Ez a cikk, akárcsak egy 5. osztályos biológiai jelentés a bakteriofág vírusokról, segít az olvasónak alapvető információk megismerésében ezekről az extracelluláris életformákról. Itt megvizsgáljuk taxonómiai elhelyezkedésüket, szerkezetük és élettevékenységük jellemzőit, a baktériumokkal való kölcsönhatás során jelentkező megnyilvánulásaikat stb.
Bevezetés
Mindenki tudja, hogy a Föld bolygó életegységének egyetemes képviselője egy sejt. A tizenkilencedik és a huszadik század közötti fordulat azonban egy olyan korszak volt, amelyben számos olyan betegséget fedeztek fel, amelyek állatokat, növényeket, sőt gombákat is érintenek. E jelenség elemzése és az emberi betegségekre vonatkozó általános információk figyelembevételével a tudósok rájöttek, hogy vannak olyan organizmusok, amelyek lehetnek nem sejtes természetűek.
Az ilyen lények rendkívül kicsik, ezért képesek megállás nélkül átjutni a legkisebb szűrőn is, ahol még a legkisebb sejt is megállhat. Ez vírusok felfedezéséhez vezetett.
Általános adatok
ElőtteTekintsük a vírusok képviselőit – bakteriofágokat –, ismerkedjünk meg általános információkkal a taxonómiai hierarchia e birodalmáról.
A vírusrészecske a legkisebb méretű (20-300 nm) és szimmetrikus szerkezetű. Folyamatosan ismétlődő alkatrészekből épül fel. Minden vírusos élőlény RNS- vagy DNS-fragmentum, amelyet egy speciális fehérjehéj, az úgynevezett kapszid zárnak be. Nem képesek önállóan működni és fenntartani a létfontosságú tevékenységet egy másik sejten kívül. Az élőlények tulajdonságainak megnyilvánulása csak egy másik szervezetbe való bejutást követően rejlik bennük, míg maga a vírus az általa befogott sejt erőforrásait használja fel a saját állapotának stabilitásának megőrzésére. Ebből az következik, hogy a taxonómiának ezt a területét parazita, intracelluláris életformaként mutatják be. Vannak vírusok, amelyek behatolnak annak a sejtnek a membránjának szakaszaiba, amelyben fejlődtek és éltek. Egy másik héjat képeznek az ilyen helyek körül, lefedve a kapszidot.
Általában a vírusok kötést képeznek a sejt felületével, amelyben élősködnek. Ekkor a vírus bejut a belsejébe, és elkezd keresni egy adott szerkezetet, amelyet eltalálhat. Például a hepatitis kórokozói csak a máj sejtegységeiben működnek és élnek, míg a mumpsz a fültőmirigyekbe próbál behatolni.
A vírushoz tartozó DNS (RNS) a hordozósejtbe kerülve kölcsönhatásba lép a genetikai öröklődés apparátusával, így maga a sejt kontrollálatlan szintézis folyamatba kezd.magának a kórokozónak a nukleinsavában kódolt fehérjék egy specifikus sorozata. Ezt követően a replikáció megy végbe, amelyet közvetlenül a sejt hajt végre, és ezzel megkezdődik egy új vírusrészecske összeállításának folyamata.
Bakteriofág
Kik azok a bakteriofág vírusok? Ez egy különleges életforma a Földön, amely szelektíven behatol a baktériumsejtekbe. A szaporodás leggyakrabban a gazdaszervezeten belül történik, és maga a folyamat lízishez vezet. Figyelembe véve a vírusok szerkezetét a bakteriofágok példáján, arra a következtetésre juthatunk, hogy fehérjék által alkotott héjakból állnak, és rendelkeznek egy berendezéssel az öröklődés reprodukálására egy RNS-lánc vagy két DNS-lánc formájában. A bakteriofágok teljes száma megközelítőleg megfelel a bakteriális organizmusok teljes számának. Ezek a vírusok aktívan részt vesznek a természetben található anyagok és energia kémiai keringésében. A jelek számos megnyilvánulását okozza az evolúció során kialakult vagy fejlődő baktériumokban és mikrobákban.
Felfedezési előzmények
F. Twort bakteriológus kutató elkészítette egy fertőző betegség leírását, amelyet egy 1915-ben megjelent cikkében javasolt. Ez a betegség a staphylococcusokat érintette, és bármilyen szűrőn áthaladhat, és egyik sejtkolóniából a másikba is eljuthat.
F. D'Herelle, egy kanadai születésű mikrobiológus 1917 szeptemberében fedezett fel bakteriofágokat. Felfedezésüket F. Tworot munkáitól függetlenül tették.
1897-ben N. F. Gamaleya a lízis jelenségének megfigyelője lettbaktériumok, amelyek az oltóanyag-eljárás hatására fejlődtek ki.
