Tento článek, stejně jako zpráva z biologie 5. třídy o bakteriofágových virech, pomůže čtenáři získat základní informace o těchto extracelulárních formách života. Zde zvážíme jejich taxonomické umístění, rysy struktury a životní aktivity, jejich projevy při interakci s bakteriemi atd.
Úvod
Každý ví, že univerzálním představitelem jednotky života na planetě Zemi je buňka. Přelom mezi devatenáctým a dvacátým stoletím byl však dobou, během níž byla objevena řada nemocí, které postihují zvířata, rostliny a dokonce i houby. Při analýze tohoto jevu as přihlédnutím k obecným informacím o lidských nemocech vědci zjistili, že existují organismy, které mohou být nebuněčné povahy.
Takoví tvorové jsou extrémně malí, a proto dokážou projít tím nejmenším filtrem bez zastavení tam, kde by se mohla zastavit i ta nejmenší buňka. To vedlo k objevu virů.
Obecné údaje
Předtímzvažte zástupce virů - bakteriofágy - seznamte se s obecnými informacemi o tomto království taxonomické hierarchie
Virová částice má nejmenší rozměry (20-300 nm) a symetrickou strukturu. Je postaven z neustále se opakujících komponent. Všechny organismy virové povahy jsou fragmentem RNA nebo DNA, uzavřeným ve speciálním proteinovém obalu zvaném kapsida. Nemají schopnost samostatně fungovat a udržovat životně důležitou aktivitu, protože jsou mimo jinou buňku. Projev vlastností živých bytostí je jim vlastní až po zavedení do jiného organismu, zatímco virus sám využije zdroje buňky, kterou ukořistil, aby si udržel stabilitu ve svém vlastním stavu. Z toho vyplývá, že tato doména taxonomie je prezentována jako parazitická, intracelulární forma života. Existují viry, které napadají části membrán buňky, ve které se vyvinuly a žily. Kolem takových míst tvoří další skořápku, která pokrývá kapsidu.
Viry zpravidla tvoří vazbu s povrchem buňky, ve které parazitují. Poté se virus dostane dovnitř a začne hledat konkrétní strukturu, kterou může zasáhnout. Například původci hepatitidy fungují a žijí pouze v buněčných jednotkách jater, zatímco příušnice se snaží proniknout do příušních žláz.
DNA (RNA) náležející viru, jakmile je uvnitř buňky nosiče, začne interagovat s aparátem genetické dědičnosti, takže samotná buňka zahájí proces nekontrolované syntézyspecifická řada proteinů kódovaných v nukleové kyselině samotného patogenu. Dále probíhá replikace, kterou provádí přímo samotná buňka, a tak začíná proces sestavení nové virové částice.
Bakteriofág
Kdo jsou bakteriofágové viry? Jedná se o zvláštní formu života na Zemi, která selektivně proniká do buněk bakterií. K rozmnožování dochází nejčastěji v hostiteli a samotný proces vede k lýze. Vezmeme-li v úvahu strukturu virů na příkladu bakteriofágů, můžeme usoudit, že se skládají ze schránek tvořených proteiny a mají aparát pro reprodukci dědičnosti ve formě jednoho řetězce RNA nebo dvou řetězců DNA. Celkový počet bakteriofágů přibližně odpovídá celkovému počtu bakteriálních organismů. Tyto viry se aktivně podílejí na chemickém oběhu látek a energie v přírodě. Způsobuje mnoho projevů příznaků u bakterií a mikrobů vyvinutých nebo vyvíjejících se v průběhu evoluce.
Historie objevů
Bakteriologický výzkumník F. Twort vytvořil popis infekčního onemocnění, který navrhl v článku publikovaném v roce 1915. Toto onemocnění postihlo stafylokoky a mohlo projít jakýmikoli filtry a mohlo být také transportováno z jedné buněčné kolonie do jiných.
F. D'Herelle, mikrobiolog kanadského původu, objevil bakteriofágy v září 1917. Jejich objev byl učiněn nezávisle na práci F. Tworota.
V roce 1897 se N. F. Gamaleya stal pozorovatelem fenoménu lýzybakterie, které probíhaly pod vlivem procesu roubování.
