Тази статия, подобно на доклад по биология за 5-ти клас за вирусите на бактериофага, ще помогне на читателя да научи основна информация за тези извънклетъчни форми на живот. Тук ще разгледаме тяхното таксономично местоположение, особености на структурата и жизнената дейност, проява на себе си при взаимодействие с бактерии и др.
Въведение
Всеки знае, че универсалният представител на единица живот на планетата Земя е клетката. Въпреки това, обратът между деветнадесети и двадесети век е ера, през която са открити редица заболявания, които засягат животни, растения и дори гъби. Анализирайки това явление и вземайки предвид общата информация за човешките заболявания, учените разбраха, че има организми, които могат да бъдат от неклетъчна природа.
Такива същества са изключително малки и следователно могат да преминат през най-малкия филтър, без да спират там, където може да спре дори най-малката клетка. Това доведе до откриването на вируси.
Общи данни
Предипомислете за представители на вируси - бактериофаги - нека се запознаем с обща информация за това царство на таксономичната йерархия.
Вирусната частица има най-малки размери (20-300 nm) и симетрично структуриране. Изграден е от постоянно повтарящи се компоненти. Всички организми с вирусна природа са фрагменти от РНК или ДНК, затворени в специална протеинова обвивка, наречена капсид. Те нямат способността да функционират самостоятелно и да поддържат жизнена дейност, като са извън друга клетка. Проявата на свойствата на живите същества им е присъща само след въвеждането им в друг организъм, докато самият вирус ще използва ресурсите на клетката, която е уловил, за да поддържа стабилност в собственото си състояние. От това следва, че тази област на таксономията е представена като паразитна, вътреклетъчна форма на живот. Има вируси, които нахлуват в участъци от мембраните на клетката, в които са се развили и са живели. Те образуват друга обвивка около такива места, покриваща капсида.
По правило вирусите образуват връзка с повърхността на клетката, в която паразитират. Тогава вирусът прониква вътре и започва да търси конкретна структура, която може да удари. Например, причинителите на хепатита функционират и живеят само в клетъчните единици на черния дроб, докато паротитът се опитва да проникне в паротидните жлези.
ДНК (РНК), принадлежаща на вируса, веднъж вътре в клетката носител, започва да взаимодейства с апарата на генетичната наследственост, така че самата клетка да започне неконтролиран процес на синтезспецифична серия от протеини, кодирани в нуклеиновата киселина на самия патоген. След това се извършва репликация, която се извършва директно от самата клетка и така започва процесът на сглобяване на нова вирусна частица.
Бактериофаг
Кои са вирусите на бактериофаги? Това е специална форма на живот на Земята, която избирателно прониква в клетките на бактериите. Възпроизвеждането най-често се случва в рамките на гостоприемника, а самият процес води до лизис. Като се има предвид структурата на вирусите, използвайки примера на бактериофагите, можем да заключим, че те се състоят от черупки, образувани от протеини, и имат апарат за възпроизвеждане на наследствеността под формата на една РНК верига или две ДНК вериги. Общият брой на бактериофагите приблизително съответства на общия брой на бактериалните организми. Тези вируси участват активно в химическата циркулация на вещества и енергия в природата. Предизвиква много прояви на признаци в бактерии и микроби, развити или развиващи се в хода на еволюцията.
История на откриването
Бактериологичният изследовател Ф. Туорт създаде описание на инфекциозно заболяване, което той предложи в статия, публикувана през 1915 г. Това заболяване засяга стафилококите и може да премине през всякакви филтри, а също така може да се транспортира от една клетъчна колония в друга.
F. D'Herelle, роден в Канада микробиолог, открива бактериофагите през септември 1917 г. Тяхното откритие е направено независимо от работата на F. Tworot.
През 1897 г. Н. Ф. Гамалея става наблюдател на феномена на лизисбактерии, които протичат под влиянието на процеса на присаждане.
