Šis straipsnis, kaip ir 5 klasės biologijos ataskaita apie bakteriofagų virusus, padės skaitytojui sužinoti pagrindinės informacijos apie šias ekstraląstelines gyvybės formas. Čia apžvelgsime jų taksonominę vietą, struktūros ir gyvybės ypatumus, jų pasireiškimą sąveikaujant su bakterijomis ir kt.
Įvadas
Visi žino, kad universalus Žemės planetos gyvybės vieneto atstovas yra ląstelė. Tačiau posūkis tarp XIX ir XX amžių buvo era, per kurią buvo atrasta daugybė ligų, pažeidžiančių gyvūnus, augalus ir net grybus. Analizuodami šį reiškinį ir atsižvelgdami į bendrą informaciją apie žmonių ligas, mokslininkai suprato, kad yra organizmų, kurie gali būti neląstelinio pobūdžio.
Tokios būtybės yra labai mažos, todėl nesustodamos gali praeiti pro mažiausią filtrą ten, kur galėtų sustoti net mažiausia ląstelė. Dėl to buvo atrasti virusai.
Bendrieji duomenys
PriešApsvarstykite virusų – bakteriofagų – atstovus – susipažinkime su bendra informacija apie šią taksonominės hierarchijos karalystę.
Viruso dalelė turi mažiausius matmenis (20–300 nm) ir simetrišką struktūrą. Jis pagamintas iš nuolat pasikartojančių komponentų. Visi virusinio pobūdžio organizmai yra RNR arba DNR fragmentas, uždarytas specialiame b altyminiame apvalkale, vadinamame kapsidu. Jie neturi galimybės savarankiškai funkcionuoti ir palaikyti gyvybinės veiklos, būdami už kitos ląstelės ribų. Gyvų būtybių savybių pasireiškimas joms būdingas tik patekus į kitą organizmą, o pats virusas panaudos užgrobtos ląstelės išteklius savo būsenos stabilumui palaikyti. Iš to išplaukia, kad ši taksonomijos sritis pateikiama kaip parazitinė, tarpląstelinė gyvybės forma. Yra virusų, kurie įsiskverbia į ląstelės, kurioje jie išsivystė ir gyveno, membranų dalis. Jie aplink tokias vietas sudaro kitą apvalkalą, dengiantį kapsidą.
Paprastai virusai užmezga ryšį su ląstelės, kurioje jie parazituoja, paviršiumi. Tada virusas patenka į vidų ir pradeda ieškoti konkrečios struktūros, į kurią galėtų patekti. Pavyzdžiui, hepatito sukėlėjai funkcionuoja ir gyvena tik kepenų ląstelių vienetuose, o kiaulytė bando prasiskverbti į paausinės liaukas.
Virusui priklausanti DNR (RNR), patekusi į ląstelę nešiklį, pradeda sąveikauti su genetinio paveldimumo aparatu, todėl pati ląstelė pradeda nekontroliuojamą sintezės procesąspecifinė b altymų serija, užkoduota paties patogeno nukleorūgštyje. Toliau vyksta replikacija, kurią tiesiogiai vykdo pati ląstelė, todėl prasideda naujos viruso dalelės surinkimo procesas.
Bakteriofagas
Kas yra bakteriofagų virusai? Tai ypatinga gyvybės forma Žemėje, kuri selektyviai prasiskverbia į bakterijų ląsteles. Dauginimasis dažniausiai vyksta šeimininko viduje, o pats procesas sukelia lizę. Atsižvelgiant į virusų struktūrą, naudojant bakteriofagų pavyzdį, galime daryti išvadą, kad jie susideda iš b altymų suformuotų apvalkalų ir turi aparatą, skirtą paveldimumui atkurti vienos RNR grandinės arba dviejų DNR grandinių pavidalu. Bendras bakteriofagų skaičius maždaug atitinka bendrą bakterijų organizmų skaičių. Šie virusai aktyviai dalyvauja cheminėje medžiagų ir energijos cirkuliacijoje gamtoje. Sukelti daugybę požymių bakterijų ir mikrobų, kurie išsivystė arba vystosi evoliucijos eigoje.
Atradimų istorija
Bakteriologijos tyrinėtojas F. Twort sukūrė infekcinės ligos aprašymą, kurį pasiūlė 1915 m. paskelbtame straipsnyje. Ši liga paveikė stafilokokus ir galėjo prasiskverbti per bet kokius filtrus, taip pat gali būti pernešama iš vienos ląstelių kolonijos į kitas.
F. D'Herelle, Kanadoje gimęs mikrobiologas, 1917 m. rugsėjo mėn. atrado bakteriofagus. Jų atradimas buvo atliktas nepriklausomai nuo F. Tworot darbo.
1897 m. N. F. Gamaleya tapo lizės reiškinio stebėtojubakterijos, kurios atsirado veikiant skiepijimo agento procesui.
