Šis raksts, tāpat kā 5. klases bioloģijas ziņojums par bakteriofāgu vīrusiem, palīdzēs lasītājam uzzināt pamatinformāciju par šīm ārpusšūnu dzīvības formām. Šeit mēs aplūkosim to taksonomisko atrašanās vietu, struktūras un dzīvības aktivitātes iezīmes, izpausmes, mijiedarbojoties ar baktērijām utt.
Ievads
Ikviens zina, ka planētas Zeme dzīvības vienības universālais pārstāvis ir šūna. Tomēr pagrieziens starp deviņpadsmito un divdesmito gadsimtu bija laikmets, kurā tika atklātas vairākas slimības, kas skar dzīvniekus, augus un pat sēnītes. Analizējot šo parādību un ņemot vērā vispārīgo informāciju par cilvēku slimībām, zinātnieki saprata, ka ir organismi, kuriem var būt ne-šūnu raksturs.
Šādi radījumi ir ārkārtīgi mazi, un tāpēc tie var iziet cauri mazākajam filtram, neapstājoties vietā, kur pat mazākā šūna varētu apstāties. Tas noveda pie vīrusu atklāšanas.
Vispārīgi dati
Pirmspadomāsim par vīrusu pārstāvjiem – bakteriofāgiem – iepazīsimies ar vispārīgu informāciju par šo taksonomiskās hierarhijas valstību.
Vīrusa daļiņai ir vismazākie izmēri (20-300 nm) un simetriska struktūra. Tas ir veidots no pastāvīgi atkārtotiem komponentiem. Visi vīrusu rakstura organismi ir RNS vai DNS fragmenti, kas ietverti īpašā proteīna apvalkā, ko sauc par kapsīdu. Viņiem nav iespēju patstāvīgi funkcionēt un uzturēt dzīvībai svarīgu aktivitāti, atrodoties ārpus citas šūnas. Dzīvu būtņu īpašību izpausme tām raksturīga tikai pēc ievadīšanas citā organismā, savukārt vīruss pats izmantos noķertās šūnas resursus, lai uzturētu stabilitāti savā stāvoklī. No tā izriet, ka šī taksonomijas joma tiek pasniegta kā parazitāra, intracelulāra dzīvības forma. Ir vīrusi, kas iebrūk tās šūnas membrānu daļās, kurās tie attīstījās un dzīvoja. Tie veido vēl vienu apvalku ap šādām vietām, nosedzot kapsīdu.
Kā likums, vīrusi veido saiti ar tās šūnas virsmu, kurā tie parazitē. Tad vīruss nokļūst iekšā un sāk meklēt konkrētu struktūru, kurai tas var trāpīt. Piemēram, hepatīta izraisītāji funkcionē un dzīvo tikai aknu šūnu vienībās, savukārt cūciņš mēģina iekļūt pieauss dziedzeros.
Vīrusam piederošā DNS (RNS), nonākot nesējšūnā, sāk mijiedarboties ar ģenētiskās iedzimtības aparātu, tādējādi šūna pati sāk nekontrolētu sintēzes procesu.specifiska proteīnu sērija, ko kodē paša patogēna nukleīnskābē. Tālāk notiek replikācija, ko tieši veic pati šūna, un līdz ar to sākas jaunas vīrusa daļiņas salikšanas process.
Bakteriofāgs
Kas ir bakteriofāgu vīrusi? Šī ir īpaša dzīvības forma uz Zemes, kas selektīvi iekļūst baktēriju šūnās. Reprodukcija visbiežāk notiek saimniekorganismā, un pats process noved pie līzes. Ņemot vērā vīrusu struktūru, izmantojot bakteriofāgu piemēru, varam secināt, ka tie sastāv no proteīnu veidotiem apvalkiem un tiem ir aparāts iedzimtības reproducēšanai vienas RNS ķēdes vai divu DNS ķēžu veidā. Kopējais bakteriofāgu skaits aptuveni atbilst kopējam baktēriju organismu skaitam. Šie vīrusi aktīvi piedalās vielu un enerģijas ķīmiskajā apritē dabā. Izraisīt daudzas pazīmju izpausmes baktērijās un mikrobios, kas attīstījās vai attīstās evolūcijas gaitā.
