаяся точка... Читать дальше