През 1896 г. руснакът Владимир Ааронович Хавкин открива антимикробната активност на водни проби от индийски реки. Тези лекарства, преминали преди това през бактериални филтри, инхибираха растежа на културата Холерен вибрион .

През 1898 г. руският Н.Ф. Гамалея наблюдава разпадането на културата патоген на антракс под въздействието на филтрата на този микроорганизъм и го нарича (филтрат) бактериолизин.

През 1915 г. англичанинът Едуард Туорт описва агент, който преминава през бактериален филтър и причинява лизиране на стафилококи.

През 1917 г. французинът Феликс Д'Ерел открива феномена на литичното действие на филтрата на изпражненията на пациент дизентерия , което се отразява в избистряне на бульонната култура и образуване на „стерилни петна“ върху агарната култура на патогена. Той нарече това явление бактериофагияи литичен агент, способен да се размножава върху хомоложни бактерии - бактериофаг (от латински phagos - поглъщащи бактерии).В книгата " Бактериофаги" (1922) D" Herrel разглежда природата на фага,методи за неговото изолиране.Цялата му по-нататъшна дейност беше посветена на изучаването на бактериофагите и тяхното използване при лечението на инфекциозни заболявания - фаготерапия.

В момента бактериофагите се използват в медицината за диагностика, лечение и профилактика на инфекциозни заболявания.

Владимир Ааронович Хавкин (15.03.1860, Одеса, Русия, - 26.10.1930, Лозана, Швейцария), бактериолог	Николай Федорович Гамалея (5 февруари (17) 1859 , Одеса - 29 март 1949 , Москва), съветски микробиолог, епидемиолог	Фредерик Twort ( 22.10.1877 г., Камбърли, Англия, - 20.03.1950 г. ibid.), английски микробиолог.	Феликс Д'Ерел ( 25.04.1873, Монреал, - 22.02.1949, Париж), бактериолог.

Специфика на взаимодействие между фаги и бактерии.

Бактериофагите се характеризират със строга специфичност, която може да се изрази в способността да лизира бактерии само от един вид - видова специфичност,или в рамките на вид – типова специфичност. Ако фагите лизират бактерии от сродни видове, принадлежащи към същия род, например род Shigella (причинители на дизентерия), тогава те се наричат ​​поливалентни. Типовата специфичност се използва за типизиране (фаготипизиране) на бактерии, за да се идентифицира източникът на инфекция.

Според крайния резултат от взаимодействието с клетката, всички f agi може да се раздели на вирулентенИ умерено.

Типизиране на стафилококови щамове

(Н. Р. Иванов, Л. М. Скитева, Н. С. Солун „Бактериологична диагностика и профилактика на стафилококови заболявания“

ДА СЕ Културата се засява в бульон (Hottinger или Marten), инкубира се в продължение на три часа и след това се посява отново с „морава“ върху плочи с MPA, съдържаща 0,025-0,04% калциев хлорид. Дъното на чашата е предварително начертано на квадрати, чийто брой съответства на броя на фагите.

Стандартният комплект включва 21 фага (80, 79, 52A, 52, 29, 71, 55, 3C, 3B, 3A, 53, 47, 42E, 7, 6, 42D, 77.75, 83A, 54, 81, 187.

Инокулираните съдове се изсушават при температура 37° за 30-40 минути, след което с примка се нанася капка от съответния фаг винаги в същия ред.

Ако има много култури, тогава чашите се поставят на масата (в кутия) и капаците се отстраняват. С помощта на пипета на Пастьор вземете първата и след това следващата раса тестов фаг и нанесете малки капки върху съответния квадрат във всяка чиния. В същото време не трябва да докосвате агара, за да избегнете прехвърлянето на изследваните култури от една чиния в друга. След като капчиците фаги изсъхнат, съдовете се поставят в обърнато положение за 5-6 часа в термостат (температура 37°) и се оставят на стайна температура до сутринта. Резултатите се записват с невъоръжено око и с помощта на лупа, като се отбелязва номерът на фага, дал лизис при + + и по-висок, а в скоби се отбелязва номерът на фага, дал лизис при +.

Бактериофагите (от „бактерия” и гръцки phagos – ядец) са бактериални вируси, които имат способността специфично да проникват в бактериалните клетки, да се възпроизвеждат в тях и да предизвикват тяхното разтваряне (лизис).