Atklājumu vēsture
Bakterioloģijas pētnieks F. Tvorts izveidoja infekcijas slimības aprakstu, ko viņš ierosināja 1915. gadā publicētā rakstā. Šī slimība skāra stafilokokus un varēja iziet cauri jebkuriem filtriem, kā arī tikt transportēta no vienas šūnu kolonijas uz citām.
F. D'Herelle, Kanādā dzimušais mikrobiologs, 1917. gada septembrī atklāja bakteriofāgus. Viņu atklājums tika veikts neatkarīgi no F. Tworot darba.
1897. gadā N. F. Gamaleja kļuva par līzes fenomena novērotājubaktērijas, kas attīstījās potēšanas līdzekļa procesa ietekmē.
Baktēriju vīrusi ir parazitāri bakteriofāgi, kuriem ir milzīga nozīme infekciju patoģenēzē. Viņi nodarbojas ar daudzšūnu tipa organisma atveseļošanos no daudzām slimībām, un tāpēc veido specifisku imūnsistēmas veidu. D'Herelle vispirms par to runāja un vēlāk to attīstīja par doktrīnu. Šī pozīcija piesaistīja daudzus zinātniekus, kuri sāka pētīt šo jomu un mēģināja rast atbildes uz tādiem jautājumiem kā: kāda veida šūnu struktūra (kristāli) ir baktēriju-vīrusu bakteriofāgiem? Kādi procesi tajos notiek, tālākais liktenis un attīstība? Tas viss un vēl vairāk ir piesaistījis daudzu pētnieku uzmanību.
Nozīme
Vīrusu struktūra bakteriofāga piemērā var mums daudz pastāstīt, jo īpaši attiecībā uz mijiedarbību ar citu informāciju, kas cilvēkam ir par viņiem. Piemēram, tās it kā ir senākā vīrusu daļiņu forma. Kvantitatīvā analīze mums norāda, ka viņu populācijā ir vairāk nekā 1030 daļiņu.
Dabā tās var atrast tajā pašā vietā, kur dzīvo baktērijas, pret kurām tās var būt jutīgas. Tā kā attiecīgos organismus nosaka to dzīvotne, to inficēto baktēriju izvēle, no tā izriet, ka augsnē dzīvos lizējošās augsnes baktērijas (fāgi). Jo vairāk mikroorganismu satur substrāts, jo vairāk tajā ir nepieciešamo fāgu.
Īstenībā katrs bakteriofāgs iemiesoviena no ģenētiskās mobilitātes pamatelementu vienībām. Izmantojot transdukciju, tie izraisa jaunu gēnu rašanos baktērijas iedzimtības materiālā. Apmēram 1024 baktēriju šūnas var tikt inficētas sekundē. Šis veids, kā atbildēt uz jautājumu, kurus vīrusus sauc par bakteriofāgiem, atklāti parāda veidus, kā iedzimta informācija tiek izplatīta starp baktēriju organismiem no kopīgas dzīvotnes.
Ēkas funkcijas
Atbildot uz jautājumu, kāda struktūra ir bakteriofāgu vīrusam, varam secināt, ka tos var atšķirt pēc ķīmiskās struktūras, nukleīnskābes veida (n.c.), morfoloģiskajiem datiem un mijiedarbības veida ar baktēriju organismiem.. Šāda organisma izmērs var būt vairākus tūkstošus reižu mazāks par pašu mikrobu šūnu. Tipisku fāgu pārstāvi veido galva un aste. Astes garums var būt divas līdz četras reizes lielāks par galvas diametru, kurā, starp citu, atrodas ģenētiskais potenciāls, kas ir ieguvis DNS vai RNS ķēdes formu. Ir arī ferments - transkriptāze, iegremdēta neaktīvā stāvoklī un ieskauj proteīnu vai lipoproteīnu apvalku. Tas nosaka genoma uzglabāšanu šūnā un tiek saukts par kapsīdu.