A bakteriális vírusok parazita bakteriofágok, amelyek óriási szerepet játszanak a fertőzések patogenezisében. Foglalkoznak azzal, hogy biztosítsák a többsejtű szervezet felépülését számos betegségből, és ezért sajátos típusú immunrendszert alkotnak. D'Herelle először beszélt erről, majd később doktrínává fejlesztette. Ez az álláspont sok tudóst vonzott, akik elkezdték feltárni ezt a területet, és megpróbáltak választ találni olyan kérdésekre, mint például: milyen sejtszerkezettel (kristályokkal) rendelkeznek a bakteriofágok baktérium-vírusai? Milyen folyamatok zajlanak bennük, további sorsuk, fejlődésük? Mindez és még sok más sok kutató figyelmét felkeltette.
Jelentés
A vírusok szerkezete egy bakteriofág példáján sokat elárulhat nekünk, különösen az egyén róluk birtokolt egyéb információkkal való interakcióról. Például állítólag a vírusrészecskék legősibb formája. A kvantitatív elemzés azt jelzi számunkra, hogy populációjuk több mint 1030 részecskét tartalmaz.
A természetben ugyanazon a helyen találhatók, ahol a baktériumok élnek, amelyekre érzékenyek lehetnek. Mivel a szóban forgó organizmusokat az élőhelyük, az általuk fertőzött baktériumok preferenciái határozzák meg, ebből következik, hogy a lizáló talajbaktériumok (fágok) élnek majd a talajban. Minél több mikroorganizmust tartalmaz a szubsztrát, annál több a szükséges fág.
A valóságban minden bakteriofág testet ölta genetikai mobilitás egyik alapvető elemi egysége. Transzdukciót alkalmazva új gének megjelenését idézik elő a baktérium örökítőanyagában. Körülbelül 1024 baktériumsejt fertőzhető meg másodpercenként. A bakteriofágoknak nevezett vírusok megválaszolásának ez a formája nyíltan megmutatja nekünk, hogyan oszlik meg az örökletes információ a közös élőhelyről származó baktériumok között.
Épületi jellemzők
Arra a kérdésre válaszolva, hogy milyen szerkezetű a bakteriofág vírus, megállapíthatjuk, hogy kémiai szerkezetük, a nukleinsav típusa (n.c.), morfológiai adatok és a bakteriális szervezetekkel való kölcsönhatás formája alapján megkülönböztethetők. Egy ilyen organizmus mérete több ezerszer kisebb lehet, mint maga a mikrobasejt. A fágok tipikus képviselőjét egy fej és egy farok alkotja. A farok hossza a fej átmérőjének két-négyszerese lehet, ami egyébként a genetikai potenciált rejti magában, ami DNS- vagy RNS-lánc formáját öltötte. Van egy enzim - transzkriptáz is, amely inaktív állapotba merül, és fehérjék vagy lipoproteinek héja veszi körül. Meghatározza a genom sejten belüli tárolását, és kapszidnak nevezik.
A bakteriofág vírus szerkezeti jellemzői a farokrekeszét fehérjékből álló csőként határozzák meg, amely a fejet alkotó héj folytatásaként szolgál. Az ATPáz a farokalap régiójában található, amely regenerálja az injektálási folyamatra fordított energiaforrásokat.genetikai anyag.
Szisztematikus adatok
A bakteriofág egy vírus, amely baktériumokat fertőz meg. A taxonómus így sorolja be a hierarchikus sorrend táblázatába. Ebben a tudományban a címet e szervezetek hatalmas mennyiségének felfedezésének köszönhették. Ezekkel a kérdésekkel jelenleg az ICTV foglalkozik. A taxonok vírusok közötti osztályozására és eloszlására vonatkozó nemzetközi szabványokkal összhangban a bakteriofágokat a bennük lévő nukleinsav típusa vagy morfológiai jellemzői alapján különböztetik meg.
Ma 20 családot lehet megkülönböztetni, amelyek közül csak 2 tartozik RNS-t tartalmazó, 5 pedig héjjal. A DNS-vírusok közül csak 2 családban van egyszálú genom. 9 DNS-t tartalmazó vírus (a genom számunkra dezoxiribonukleinsav körkörös molekulaként jelenik meg), a másik 9 pedig lineáris ábrával. 9 család a baktériumokra, a másik 9 pedig az archaeára jellemző.
Hatás a baktériumsejtekre
A bakteriofág vírusok, a baktériumsejttel való kölcsönhatás természetétől függően, virulens és mérsékelt típusú fágokban különbözhetnek. Az előbbiek számukat csak lítikus ciklusok segítségével tudják növelni. Azok a folyamatok, amelyekben a virulens fág és a sejt kölcsönhatása létrejön, a sejtfelszínen történő adszorpcióból, a sejtszerkezetbe való behatolásból, a fágelemek bioszintéziséből és funkcionális állapotba hozatalából, valamint a sejtfelszabadulásból áll. a bakteriofág a gazdaszervezetből.
Nézzük meg a bakteriofág vírusok leírását a sejtben végzett további hatásuk alapján.