Историята на откриването на бактериофагите се свързва с името на канадския изследовател F. d'Herelle (1917), който открива ефекта от лизиране на бактерии, изолирани от изпражненията на болен от дизентерия. Такива явления са наблюдавани и от други микробиолози [Gamaleya N. F., 1898; Twort F., 1915], но само F. d'Herelle, предполагайки, че има работа с вирус, изолира този „литичен фактор“ с помощта на бактериални филтри и го нарече бактериофаг.

По-късно става ясно, че бактериофагите са широко разпространени в природата. Открити са във вода, почва, хранителни продукти, различни секрети от тялото на хора и животни, т.е. където се намират бактерии. Понастоящем тези вируси са идентифицирани в повечето бактерии, както патогенни, така и непатогенни, както и редица други микроорганизми (например гъбички). Следователно, в широк смисъл, те започнаха да се наричат ​​просто фаги.

Фагите се различават по форма, структурна организация, тип нуклеинова киселина и характер на взаимодействие с микробната клетка.

Морфология.Повечето фаги под електронен микроскоп имат форма на попова лъжица или сперма, някои имат кубична и нишковидна форма. Размерите на фагите варират от 20 до 800 nm за нишковидните фаги. Най-пълно проучени са големите бактериофаги, които имат формата на сперматозоид. Те се състоят от удължена икосаедрична глава с размери 65–100 nm и разширение на опашката с дължина повече от 100 nm. Вътре в каудалния процес има куха цилиндрична пръчка, свързана с отвор към главата; отвън има обвивка, способна да се свива като мускул. Опашният израстък завършва с шестоъгълна базална плоча с къси шипове, от които излизат нишковидни структури - фибрили.

Има и фаги, които имат дълъг процес, чиято обвивка не е в състояние да се свие, и фаги с къси процеси, аналози на процеси, без процес.

Химичен състав.Фагите са съставени от два основни химични компонента - нуклеинова киселина (ДНК или РНК) и протеин. Във фагите, които имат формата на сперматозоиди, двойноверижната ДНК е плътно опакована под формата на спирала вътре в главата.Протеините са част от обвивката (капсид), заобикаляща нуклеиновата киселина, и във всички структурни елементи на опашката процес. Фаговите структурни протеини се различават по състава на полипептидите и са представени под формата на много идентични субединици, подредени в спирален или кубичен тип симетрия. В допълнение към структурните протеини, някои фаги имат вътрешни (геномни) протеини, свързани с нуклеинова киселина, и ензимни протеини (лизозим, АТФаза), участващи във взаимодействието на фага с клетката.

Съпротива.Фагите са по-устойчиви на химични и физични фактори от бактериите. Редица дезинфектанти (фенол, етилов алкохол, етер и хлороформ) нямат значителен ефект върху фагите. Фагите са силно чувствителни към формалдехид и киселини. Инактивирането на повечето фаги става при температура 65-70ºС. Те се съхраняват дълго време, когато са изсушени в запечатани ампули и замразени при температура -185ºC в глицерин.

Взаимодействие на фаг с бактериална клетка.Според механизма на взаимодействие се разграничават вирулентни и умерени фаги. Вирулентните фаги, проникнали в бактериална клетка, се възпроизвеждат автономно в нея и причиняват лизиране на бактериите. Процесът на взаимодействие на вирулентен фаг с бактерия протича на няколко етапа и е много подобен на процеса на взаимодействие на човешки и животински вируси с клетката гостоприемник (виж 3-5.1). Въпреки това, за фагите, които имат опашен процес със свиваща се обвивка, той има характеристики. Тези фаги се адсорбират върху повърхността на бактериалната клетка с помощта на опашни фибрили. В резултат на активиране на фаговия ензим АТФаза, обвивката на опашния процес се свива и пръчката се въвежда в клетката. Ензимът лизозим, който се намира в края на опашния израстък, участва в процеса на "пробиване" на бактериалната клетъчна стена. След това фаговата ДНК, съдържаща се в главата, преминава през кухината на опашния прът и се инжектира активно в цитоплазмата на клетката. Останалите структурни елементи на фага (капсид и апендикс) остават извън клетката. След биосинтезата на фаговите компоненти и тяхното самосглобяване в бактериалната клетка се натрупват до 200 нови фагови частици. Под въздействието на фаговия лизозим и вътреклетъчното осмотично налягане, клетъчната стена се разрушава, потомството на фага се освобождава в околната среда и бактерията се лизира. Един литичен цикъл (от момента на адсорбция на фагите до излизането им от клетката) продължава 30-40 минути. Процесът на бактериофагия преминава през няколко цикъла, докато всички бактерии, чувствителни към даден фаг, бъдат лизирани.

