Denne artikel vil, ligesom en 5. klasses biologirapport om bakteriofagvirus, hjælpe læseren med at lære grundlæggende information om disse ekstracellulære livsformer. Her vil vi overveje deres taksonomiske placering, træk ved struktur og livsaktivitet, manifestation af dem selv, når de interagerer med bakterier osv.
Introduktion
Alle ved, at den universelle repræsentant for en enhed af livet på planeten Jorden er en celle. Men skiftet mellem det nittende og det tyvende århundrede var en æra, hvor en række sygdomme blev opdaget, der påvirker dyr, planter og endda svampe. Ved at analysere dette fænomen og tage generel information om menneskelige sygdomme i betragtning, indså forskerne, at der er organismer, der kan være af ikke-cellulær natur.
Sådanne væsner er ekstremt små og er derfor i stand til at passere gennem det mindste filter uden at stoppe, hvor selv den mindste celle kunne stoppe. Dette førte til opdagelsen af vira.
Generelle data
Føroverveje repræsentanter for vira - bakteriofager - lad os stifte bekendtskab med generel information om dette kongerige i det taksonomiske hierarki.
Viruspartiklen har de mindste dimensioner (20-300 nm) og symmetrisk strukturering. Det er bygget af konstant gentagne komponenter. Alle organismer af viral natur er et fragment af RNA eller DNA, indesluttet i en speciel proteinskal kaldet en capsid. De har ikke evnen til selvstændigt at fungere og opretholde vital aktivitet, idet de er uden for en anden celle. Manifestationen af levende væseners egenskaber er kun iboende i dem efter at være blevet introduceret i en anden organisme, mens virussen selv vil bruge ressourcerne fra den celle, den har fanget, til at opretholde stabilitet i sin egen tilstand. Det følger heraf, at dette taksonomidomæne præsenteres som en parasitisk, intracellulær livsform. Der er vira, der invaderer dele af membranerne i den celle, hvor de udviklede sig og levede. De danner en anden skal omkring sådanne steder, der dækker kapsiden.
Som regel danner vira en binding med overfladen af cellen, hvori de snylter. Så kommer virussen ind og begynder at søge efter en bestemt struktur, som den kan ramme. For eksempel fungerer de forårsagende stoffer til hepatitis og lever kun i leverens celleenheder, mens fåresyge forsøger at trænge ind i parotiskirtlerne.
DNA (RNA), der tilhører virusset, begynder, når det først er inde i bærercellen, at interagere med det genetiske arveanlæg, således at cellen selv begynder en ukontrolleret synteseprocesen specifik serie af proteiner kodet i nukleinsyren af selve patogenet. Dernæst finder replikation sted, som udføres direkte af cellen selv, og dermed starter processen med at samle en ny viral partikel.
Bakteriofag
Hvem er bakteriofagvira? Dette er en speciel form for liv på Jorden, der selektivt trænger ind i bakterieceller. Reproduktion sker oftest i værten, og selve processen fører til lysis. I betragtning af strukturen af vira ved hjælp af eksemplet med bakteriofager, kan vi konkludere, at de består af skaller dannet af proteiner og har et apparat til at reproducere arvelighed i form af en RNA-kæde eller to DNA-kæder. Det samlede antal bakteriofager svarer omtrent til det samlede antal bakterielle organismer. Disse vira deltager aktivt i den kemiske cirkulation af stoffer og energi i naturen. Forårsager mange manifestationer af tegn i bakterier og mikrober udviklet eller udviklet i løbet af evolutionen.
Opdagelseshistorik
Bakteriologiforsker F. Twort lavede en beskrivelse af en infektionssygdom, som han foreslog i en artikel offentliggjort i 1915. Denne sygdom ramte stafylokokker og kunne passere gennem alle filtre og kunne også transporteres fra en cellekoloni til andre.
F. D'Herelle, en canadisk-født mikrobiolog, opdagede bakteriofager i september 1917. Deres opdagelse blev gjort uafhængigt af F. Tworots arbejde.
I 1897 blev N. F. Gamaleya en iagttager af fænomenet lysisbakterier, der fortsatte under påvirkning af podemiddelprocessen.
