бактериофаг

бактериофаг это вирусы, которые заражают бактерии и размножаются в процессе. Также для каждой бактерии существует свой бактериофаг. Бактериофаги используются в медицине и генной инженерии.

Что такое бактериофаги?

Бактериофаги - это группа вирусов, поражающих бактерии и археи (примордиальные бактерии). При этом они продолжают размножаться, уничтожая бактерии.

Для каждой бактерии существует свой бактериофаг по принципу «замок и ключ». Согласно традиционному определению, бактериофаги, как и все вирусы, не являются живыми существами. Их воспроизводство зависит от хозяина. Вне хозяина биохимические процессы не происходят. Фаги используют для этого ферменты хозяина.

Бактериофаги состоят только из ДНК или РНК, которые окружены белковой оболочкой. Однако подавляющее большинство фагов имеют ДНК в качестве генетического материала.

Впервые фаги были описаны в 1917 году канадским биологом Феликсом Юбером д'Эреллем. Структура различных фагов различна. В основном бактериофаги состоят из нескольких компонентов. Основное внимание было уделено структуре так называемых Т-фагов, которые также инфицируют бактерию Escherichia coli.

Т-фаги состоят из многогранной головки, которая через шейку соединена с удлиненным инъекционным каналом (инъекционным устройством). Базовая пластина с хвостовым волокном и шипами находится под инъекционным устройством. Голова - это капсид, содержащий нуклеиновую кислоту. Капсид, канал для инъекций и опорная пластина сделаны из белка. Волокна и шипы хвоста служат для прикрепления фага к клеточной стенке бактерии.

Возникновение, распространение и свойства

Бактериофаги универсальны. В морской воде насчитывается от 10 до 30 бактериофагов. Также для каждой бактерии существует соответствующий фаг.

Размножение бактериофагов можно разделить на пять фаз. Сначала фаг абсорбируется на конкретном рецепторе клеточной стенки. Концы хвостовых нитей прикрепляются к поверхности клетки. На следующем этапе фаг вводит в бактерию свою ДНК или РНК. Пустые белковые оболочки остаются на поверхности бактерий. Третья фаза называется латентной фазой, в которой фаги не обнаруживаются. Во время латентной фазы, продолжающейся несколько часов, начинается трансляция в вирусную мРНК и репликацию в вирусную нуклеиновую кислоту. На так называемой производственной фазе создаются вирусные белки. Затем, на последующей фазе созревания, составляются отдельные компоненты вируса. После завершения продуцирования вируса лизоцим, продуцируемый преобразованной бактериальной клеткой, растворяет бактерию и высвобождает продуцируемые фаги.

Значение и функция

Сегодня бактериофаги уже широко используются во многих областях. Специальные области применения открываются в медицине, биологии или сельскохозяйственной инженерии. В медицине бактериофаги используются для обнаружения штаммов бактерий из-за их специфичности в отношении определенных бактерий. Эта область применения называется лизотипом.

В настоящее время ведутся интенсивные исследования по борьбе с бактериями с использованием бактериофагов при инфекциях. Эта область исследований приобретает все большее значение, особенно под влиянием постоянно растущего числа штаммов бактерий, устойчивых к антибиотикам. Однако плохая стабильность фагов в организме создает проблемы. Они немедленно удаляются собственными фагоцитами организма.

Феликс Юбер д'Эрелль уже рассмотрел это возможное применение. Однако после открытия и внедрения антибиотиков результаты исследований этого возможного применения были полностью забыты. Однако Институт исследования фагов Элиава, основанный Д’Эреллем в 1934 году, до сих пор существует в Тбилиси, Грузия. Вместе с Институтом иммунологии и экспериментальной терапии Людвика Хиршфельда из Вроцлава, Польша, в настоящее время там проводятся исследования альтернативных методов борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериями с помощью фагов.

Фаги также используются по-разному в пищевой промышленности. Например, при упаковке сыра или колбас используются различные фаговые спреи, чтобы защитить их от бактерий.

Генная инженерия также является большой областью применения. Например, сейчас фаги используются в качестве векторов для определенных генов и вводятся в бактерии. Используя этот метод, можно получить инсулин-продуцирующие бактериальные штаммы Escherichia coli.

Эти векторы также становятся все более важными для производства других активных веществ. Кроме того, некоторые из них можно использовать для борьбы с генетическими дефектами.

Болезни и недуги

Однако бактериофаги не только оказывают положительное действие. Некоторые серьезные инфекционные заболевания возникают только с помощью фагов. Дифтерия вызывается бактерией Corynebacterium diphtheriae. Однако болезнь может начаться только в том случае, если одновременно с ней инфицированы бактериофагами Corynebacterium diphtheriae. После заражения фагами эти бактерии вырабатывают характерный токсин, вызывающий тяжелые, иногда опасные для жизни симптомы.

Заболевание начинается с таких признаков, как затруднение глотания, утомляемость, тошнота и боли в животе. На миндале есть белый налет, неприятный сладкий запах. Часто возникают такие осложнения, как пневмония или миокардит, которые могут привести к летальному исходу.

Еще одно заболевание, вызываемое бактериофагами, - скарлатина. Скарлатину вызывают зараженные бактериофагами стрептококки. В результате этой инфекции бактерии вырабатывают особенно коварный токсин. Имеются серьезные симптомы с ознобом, лихорадкой, рвотой и болью в горле. Сначала язык белый, но через несколько дней становится малиново-красным. Также возникает сыпь. Если бы бактерия не была инфицирована бактериофагом, это привело бы только к безвредному тонзиллиту.

Холера также вызывается бактерией, инфицированной бактериофагами, под названием Vibrio cholerae.