Bakteriofāga vīrusa strukturālās iezīmes nosaka tā astes nodalījumu kā proteīnu caurulīti, kas kalpo kā apvalka turpinājums, kas veido galvu. ATPāze atrodas astes pamatnes reģionā, kas atjauno injekcijas procesā iztērētos enerģijas resursus.ģenētiskais materiāls.
Sistēmiski dati
Bakteriofāgs ir vīruss, kas inficē baktērijas. Tā taksonomists to klasificē hierarhiskās kārtības tabulā. Nosaukuma piešķiršana viņiem šajā zinātnē bija saistīta ar milzīgā šo organismu daudzuma atklāšanu. Šos jautājumus pašlaik risina ICTV. Saskaņā ar Starptautiskajiem standartiem taksonu klasifikācijai un izplatībai starp vīrusiem bakteriofāgi tiek atšķirti pēc tajos esošās nukleīnskābes veida vai morfoloģiskām pazīmēm.
Šodien var izdalīt 20 ģimenes, no kurām tikai 2 pieder RNS saturošai un 5 ar apvalku. No DNS vīrusiem tikai 2 ģimenēm ir vienpavediena genoma forma. 9 vīrusi, kas satur DNS (genoms mums šķiet kā apļveida dezoksiribonukleīnskābes molekula) un pārējie 9 ar lineāru figūru. 9 ģimenes ir raksturīgas baktērijām, bet pārējās 9 ir raksturīgas arhejām.
Ietekme uz baktēriju šūnu
Bakteriofāgu vīrusi atkarībā no mijiedarbības rakstura ar baktēriju šūnu var atšķirties virulentos un mērenos fāgos. Pirmie spēj palielināt savu skaitu tikai ar lītisko ciklu palīdzību. Procesi, kuros notiek virulentā fāga un šūnas mijiedarbība, sastāv no adsorbcijas uz šūnas virsmas, iekļūšanas šūnas struktūrā, fāgu elementu biosintēzes procesiem un to nogādāšanas funkcionālā stāvoklī, kā arī fāgu izdalīšanās. bakteriofāgs no saimnieka.
Apskatīsim bakteriofāgu vīrusu aprakstu, pamatojoties uz to turpmāko darbību šūnā.
Baktēriju virsmā ir īpašas fāgam raksturīgas struktūras, kas ir receptoru veidā, pie kurām faktiski ir pievienots bakteriofāgs. Izmantojot asti, fāgs, izmantojot tā galā esošos fermentus, iznīcina membrānu noteiktā šūnas vietā. Tālāk notiek tā kontrakcija, kā rezultātā DNS tiek ievadīta šūnā. Bakteriofāga vīrusa "ķermenis" ar proteīna apvalku paliek ārpusē.
Fāga veikta injekcija izraisa visu vielmaiņas procesu pilnīgu pārstrukturēšanu. Baktēriju proteīnu, kā arī RNS un DNS sintēze ir pabeigta, un pats bakteriofāgs sāk transkripcijas procesu, pateicoties personīgā enzīma, ko sauc par transkriptāzi, aktivitātei, kas tiek aktivizēta tikai pēc iekļūšanas baktērijas šūnā.
Gan agrīnās, gan vēlīnās kurjer-RNS virknes tiek sintezētas pēc tam, kad tās nonāk nesējšūnas ribosomā. Tur notiek arī tādu struktūru sintēzes process kā nukleāze, ATPāze, lizocīms, kapsīds, astes process un pat DNS polimerāze. Replikācijas process notiek saskaņā ar daļēji konservatīvu mehānismu un tiek veikts tikai polimerāzes klātbūtnē. Vēlīnās olb altumvielas veidojas pēc dezoksiribonukleīnskābes replikācijas procesu pabeigšanas. Pēc tam sākas cikla pēdējais posms, kurā notiek fāgu nobriešana. Tas var arī apvienoties ar proteīna apvalku un veidot nobriedušas daļiņas, kas ir gatavas infekcijai.