Bakteriální viry jsou parazitické bakteriofágy, které hrají obrovskou roli v patogenezi infekcí. Zabývají se zajišťováním zotavení mnohobuněčného typu organismu z mnoha nemocí, a proto tvoří specifický typ imunitního systému. D'Herelle o tom nejprve mluvil a později to rozvinul do doktríny. Tato pozice přilákala mnoho vědců, kteří začali tuto oblast zkoumat a snažili se najít odpovědi na otázky typu: jakou buněčnou strukturu (krystaly) mají bakteriofágy bakterioviry? Jaké jsou procesy uvnitř nich, jejich další osud a vývoj? To vše a ještě více přitáhlo pozornost mnoha výzkumníků.
Význam
Struktura virů na příkladu bakteriofága nám může mnohé napovědět, zejména pro interakci s dalšími informacemi, které o nich člověk má. Například jsou údajně nejstarší formou virových částic. Kvantitativní analýza nám ukazuje, že jejich populace má více než 1030 částic.
V přírodě je lze nalézt na stejném místě, kde žijí bakterie, na které mohou být citlivé. Vzhledem k tomu, že dotyčné organismy jsou definovány jejich stanovištěm, preferencemi bakterií, které infikují, vyplývá z toho, že v půdě budou žít lyzující půdní bakterie (fágy). Čím více mikroorganismů substrát obsahuje, tím více potřebných fágů tam je.
Ve skutečnosti každý bakteriofág ztělesňujejedna ze základních elementárních jednotek genetické mobility. Pomocí transdukce způsobují vznik nových genů v dědičném materiálu bakterie. Za sekundu může být infikováno přibližně 1024 bakteriálních buněk. Tato forma odpovědi na otázku, které viry se nazývají bakteriofágy, nám otevřeně ukazuje způsoby distribuce dědičné informace mezi bakteriálními organismy ze společného prostředí.
Stavební prvky
Odpovědí na otázku, jakou strukturu má bakteriofágový virus, můžeme dojít k závěru, že je lze rozlišit podle chemické struktury, typu nukleové kyseliny (n.c.), morfologických dat a formy interakce s bakteriálními organismy. Velikost takového organismu může být několik tisíckrát menší než samotná mikrobiální buňka. Typického zástupce fágů tvoří hlava a ocas. Délka ocasu může být dvakrát až čtyřikrát větší než průměr hlavy, která mimochodem ukrývá genetický potenciál, který na sebe vzal podobu řetězce DNA nebo RNA. Existuje také enzym - transkriptáza, ponořený v neaktivním stavu a obklopený obalem proteinů nebo lipoproteinů. Určuje uložení genomu uvnitř buňky a nazývá se kapsida.
Strukturální rysy bakteriofágového viru definují jeho ocasní oddíl jako trubici proteinů, která slouží jako pokračování skořápky tvořící hlavu. ATPáza se nachází v oblasti ocasní základny, která regeneruje energetické zdroje vynaložené na proces vstřikování.genetický materiál.
Systematické údaje
Bakteriofág je virus, který infikuje bakterie. Tak to taxonom zařazuje do tabulky hierarchického řádu. Přiřazení titulu v této vědě jim bylo způsobeno objevem obrovského množství těchto organismů. Tyto problémy v současné době řeší ICTV. V souladu s Mezinárodními standardy pro klasifikaci a distribuci taxonů mezi viry se bakteriofágy rozlišují podle typu nukleové kyseliny, kterou obsahují, nebo podle morfologických znaků.
Dnes je možné rozlišit 20 rodin, z nichž pouze 2 patří k rodinám obsahujícím RNA a 5 s obalem. Mezi DNA viry mají pouze 2 rodiny jednovláknovou formu genomu. 9 virů obsahujících DNA (genom se nám jeví jako kruhová molekula deoxyribonukleové kyseliny) a dalších 9 s lineárním obrazcem. 9 rodin je specifických pro bakterie a dalších 9 je specifických pro archaea.
Vliv na bakteriální buňku
Bakterofágové viry se mohou v závislosti na povaze interakce s bakteriální buňkou lišit ve virulentním a středně těžkém typu fágů. Ti první jsou schopni zvýšit jejich počet pouze pomocí lytických cyklů. Procesy, při kterých dochází k interakci virulentního fága a buňky, sestávají z adsorpce na buněčný povrch, průniku do buněčné struktury, procesů biosyntézy fágových prvků a jejich uvedení do funkčního stavu a také uvolňování bakteriofág z hostitele.
Uvažujme popis bakteriofágových virů na základě jejich dalšího působení v buňce.