Bakteriniai virusai yra parazitiniai bakteriofagai, kurie atlieka didžiulį vaidmenį infekcijų patogenezėje. Jie užsiima daugialąsčio tipo organizmo atsigavimu nuo daugelio ligų, todėl formuoja specifinį imuninės sistemos tipą. D'Herelle iš pradžių kalbėjo apie tai, o vėliau išplėtojo tai į doktriną. Ši pozicija pritraukė daug mokslininkų, kurie pradėjo tyrinėti šią sritį ir bandė rasti atsakymus į tokius klausimus: kokią ląstelių struktūrą (kristalus) turi bakterijos-virusai bakteriofagai? Kokie procesai vyksta jų viduje, tolimesnis jų likimas ir raida? Visa tai ir dar daugiau patraukė daugelio tyrinėtojų dėmesį.
Reikšmė
Virusų struktūra bakteriofago pavyzdžiu gali mums daug ką pasakyti, ypač sąveikaujant su kita informacija, kurią asmuo turi apie juos. Pavyzdžiui, jie tariamai yra seniausia viruso dalelių forma. Kiekybinė analizė mums rodo, kad jų populiacijoje yra daugiau nei 1030 dalelių.
Gamtoje jų galima rasti toje pačioje vietoje, kur gyvena bakterijos, kurioms jos gali būti jautrios. Kadangi aptariamus organizmus apibrėžia jų buveinė, bakterijų, kurias jie užkrečia, pomėgiai, tai reiškia, kad lizuojančios dirvožemio bakterijos (fagai) gyvens dirvožemyje. Kuo daugiau mikroorganizmų substrate, tuo daugiau reikiamų fagų.
Iš tikrųjų kiekvienas bakteriofagas įkūnijavienas iš pagrindinių elementarių genetinio mobilumo vienetų. Naudojant transdukciją, jie sukelia naujų genų atsiradimą bakterijos paveldimojoje medžiagoje. Per sekundę gali būti užkrėsta apie 1024 bakterijų ląstelių. Šis atsakymo į klausimą, kurie virusai vadinami bakteriofagais, forma atvirai parodo būdus, kuriais paveldima informacija pasiskirsto tarp bakterinių organizmų iš bendros buveinės.
Pastato ypatybės
Atsakydami į klausimą, kokią struktūrą turi bakteriofago virusas, galime daryti išvadą, kad juos galima atskirti pagal cheminę struktūrą, nukleorūgšties tipą (n.c.), morfologinius duomenis ir sąveikos su bakteriniais organizmais formą.. Tokio organizmo dydis gali būti kelis tūkstančius kartų mažesnis už pačią mikrobinę ląstelę. Tipišką fagų atstovą sudaro galva ir uodega. Uodegos ilgis gali būti nuo dviejų iki keturių kartų didesnis už galvos skersmenį, kuriame, beje, glūdi genetinis potencialas, kuris įgavo DNR arba RNR grandinės formą. Taip pat yra fermentas – transkriptazė, panardinta į neaktyvią būseną ir apsupta b altymų arba lipoproteinų apvalkalo. Jis nustato genomo saugojimą ląstelės viduje ir yra vadinamas kapsidu.
Struktūrinės bakteriofago viruso ypatybės apibūdina jo uodegos skyrių kaip b altymų vamzdelį, kuris tarnauja kaip apvalkalo, sudarančio galvą, tęsinys. ATPazė yra uodegos pagrindo srityje, kuri regeneruoja energijos išteklius, išleistus injekcijos procesui.genetinė medžiaga.
Sisteminiai duomenys
Bakteriofagas yra virusas, užkrečiantis bakterijas. Taip taksonomas klasifikuoja jį hierarchinės tvarkos lentelėje. Šiame moksle jiems buvo suteiktas titulas dėl didžiulio šių organizmų kiekio atradimo. Šiuos klausimus šiuo metu sprendžia ICTV. Pagal tarptautinius taksonų klasifikavimo ir pasiskirstymo tarp virusų standartus, bakteriofagai išskiriami pagal juose esančios nukleino rūgšties tipą arba morfologines savybes.
Šiandien galima išskirti 20 šeimų, iš kurių tik 2 priklauso turinčioms RNR ir 5 su apvalkalu. Iš DNR virusų tik 2 šeimos turi vienos grandinės genomo formą. 9 virusai, turintys DNR (genomas mums atrodo kaip apskrita dezoksiribonukleino rūgšties molekulė), o kiti 9 su linijine figūra. 9 šeimos būdingos bakterijoms, o kitos 9 būdingos archejoms.
Poveikis bakterijų ląstelėms
Bakteriofagų virusai, priklausomai nuo sąveikos su bakterine ląstele pobūdžio, gali skirtis virulentiškais ir vidutinio stiprumo fagais. Pirmieji gali padidinti savo skaičių tik lizinių ciklų pagalba. Procesai, kurių metu vyksta virulentinio fago ir ląstelės sąveika, susideda iš adsorbcijos ląstelės paviršiuje, prasiskverbimo į ląstelės struktūrą, fago elementų biosintezės ir jų atvedimo į funkcinę būseną procesai, taip pat ląstelių išsiskyrimas. bakteriofagas iš šeimininko.
Apsvarstykime bakteriofagų virusų aprašymą pagal tolimesnį jų veikimą ląstelėje.