Dzīves cikls
Neatkarīgi no bakteriofāga vīrusa struktūras tiem visiem ir kopīga dzīves ciklu iezīme. Saskaņā ar mērenību vai virulenci abi organismu veidi ir līdzīgi viens otram sākotnējās ietekmes stadijās uz šūnu ar vienu un to pašu ciklu:
- fāgu adsorbcijas process uz konkrēta receptora;
- injicējot cietušajam nukleīnskābes;
- sāk kopīgu nukleīnskābju, gan fāgu, gan baktēriju replikācijas procesu;
- šūnu dalīšanas process;
- attīstība lizogēnā vai lītiskā veidā.
Mērenais bakteriofāgs saglabā profāga režīmu, seko lizogēnajam ceļam. Virulentie pārstāvji attīstās saskaņā ar lītisko modeli, kurā ir vairāki secīgi procesi:
- Nukleīnskābju sintēzes virzienu nosaka fāgu enzīmi, kas ietekmē par proteīnu sintēzi atbildīgo aparātu. Parazīts sāk saimniekam piederošās RNS un DNS inaktivāciju, un turpmākā fermentatīvā darbība pilnībā noved pie tā sadalīšanās. Nākamā procesa daļa ir šūnu aparāta "pakārtošana" proteīnu sintēzei.
- Fāga n. uz.iziet replikāciju un nosaka jaunu proteīna čaulu sintēzes virzienu. Lizocīma veidošanās process ir pakārtots fāga RNS.
- Šūnu līze: šūnu plīsums, ko izraisa lizocīma darbība. Tiek atbrīvots milzīgs skaits jaunu fāgu, kas vēl vairāk inficēs baktēriju organismus.
Darbības metodes
Vīrusibakteriofāgi tiek plaši pielietoti antibakteriālā tipa terapijā, kas kalpo kā alternatīva antibiotikām. Starp organismiem, kas var būt piemērojami, visbiežāk tiek izdalīti: streptokoki, stafilokoki, klebsiella, coli, proteus, piobakteriofāgi, poliproteīni un dizentērija.
Trīspadsmit zāļu vielas, kuru pamatā ir fāgi, ir reģistrētas un praksē tiek izmantotas Krievijas Federācijas teritorijā medicīniskiem nolūkiem. Parasti šādas infekcijas apkarošanas metodes tiek izmantotas, ja tradicionālā ārstēšanas forma nerada būtiskas izmaiņas, ko izraisa patogēna vāja jutība pret pašu antibiotiku vai pilnīga rezistence. Praksē bakteriofāgu izmantošana ļauj ātri un kvalitatīvi sasniegt vēlamos panākumus, taču tam ir nepieciešama bioloģiska membrāna, kas pārklāta ar polisaharīdu slāni, caur kuru antibiotikas nevar iekļūt.
Fāgu pārstāvju terapeitiskais pielietošanas veids Rietumos nerod atbalstu. Tomēr to bieži izmanto, lai cīnītos pret baktērijām, kas izraisa saindēšanos ar pārtiku. Daudzu gadu pieredze bakteriofāgu darbības izpētē liecina, ka, piemēram, dizentērijas fāga klātbūtne pilsētu un ciemu kopējā telpā izraisa telpas pakļaušanu preventīviem pasākumiem.
Ģenētiskie inženieri izmanto bakteriofāgus kā vektorus DNS segmentu pārnešanai. Un arī ar viņu līdzdalību notiek genoma informācijas nodošanastarp mijiedarbojošām baktēriju šūnām.
