Б

Бактериофаги

Бактериофаг или фаг — вирусы бактерий, классический объект молекулярной биологии. Слово образовано от лат. Bacteria и греч. Φαγεῖν («есть», «пожирать», «поглощать»), буквально — «поедатель бактерий».

Открытие

Через 25 лет после открытия вирусов, канадский ученый Феликс Д'Эрель, используя метод фильтрации, обнаружил новую группу вирусов, которые поражают бактерии. Их назвали «бактериофагами» — «поедатель бактерий» или просто «фагами».

Строение

Строение бактериофагов изучали в основном на примере фагов серии Т кишечной палочки. Такой вирус состоит из расширенной головки, содержащий ДНК, оболочки с пустым стержнем внутри, который напоминает растянутую пружину, и хвостовых нитей. Кроме того фаги могут иметь простую строение — нитевидные, а также в виде кристаллов икосаэдрической и октаэдрической формы.

Жизненный цикл бактериофагов

Фаги как и другие вирусы неподвижны. Взаимодействие вируса с клеткой хозяина начинается после случайного столкновения в среде. Жизненный цикл бактериофагов, которые попали в клетки, может проходить двумя путями, которые существенно отличаются. (соответственно выделяют вирулентных и лизогенных фагов)

Вирулентные фаги

Развитие вирулентных фагов проходит в несколько этапов.

  • Адсорбция. Фаги могут развиваться не в любой бактерии, а только на Видоспецифические. Специфичность хозяина и фага обуславливается спецификой адсорбции, которая в свою очередь зависит от рецепторов, которые присутствуют в клеточной стенке хозяина. По степени специфичности выделяют полифаг — способны поражать несколько видов бактерий одного рода, монофаги — поражают бактерий одного вида, типичные фаги — поражают только определенный штамм (тип) бактерий одного вида. Рецепторы могут находиться в липопротеиновыми или в липополисахаридный слое.
  • Инъекция (введение нуклеиновой кислоты фага в клетку). При этом у фага Т2 базальная пластинка прикрепляется к клетке, чехол отростка сокращается, а пустой стержень прокалывает клеточную стенку, через него геном вируса попадает в клетку. Пустая белковая оболочка остается снаружи.
  • Латентный период. Во время него останавливается синтез ДНК, РНК и белков клетки-хозяина.
  • Синтез молекул фага. Начинается синтез фаговой ДНК из разрушенной ДНК хозяина, а также синтез белков вируса.
  • Созревание Т-фагов — сложный многоступенчатый процесс, при котором сначала образуются капсиды, полость которых заполнена белками. После растворения этих белков полость заполняется ДНК к определенной плотности, капсиды закупориваются. Затем достраиваются компоненты отростка.
  • Выход фагов. Под влиянием фермента лизоцима, синтезированном под контролем ДНК фагов, клеточная стенка бактерии разрушается, фаги выходят наружу и инфицируют другие клетки-хозяина.

Лизогенных фаги

Некоторые фаги поражают клетки-хозяина но не размножаются в них автономно и не влекут лизиса (разрушения) клеток до определенного момента. Такие бактериофаги называют умеренными или лизогенных, их жизненный цикл был изучен на примере фага λ (лямбда) кишечной палочки. При этом нуклеиновая кислота фага попав в клетку, интегрируется в бактериальную хромосому с помощью специфических ферментов. После этого в течение нескольких поколений геном фага реплицируется вместе с геномом бактерии. Информация, содержащаяся в ДНК фага никак не проявляется. Такое состояние может продолжаться неопределенно долго. Но под влиянием некоторых факторов внешней среды ДНК вируса высвобождается из генома бактерии и начинается стадия вирулентного фага с построением вирусных частиц и лизисом клетки-хозяина.

Значение

Применение в медицине

Свойство бактериофагов разрушать бактерии используется для предупреждения и лечения бактериальных заболеваний. Через 10-15 минут после введения бактериофагов в организм возбудителя чумы, брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллеза они обезвреживаются. Но у этого метода есть серьезный недостаток: иммунная система человека воспринимает фагов как инфекцию и обезвреживает их раньше, чем они поразят болезнетворных бактерий. Кроме того бактерии более изменчивы (в плане защиты от фагов) чем бактериофаги, поэтому бактериальные клетки быстро становятся нечувствительными к фагов.

Применение в молекулярной биологии

В молекулярной биологии бактериофаги очень удобным объектом для изучения механизмов функционирования белков и нуклеиновых кислот в клетке.

Изображения по теме

  • Бактериофаги
  • Бактериофаги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Проверьте также
Закрыть
Кнопка «Наверх»
Закрыть
Закрыть