Бактериалните вируси са паразитни бактериофаги, които играят огромна роля в патогенезата на инфекциите. Те се занимават с осигуряване на възстановяването на многоклетъчния тип организми от много заболявания и следователно формират специфичен тип имунна система. Д'Ерел първо говори за това, а по-късно го разви в доктрина. Тази позиция привлече много учени, които започнаха да изследват тази област и да се опитат да намерят отговори на въпроси като: каква клетъчна структура (кристали) имат бактерии-вируси бактериофагите? Какви са процесите вътре в тях, тяхната по-нататъшна съдба и развитие? Всичко това и повече привлече вниманието на много изследователи.
Значение
Структурата на вирусите на примера на бактериофаг може да ни каже много, особено за взаимодействието с друга информация, която човек има за тях. Например, предполага се, че те са най-древната форма на вирусни частици. Количественият анализ ни показва, че тяхната популация има повече от 1030 частици.
В природата те могат да бъдат намерени на същото място, където живеят бактериите, към които могат да бъдат чувствителни. Тъй като въпросните организми се определят от тяхното местообитание, от предпочитанията на бактериите, които заразяват, следва, че лизиращите почвени бактерии (фаги) ще живеят в почвата. Колкото повече микроорганизми съдържа субстратът, толкова повече необходими фаги са там.
В действителност всеки бактериофаг въплъщаваедна от основните елементарни единици на генетичната мобилност. Използвайки трансдукция, те предизвикват появата на нови гени в наследствения материал на бактерията. Около 1024 бактериални клетки могат да бъдат заразени в секунда. Тази форма на отговор на въпроса кои вируси се наричат бактериофаги открито ни показва начините, по които наследствената информация се разпределя между бактериалните организми от общо местообитание.
Сградни характеристики
Отговаряйки на въпроса каква структура има вирусът бактериофаг, можем да заключим, че те могат да бъдат разграничени според химичната структура, вида на нуклеиновата киселина (n.c.), морфологичните данни и формата на взаимодействие с бактериалните организми. Размерът на такъв организъм може да бъде няколко хиляди пъти по-малък от самата микробна клетка. Типичен представител на фагите се формира от глава и опашка. Дължината на опашката може да бъде два до четири пъти по-голяма от диаметъра на главата, която, между другото, съдържа генетичния потенциал, който е приел формата на ДНК или РНК верига. Има и ензим - транскриптаза, потопен в неактивно състояние и заобиколен от обвивка от протеини или липопротеини. Той определя съхранението на генома вътре в клетката и се нарича капсид.
Структурните особености на вируса бактериофаг определят опашното му отделение като тръба от протеини, която служи като продължение на черупката, която изгражда главата. ATPase се намира в областта на основата на опашката, която регенерира енергийните ресурси, изразходвани за процеса на инжектиране.генетичен материал.
Системни данни
Бактериофагът е вирус, който инфектира бактериите. Така систематикът го класифицира в таблицата на йерархичния ред. Присвояването на титла в тази наука се дължи на откриването на огромно количество от тези организми. В момента тези въпроси се разглеждат от ICTV. В съответствие с международните стандарти за класификация и разпределение на таксоните между вирусите, бактериофагите се разграничават по вида на нуклеинова киселина, която съдържат, или по морфологични характеристики.
Днес могат да се разграничат 20 семейства, сред които само 2 принадлежат към съдържащи РНК и 5 с обвивка. Сред ДНК вирусите само 2 семейства имат едноверижна форма на генома. 9 вируса, съдържащи ДНК (геномът ни изглежда като кръгла молекула на дезоксирибонуклеинова киселина) и останалите 9 с линейна фигура. 9 семейства са специфични за бактерии, а останалите 9 са специфични за археи.
Влияние върху бактериалната клетка
Бактериофаговите вируси, в зависимост от естеството на взаимодействие с бактериална клетка, могат да се различават по вирулентен и умерен тип фаги. Първите са в състояние да увеличат броя си само с помощта на литични цикли. Процесите, при които протича взаимодействието на вирулентен фаг и клетката, се състоят от адсорбция върху клетъчната повърхност, проникване в клетъчната структура, процеси за биосинтеза на фагови елементи и привеждането им във функционално състояние, както и освобождаване на бактериофага от гостоприемника.
Нека разгледаме описанието на бактериофаговите вируси въз основа на тяхното по-нататъшно действие в клетката.