Взаимодействието на фагите с бактериална клетка се характеризира с известна степен на специфичност. Въз основа на спецификата на тяхното действие те разграничават поливалентни фаги, които могат да взаимодействат със сродни видове бактерии, моновалентни фаги, които взаимодействат с бактерии от определен вид, и типични фаги, които взаимодействат с отделни варианти (типове) на даден вид бактерии .

Умерените фаги не лизират всички клетки в популацията, те влизат в симбиоза с някои от тях, в резултат на което ДНК на фага се интегрира в бактериалната хромозома. В този случай геномът на фага се нарича профаг. Профагът, който е станал част от клетъчната хромозома, се репликира синхронно с бактериалния ген по време на неговото възпроизвеждане, без да причинява неговия лизис, и се наследява от клетка на клетка до неограничен брой потомци. Биологичният феномен на симбиоза на микробна клетка с умерен фаг (профаг) се нарича лизогения, а бактериална култура, съдържаща профаг, се нарича лизогенна. Това наименование (от гръцки lysis - разлагане, genea - произход) отразява способността на профага спонтанно или под въздействието на редица физични и химични фактори да се изключи от клетъчната хромозома и да премине в цитоплазмата, т.е. да се държи като вирулентен фаг, който лизира бактериите. Лизогенните култури не се различават по своите основни свойства от оригиналните, но те са имунизирани срещу повторна инфекция от хомоложен или тясно свързан фаг и освен това придобиват допълнителни свойства, които са под контрола на профагните гени. Промяната в свойствата на микроорганизмите под въздействието на профаг се нарича фагово превръщане. Последното се среща в много видове микроорганизми и засяга техните различни свойства: културни, биохимични, токсигенни, антигенни, чувствителност към антибиотици и т.н. Освен това, преминавайки от интегрирано състояние към вирулентна форма, умереният фаг може да улови част от клетка хромозома и при лизиране на последната прехвърля тази част от хромозомата в друга клетка. Ако една микробна клетка стане лизогенна, тя придобива нови свойства (виж Глава 5). По този начин умерените фаги са мощен фактор в променливостта на микроорганизмите.

Умерените фаги могат да навредят на микробиологичното производство. По този начин, ако микроорганизмите, използвани като производители на ваксини, антибиотици и други биологични вещества, се окажат лизогенни, има опасност умереният фаг да се трансформира във вирулентна форма, което неизбежно ще доведе до лизиране на производствения щам.

Практическа употреба на фаги.Използването на фагите се основава на тяхната строга специфичност на действие. Фагите се използват при диагностицирането на инфекциозни заболявания: с помощта на известни (диагностични) фаги се идентифицират изолирани култури от микроорганизми. Поради високата специфичност на фагите е възможно да се определи вида на патогена или вариантите (видовете) в рамките на вида. Фаготипизирането е от голямо епидемиологично значение, тъй като ни позволява да установим източника и пътищата на разпространение на инфекцията; – с помощта на тестова култура е възможно да се определи неизвестен фаг в изследвания материал, което показва наличието на съответните патогени в него.

Фагите се използват за лечение и профилактика на инфекциозни заболявания. Те произвеждат тиф, дизентерия, псевдомонас, стафилококови фаги и комбинирани лекарства. Начини на приложение в организма: локално, ентерално или парентерално. Умерените фаги се използват в генното инженерство и биотехнологиите като вектори за производство на рекомбинантна ДНК (виж Глава 6).