A baktériumok felszínükön speciális fágspecifikus struktúrák vannak, amelyek receptorok formájában jelennek meg, amelyekhez valójában a bakteriofág kapcsolódik. A farok segítségével a fág a végén található enzimek segítségével tönkreteszi a membránt a sejt egy bizonyos helyén. Ezenkívül összehúzódik, amelynek eredményeként DNS kerül be a sejtbe. A bakteriofág vírus "teste" a fehérjehéjával kívül marad.
A fág által adott injekció az összes anyagcsere-folyamat teljes átstrukturálódását okozza. A bakteriális fehérjék, valamint az RNS és a DNS szintézise befejeződik, és a bakteriofág maga kezdi meg a transzkripciós folyamatot a transzkriptáz nevű személyes enzim aktivitásának köszönhetően, amely csak a baktériumsejtbe való belépés után aktiválódik.
A hírvivő RNS korai és késői láncai is szintetizálódnak, miután belépnek a hordozósejt riboszómájába. Ugyanitt zajlik le olyan szerkezetek szintézise is, mint a nukleáz, ATPáz, lizozim, kapszid, farokfolyamat, sőt a DNS polimeráz is. A replikációs folyamat félig konzervatív mechanizmus szerint megy végbe, és csak polimeráz jelenlétében megy végbe. A késői fehérjék a dezoxiribonukleinsav replikációs folyamatainak befejezése után képződnek. Ezt követően kezdődik a ciklus utolsó szakasza, amelyben megtörténik a fág érése. A fehérjehéjjal is kombinálódhat, és fertőzésre készen érett részecskéket képezhet.
Életciklusok
A bakteriofág vírus szerkezetétől függetlenül mindegyiknek van egy közös jellemzője az életciklusokra. A mérsékeltségnek vagy virulenciának megfelelően mindkét típusú organizmus hasonló a sejtre gyakorolt hatás kezdeti szakaszában, ugyanazzal a ciklussal:
- a fág adszorpciós folyamata egy adott receptoron;
- nukleinsavak befecskendezése az áldozatba;
- megindítja a nukleinsavak, a fágok és a baktériumok közös replikációs folyamatát;
- sejtosztási folyamat;
- fejlesztés lizogén vagy litikus úton.
A mérsékelt égövi bakteriofág fenntartja a profág módot, követi a lizogén útvonalat. A virulens képviselők a litikus modellnek megfelelően fejlődnek, amelyben egy sor szekvenciális folyamat van:
- A nukleinsav szintézis irányát a fág enzimek határozzák meg, amelyek hatással vannak a fehérjeszintézisért felelős apparátusra. A parazita megkezdi a gazdaszervezethez tartozó RNS és DNS inaktiválását, és a további enzimatikus hatás teljesen felhasadásához vezet. A folyamat következő része a sejtes apparátus „alárendelése” a fehérjeszintézishez.
- Fág n. replikáción megy keresztül, és meghatározza az új fehérjehéjak szintézisének irányát. A lizozim képződése a fág RNS-ének van alárendelve.
- Sejtlízis: A lizozim aktivitása által okozott sejtszakadás. Hatalmas számú új fág szabadul fel, amelyek tovább fertőzik a bakteriális szervezeteket.
Működési módok
VírusokA bakteriofágok széles körben alkalmazhatók az antibakteriális típusú terápiában, amely az antibiotikumok alternatívájaként szolgál. Az alkalmazható szervezetek közül a leggyakrabban a következőket különböztetjük meg: streptococcus, staphylococcus, klebsiella, coli, proteus, pyobakteriofágok, poliproteinek és vérhas.
Tizenhárom fágalapú gyógyszert regisztráltak és alkalmaznak a gyakorlatban az Orosz Föderáció területén gyógyászati célokra. A fertőzések elleni küzdelem ilyen módszereit általában akkor alkalmazzák, ha a hagyományos kezelési forma nem vezet jelentős változásokhoz, amelyeket a kórokozó gyenge érzékenysége magával az antibiotikummal vagy teljes rezisztenciával okoz. A gyakorlatban a bakteriofágok használata a kívánt siker gyors és minőségi elérését eredményezi, ehhez azonban egy poliszacharidréteggel borított biológiai membrán jelenléte szükséges, amelyen az antibiotikumok nem tudnak áthatolni.
A fág képviselőinek terápiás alkalmazása nyugaton nem talál támogatásra. Azonban gyakran használják az ételmérgezést okozó baktériumok leküzdésére. A bakteriofágok aktivitásának tanulmányozása terén szerzett sokéves tapasztalat azt mutatja, hogy például a dizentériás fág jelenléte a városok és falvak közös terében a teret megelőző intézkedéseknek való kitettséget okoz.
A génmérnökök bakteriofágokat használnak vektorként DNS-szegmensek átvitelére. És szintén az ő részvételükkel történik a genomikai információk átadásakölcsönhatásba lépő baktériumsejtek között.