Бактериите имат на повърхността си специални фаго-специфични структури, представени под формата на рецептори, към които всъщност е прикрепен бактериофагът. Използвайки опашката, фагът с помощта на ензимите, които се съдържат в неговия край, разрушава мембраната в определено място на клетката. Освен това настъпва свиването му, в резултат на което ДНК се въвежда в клетката. "Тялото" на вируса бактериофаг с неговата протеинова обвивка остава отвън.
Инжекцията, направена от фаг, причинява пълно преструктуриране на всички метаболитни процеси. Синтезът на бактериални протеини, както и РНК и ДНК, е завършен и самият бактериофаг започва процеса на транскрипция благодарение на активността на личен ензим, наречен транскриптаза, който се активира само след влизане в бактериалната клетка.
И ранните, и късните вериги на информационната РНК се синтезират след като попаднат в рибозомата на клетката носител. Там също протича процесът на синтез на такива структури като нуклеаза, АТФаза, лизозим, капсид, опашния процес и дори ДНК полимераза. Процесът на репликация протича по полуконсервативен механизъм и се извършва само в присъствието на полимераза. Късните протеини се образуват след завършване на процесите на репликация на дезоксирибонуклеинова киселина. След това започва последният етап от цикъла, в който настъпва узряване на фага. Може също да се комбинира с протеиновата обвивка и да образува зрели частици, готови за инфекция.
Цикъли на живота
Независимо от структурата на вируса бактериофаг, всички те имат обща характеристика на жизнения цикъл. В съответствие с умереността или вирулентността и двата вида организми са сходни един с друг в началните етапи на въздействие върху клетката със същия цикъл:
- процесът на фагова адсорбция върху специфичен рецептор;
- инжектиране на нуклеинови киселини в жертвата;
- започва съвместния процес на репликация на нуклеинови киселини, както на фаги, така и на бактерии;
- процес на делене на клетки;
- развитие по лизогенен или литичен начин.
Умереният бактериофаг поддържа профагния режим, следва лизогенния път. Вирулентните представители се развиват в съответствие с литичния модел, в който има поредица от последователни процеси:
- Посоката на синтеза на нуклеинова киселина се задава от фаговите ензими, които влияят на апарата, отговорен за синтеза на протеини. Паразитът започва инактивирането на РНК и ДНК, принадлежащи на гостоприемника, а по-нататъшното ензимно действие напълно води до неговото разделяне. Следващата част от процеса е "подчиняването" на клетъчния апарат за протеинов синтез.
- Фаг n. към. претърпява репликация и определя посоката на синтеза на нови протеинови обвивки. Процесът на образуване на лизозим е подчинен на фаговата РНК.
- Клетъчен лизис: Клетъчно разкъсване, причинено от лизозимна активност. Освобождават се огромен брой нови фаги, които ще заразят допълнително бактериалните организми.
Методи на работа
Вирусибактериофагите намират своето широко приложение в терапията от антибактериален тип, която служи като алтернатива на антибиотиците. Сред организмите, които могат да бъдат приложими, най-често се разграничават: стрептококи, стафилококи, клебсиела, коли, протей, пиобактериофаги, полипротеини и дизентерия.
Тринадесет лекарствени вещества на базата на фаги са регистрирани и прилагани в практиката на територията на Руската федерация за медицински цели. По правило такива методи за борба с инфекциите се използват, когато традиционната форма на лечение не води до значителни промени, което е причинено от слаба чувствителност на патогена към самия антибиотик или пълна резистентност. На практика използването на бактериофаги води до бързо и качествено постигане на желания успех, но това изисква наличието на биологична мембрана, покрита със слой от полизахариди, през които антибиотиците не могат да проникнат.
Терапевтичният тип приложение на представители на фаги не намира подкрепа на Запад. Въпреки това, често се използва за борба с бактериите, които причиняват хранително отравяне. Дългогодишният опит в изучаването на активността на бактериофагите ни показва, че наличието например на фага от дизентерия в общото пространство на градовете и селата предизвиква излагане на пространството на превантивни мерки.
Генетичните инженери използват бактериофагите като вектори за прехвърляне на ДНК сегменти. А също и с тяхно участие се осъществява трансферът на геномна информациямежду взаимодействащи бактериални клетки.