Bakterievira er parasitære bakteriofager, der spiller en stor rolle i patogenesen af infektioner. De er engageret i at sikre genopretning af den flercellede type organisme fra mange sygdomme og danner derfor en specifik type immunsystem. D'Herelle t alte først om dette og udviklede det senere til en doktrin. Denne position tiltrak mange videnskabsmænd, der begyndte at udforske dette område og forsøge at finde svar på spørgsmål som: hvilken slags cellulær struktur (krystaller) har bakterie-vira bakteriofager? Hvad er processerne inde i dem, deres videre skæbne og udvikling? Alt dette og mere har tiltrukket sig opmærksomhed fra mange forskere.
Meaning
Virusstrukturen på eksemplet med en bakteriofag kan fortælle os meget, især for interaktion med andre oplysninger, som en person har om dem. For eksempel er de angiveligt den ældste form for viruspartikler. Kvantitativ analyse viser for os, at deres befolkning har mere end 1030 partikler.
I naturen kan de findes det samme sted, hvor bakterier lever, som de kan være følsomme over for. Da de pågældende organismer er defineret af deres habitat, af præferencerne for de bakterier, de inficerer, følger det, at lysende jordbakterier (fager) vil leve i jorden. Jo flere mikroorganismer substratet indeholder, jo flere nødvendige fager er der.
I virkeligheden er hver bakteriofag legemligen af de grundlæggende elementære enheder i genetisk mobilitet. Ved hjælp af transduktion forårsager de fremkomsten af nye gener i bakteriens arvemateriale. Omkring 1024 bakterieceller kan blive inficeret pr. sekund. Denne form for besvarelse af spørgsmålet om, hvilke vira der kaldes bakteriofager viser os åbenlyst måderne, hvorpå arvelig information fordeles mellem bakterielle organismer fra et fælles levested.
Bygningsfunktioner
Ved at besvare spørgsmålet om, hvilken struktur bakteriofagvirusset har, kan vi konkludere, at de kan skelnes efter den kemiske struktur, typen af nukleinsyre (n.c.), morfologiske data og formen for interaktion med bakterielle organismer. Størrelsen af en sådan organisme kan være flere tusinde gange mindre end selve den mikrobielle celle. En typisk repræsentant for fager er dannet af et hoved og en hale. Halelængden kan være to til fire gange hovedets diameter, som i øvrigt rummer det genetiske potentiale, som har taget form af en DNA- eller RNA-kæde. Der er også et enzym - transkriptase, nedsænket i en inaktiv tilstand og omgivet af en skal af proteiner eller lipoproteiner. Det bestemmer lagringen af genomet inde i cellen og kaldes kapsiden.
Bakteriofagvirusets strukturelle træk definerer dens halerum som et rør af proteiner, der fungerer som en fortsættelse af skallen, der udgør hovedet. ATPase er placeret i området af halebasen, som regenererer energiressourcerne brugt på injektionsprocessen.genetisk materiale.
Systematiske data
Bakteriofager er en virus, der inficerer bakterier. Sådan klassificerer taksonomen det i tabellen med hierarkisk orden. Tildelingen af en titel til dem i denne videnskab skyldtes opdagelsen af en enorm mængde af disse organismer. Disse problemer behandles i øjeblikket af ICTV. I overensstemmelse med de internationale standarder for klassificering og fordeling af taxa blandt vira, er bakteriofager kendetegnet ved den type nukleinsyre, de indeholder, eller morfologiske egenskaber.
I dag kan der skelnes mellem 20 familier, blandt hvilke kun 2 tilhører indeholdende RNA og 5 med en skal. Blandt DNA-vira har kun 2 familier en enkeltstrenget form af genomet. 9 vira indeholdende DNA (genomet fremstår for os som et cirkulært molekyle af deoxyribonukleinsyre) og de andre 9 med en lineær figur. 9 familier er specifikke for bakterier, og de andre 9 er specifikke for archaea.
Indflydelse på bakteriecellen
Bakteriofagvirus kan, afhængigt af arten af interaktion med en bakteriecelle, være forskellige i virulente og moderate fager. Førstnævnte er kun i stand til at øge deres antal ved hjælp af lytiske cyklusser. De processer, hvori interaktionen mellem den virulente fag og cellen finder sted, består af adsorption på celleoverfladen, indtrængning i cellestrukturen, processer til biosyntese af fagelementer og deres bringe i en funktionel tilstand, samt frigivelse af bakteriofagen fra værten.
Lad os overveje beskrivelsen af bakteriofagvira baseret på deres videre virkning i cellen.