Bakterie mají na svém povrchu speciální fágově specifické struktury, prezentované ve formě receptorů, ke kterým je ve skutečnosti připojen bakteriofág. Pomocí ocasu fág pomocí enzymů obsažených na jeho konci zničí membránu v určitém místě buňky. Dále dochází k jeho kontrakci, v důsledku čehož je DNA zavedena do buňky. "Tělo" bakteriofágového viru s jeho proteinovým obalem zůstává venku.
Injekce provedená fágem způsobí kompletní restrukturalizaci všech metabolických procesů. Syntéza bakteriálních proteinů, ale i RNA a DNA je dokončena a samotný bakteriofág zahájí proces transkripce díky aktivitě osobního enzymu zvaného transkriptáza, který se aktivuje až po vstupu do bakteriální buňky.
Jak rané, tak pozdní řetězce messenger RNA jsou syntetizovány poté, co vstoupí do ribozomu nosné buňky. Probíhá zde také proces syntézy takových struktur, jako je nukleáza, ATPáza, lysozym, kapsida, ocasní proces a dokonce i DNA polymeráza. Replikační proces probíhá podle semikonzervativního mechanismu a je prováděn pouze v přítomnosti polymerázy. Pozdní proteiny se tvoří po dokončení procesů replikace deoxyribonukleové kyseliny. Poté začíná poslední fáze cyklu, ve které dochází k dozrávání fágů. Může se také spojit s proteinovým obalem a vytvořit zralé částice připravené k infekci.
Cykly života
Bez ohledu na strukturu bakteriofágového viru mají všechny společnou charakteristiku životních cyklů. V souladu s umírněností nebo virulencí jsou si oba typy organismů podobné v počátečních fázích vlivu na buňku se stejným cyklem:
- proces adsorpce fágů na konkrétním receptoru;
- injekce nukleových kyselin do oběti;
- spouští společný proces replikace nukleových kyselin, fágů i bakterií;
- proces buněčného dělení;
- vývoj lysogenní nebo lytickou cestou.
Umírněný bakteriofág udržuje profágový režim, sleduje lysogenní dráhu. Virulentní zástupci se vyvíjejí v souladu s lytickým modelem, ve kterém existuje řada po sobě jdoucích procesů:
- Směr syntézy nukleových kyselin určují fágové enzymy, které ovlivňují aparát odpovědný za syntézu proteinů. Parazit zahájí inaktivaci RNA a DNA patřící hostiteli a další enzymatické působení zcela vede k jeho štěpení. Další částí procesu je „podřízení“buněčného aparátu pro syntézu proteinů.
- Phage n. to. prochází replikací a určuje směr syntézy nových proteinových obalů. Proces tvorby lysozymu je podřízen fágové RNA.
- Lýza buněk: Roztržení buněk způsobené aktivitou lysozymu. Uvolní se obrovské množství nových fágů, které budou dále infikovat bakteriální organismy.
Metody operace
Virybakteriofágy nacházejí své široké uplatnění v terapii antibakteriálního typu, která slouží jako alternativa antibiotik. Mezi organismy, které mohou být použitelné, se nejčastěji rozlišují: streptokoky, stafylokoky, klebsiella, coli, proteus, pyobakteriofágy, polyproteiny a úplavice.
Na území Ruské federace pro lékařské účely je registrováno a v praxi aplikováno třináct léčivých látek na bázi fágů. Takové metody boje proti infekcím se zpravidla používají, když tradiční forma léčby nevede k významným změnám, což je způsobeno slabou citlivostí patogenu na samotné antibiotikum nebo úplnou rezistencí. V praxi vede použití bakteriofágů k rychlému a kvalitnímu dosažení požadovaného úspěchu, k tomu je však zapotřebí přítomnost biologické membrány pokryté vrstvou polysacharidů, přes kterou antibiotika neproniknou.
Terapeutický typ aplikace zástupců fágů nenachází na Západě podporu. Často se však používá v boji proti bakteriím, které způsobují otravu jídlem. Dlouholeté zkušenosti se studiem aktivity bakteriofágů nám ukazují, že přítomnost např. úplavicového fága ve společném prostoru měst a vesnic způsobuje vystavení prostoru preventivním opatřením.
Genetický inženýři využívají bakteriofágy jako vektory k přenosu segmentů DNA. A také za jejich účasti probíhá přenos genomických informacímezi interagujícími bakteriálními buňkami.