Bakterijų paviršiuje yra specialių fagams būdingų struktūrų, pateiktų receptorių pavidalu, prie kurių iš tikrųjų yra prijungtas bakteriofagas. Naudodamas uodegą, fagas, naudodamas fermentus, esančius jo gale, sunaikina membraną tam tikroje ląstelės vietoje. Be to, įvyksta jo susitraukimas, dėl kurio DNR patenka į ląstelę. Bakteriofago viruso „kūnas“su b altyminiu apvalkalu lieka lauke.
Fago injekcija sukelia visišką visų medžiagų apykaitos procesų restruktūrizavimą. Bakterijų b altymų, taip pat RNR ir DNR sintezė baigiama, o pats bakteriofagas pradeda transkripcijos procesą dėl asmeninio fermento, vadinamo transkriptazės, aktyvumo, kuris aktyvuojamas tik patekus į bakterijos ląstelę.
Tiek ankstyvosios, tiek vėlyvosios pasiuntinio RNR grandinės yra sintezuojamos po to, kai patenka į nešančiosios ląstelės ribosomą. Ten taip pat vyksta tokių struktūrų kaip nukleazė, ATPazė, lizocimas, kapsidas, uodegos procesas ir net DNR polimerazė sintezės procesas. Replikacijos procesas vyksta pagal pusiau konservatyvų mechanizmą ir atliekamas tik esant polimerazei. Vėlyvieji b altymai susidaro pasibaigus dezoksiribonukleino rūgšties replikacijos procesams. Po to prasideda paskutinis ciklo etapas, kuriame įvyksta fagų brendimas. Jis taip pat gali susijungti su b altyminiu apvalkalu ir sudaryti subrendusias daleles, paruoštas infekcijai.
Gyvenimo ciklai
Nepriklausomai nuo bakteriofago viruso struktūros, jie visi turi bendrą gyvavimo ciklų ypatybę. Atsižvelgiant į nuosaikumą arba virulentiškumą, abiejų tipų organizmai yra panašūs vienas į kitą pradinėse įtakos ląstelei stadijose su tuo pačiu ciklu:
- fago adsorbcijos ant specifinio receptoriaus procesas;
- nukleino rūgščių suleidimas aukai;
- pradeda bendrą nukleorūgščių, tiek fagų, tiek bakterijų dauginimosi procesą;
- ląstelių dalijimosi procesas;
- plėtra lizogeniniu arba liziniu būdu.
Vidinio klimato bakteriofagas palaiko profago režimą, seka lizogeninį kelią. Virulentiniai atstovai vystosi pagal lytinį modelį, kuriame yra keletas nuoseklių procesų:
- Nukleino rūgščių sintezės kryptį nustato fagų fermentai, kurie veikia aparatą, atsakingą už b altymų sintezę. Parazitas pradeda inaktyvuoti šeimininkui priklausančias RNR ir DNR, o tolesnis fermentinis veikimas visiškai veda prie jo suskaidymo. Kita proceso dalis yra ląstelių aparato „pavaldumas“b altymų sintezei.
- Fago n. į.atsiranda replikacija ir nustato naujų b altymų lukštų sintezės kryptį. Lizocimo susidarymo procesas yra pavaldus fago RNR.
- Ląstelių lizė: ląstelių plyšimas, kurį sukelia lizocimo veikla. Išleidžiamas didžiulis skaičius naujų fagų, kurie toliau užkrės bakterinius organizmus.
Veikimo metodai
VirusaiBakteriofagai plačiai taikomi antibakterinio tipo terapijoje, kuri yra alternatyva antibiotikams. Tarp organizmų, kurie gali būti taikomi, dažniausiai išskiriami: streptokokai, stafilokokai, klebsiella, coli, proteus, piobakteriofagai, poliproteinai ir dizenterija.
Trylika fagų pagrindu pagamintų vaistinių medžiagų yra užregistruota ir praktiškai taikoma medicinos tikslais Rusijos Federacijos teritorijoje. Paprastai tokie kovos su infekcijomis metodai taikomi, kai tradicinė gydymo forma nesukelia reikšmingų pokyčių, kuriuos sukelia silpnas patogeno jautrumas pačiam antibiotikui arba visiškas atsparumas. Praktiškai naudojant bakteriofagus greitai ir kokybiškai pasiekiama norima sėkmė, tačiau tam reikia turėti biologinę membraną, padengtą polisacharidų sluoksniu, pro kurį antibiotikai negali prasiskverbti.
Fagų atstovų terapinis taikymo būdas Vakaruose neranda pritarimo. Tačiau jis dažnai naudojamas kovojant su bakterijomis, kurios sukelia apsinuodijimą maistu. Ilgametė bakteriofagų veiklos tyrimo patirtis rodo, kad, pavyzdžiui, dizenterijos fagas bendroje miestų ir kaimų erdvėje sukelia prevencinių priemonių poveikį šiai erdvei.
Genetikos inžinieriai naudoja bakteriofagus kaip vektorius DNR segmentams perkelti. Taip pat jiems dalyvaujant, vyksta genominės informacijos perdavimastarp sąveikaujančių bakterijų ląstelių.