Bakterier har på deres overflade specielle fagspecifikke strukturer, præsenteret i form af receptorer, som bakteriofagen faktisk er knyttet til. Ved hjælp af halen ødelægger fagen ved hjælp af enzymerne indeholdt i dens ende membranen et bestemt sted i cellen. Yderligere sker dets sammentrækning, som et resultat af hvilket DNA indføres i cellen. "Kroppen" af bakteriofagvirussen med dens proteinkappe forbliver udenfor.
Injektion foretaget af en fag forårsager en fuldstændig omstrukturering af alle metaboliske processer. Syntesen af bakterielle proteiner samt RNA og DNA er afsluttet, og selve bakteriofagen starter transkriptionsprocessen takket være aktiviteten af et personligt enzym kaldet transkriptase, som først aktiveres efter indtræden i bakteriecellen.
Både tidlige og sene kæder af messenger-RNA syntetiseres, efter at de kommer ind i ribosomet i bærercellen. Synteseprocessen af sådanne strukturer som nuklease, ATPase, lysozym, capsid, haleproces og endda DNA-polymerase finder også sted der. Replikationsprocessen forløber ifølge en semi-konservativ mekanisme og udføres kun i nærvær af en polymerase. Sene proteiner dannes efter afslutningen af processerne for replikation af deoxyribonukleinsyre. Herefter begynder den sidste fase af cyklussen, hvor fagmodning sker. Den kan også kombineres med proteinskallen og danne modne partikler, der er klar til infektion.
Livets cyklusser
Uanset strukturen af bakteriofagvirussen har de alle en fælles egenskab for livscyklusser. I overensstemmelse med moderation eller virulens ligner begge typer organismer hinanden i de indledende stadier af indflydelse på cellen med samme cyklus:
- processen med fagadsorption på en specifik receptor;
- injektion af nukleinsyrer i offeret;
- starter den fælles proces med replikation af nukleinsyrer, både fag og bakterier;
- celledelingsproces;
- udvikling på lysogen eller lytisk måde.
Den tempererede bakteriofag opretholder profettilstanden, følger den lysogene vej. Virulente repræsentanter udvikler sig i overensstemmelse med den lytiske model, hvor der er en række sekventielle processer:
- Retningen af nukleinsyresyntese bestemmes af fagenzymer, som påvirker det apparat, der er ansvarligt for proteinsyntese. Parasitten begynder inaktiveringen af RNA og DNA, der tilhører værten, og yderligere enzymatisk virkning fører fuldstændigt til dens sp altning. Den næste del af processen er "underordningen" af det cellulære apparat til proteinsyntese.
- Phage n. to. gennemgår replikation og bestemmer retningen for syntesen af nye proteinskaller. Processen med dannelse af lysozym er underordnet fag-RNA.
- Cellelyse: Cellesprængning forårsaget af lysozymaktivitet. Der frigives et stort antal nye fager, som vil inficere bakterielle organismer yderligere.
Betjeningsmåder
Virusbakteriofager finder deres brede anvendelse i antibakteriel type terapi, som fungerer som et alternativ til antibiotika. Blandt de organismer, der kan være anvendelige, er de mest almindeligt skelnede: streptokok, stafylokokker, klebsiella, coli, proteus, pyobakteriofager, polyproteiner og dysenteri.
Tretten medicinske stoffer baseret på fager er registreret og anvendt i praksis på Den Russiske Føderations territorium til medicinske formål. Som regel anvendes sådanne metoder til bekæmpelse af infektioner, når den traditionelle behandlingsform ikke fører til væsentlige ændringer, som er forårsaget af en svag følsomhed af patogenet over for selve antibiotikaen eller fuldstændig resistens. I praksis fører brugen af bakteriofager til en hurtig og høj kvalitet opnåelse af den ønskede succes, men dette kræver tilstedeværelsen af en biologisk membran dækket af et lag af polysaccharider, som antibiotika ikke kan trænge igennem.
Den terapeutiske form for anvendelse af fagrepræsentanter finder ikke støtte i Vesten. Det bruges dog ofte til at bekæmpe bakterier, der forårsager madforgiftning. Mange års erfaring med at studere aktiviteten af bakteriofager viser os, at tilstedeværelsen af f.eks. dysenterifagen i det fælles rum i byer og landsbyer forårsager, at rummet udsættes for forebyggende foranst altninger.
Genteknikere udnytter bakteriofager som vektorer til at overføre DNA-segmenter. Og også med deres deltagelse finder overførsel af genomisk information stedmellem interagerende bakterieceller.