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

✪ Вируси: видове, структура и методи за заразяване на клетките

✪ Неклетъчни форми на живот. Вируси и бактериофаги. Видео урок по биология 10 клас

✪ Лечение с бактериофаги: когато антибиотиците вече не помагат

✪ INVISTRA. Микробиолог Чубатова Бактериофаги. mp4

✪ Голям скок. Бактерии победители

субтитри

Вирусът е неклетъчен инфекциозен агент. Жив ли е този организъм или не? Все още нямаме ясен отговор на този въпрос. Днес знаем за 6000 вируса, но те са няколко милиона. Вирусите не са подобни един на друг и могат да имат формата на сфера или спирала или формата на сложен асиметричен плексус. Вирусите са с размери от 20 до 300 нанометра в диаметър. Как действа вирусът? В центъра на агента е генетичен материал – РНК или ДНК. Около него има белтъчна структура - капсид. Капсидът служи за защита на вируса и помощ при отвличане на клетки. Някои вируси са допълнително покрити с липидна обвивка, мастна структура, която ги предпазва от промени в околната среда. Вирусологът Дейвид Балтимор комбинира всички вируси в 8 групи. Някои групи вируси съдържат една или две вериги на ДНК, други съдържат една верига на РНК, която може да бъде удвоена или завършена върху своя ДНК шаблон. Освен това всяка група вируси се възпроизвежда в различни органели на заразената клетка. Всеки вирус има определен набор от гостоприемници, което означава, че е опасен за някои видове и безвреден за други. Например само хората страдат от едра шарка, докато някои месоядни животни страдат от чума. Обикновено вирусът навлиза в човешкото тяло чрез кръв и секрети. Всеки вирус инфектира клетките по различен начин. Херпесните вируси се вграждат в мембраната, след което генетичният материал изхвърля капсида и прониква в ядрото. Вирусът на хепатит С напълно прониква в клетката и бактериофагите инжектират своя генетичен материал вътре в бактерията и оставят протеиновата обвивка навън. Геномът на вируса се интегрира в един от органелите или цитоплазмата и превръща клетката в истинска вирусна фабрика. Естествените процеси в клетката се нарушават и тя започва да произвежда и сглобява генома и протеина на вируса. Този процес се нарича репликация и основната му цел е завземането на територии. По време на репликацията генетичният материал на вируса се смесва с гените на клетката гостоприемник. Това води до активна мутация на вируса и увеличава неговото оцеляване. След като процесът на репликация е установен, вирусната частица изпъпва и заразява нови клетки, а заразената клетка продължава производството. При друг сценарий настъпва лизис, тоест клетката се разкъсва и заразеното тяло се изпълва с нови вируси. Защо е толкова трудно да се борим с вирусите? Еволюцията на вирусите се случва буквално пред очите ни. Има постоянна надпревара във въоръжаването между вируси и живи организми и когато вирусът изобрети ново оръжие, настъпва пандемия. Хората вече са успели да победят някои вируси, като вируса на черната шарка, но други изискват разработването или откриването на нови ваксини всяка година.

История

Felix D'Herelle също предполага, че бактериофагите са корпускулярни по природа. Въпреки това, едва след изобретяването на електронния микроскоп е възможно да се види и изследва ултраструктурата на фагите. Дълго време представите за морфологията и основните характеристики на фагите се основаваха на резултатите от изучаването на фаги от групата Т - Т1, Т2, ..., Т7, които се възпроизвеждат на E. coliщам B. Но всяка година се появяват нови данни относно морфологията и структурата на различни фаги, което налага тяхната морфологична класификация.

Ролята на бактериофагите в биосферата

Шаблон:Биофото Бактериофагите са най-многобройната, широко разпространена в биосферата и, вероятно, най-еволюционно древната група вируси. Приблизителният размер на фаговата популация е повече от 10 30 фагови частици.

В естествени условия фагите се намират на места, където има чувствителни към тях бактерии. Колкото по-богат е определен субстрат (почва, човешки и животински екскременти, вода и др.) на микроорганизми, толкова по-голям е броят на съответните фаги, открити в него. По този начин в почвите се намират фаги, които лизират клетки от всички видове почвени микроорганизми. Особено богати на фаги са черноземите и почвите, на които са прилагани органични торове.

Бактериофагите играят важна роля в контролирането на размера на микробните популации, в автолизата на стареещите клетки и в трансфера на бактериални гени, действайки като векторни „системи“.

Всъщност бактериофагите са един от основните мобилни генетични елементи. Чрез трансдукция те въвеждат нови гени в бактериалния геном. Изчислено е, че 10 24 бактерии могат да бъдат заразени за 1 секунда. Това означава, че постоянният трансфер на генетичен материал се разпределя между бактериите, живеещи в подобни условия.

Високото ниво на специализация, дългосрочното съществуване и способността за бързо възпроизвеждане в подходящ гостоприемник допринасят за тяхното запазване в динамичен баланс сред голямо разнообразие от бактериални видове във всяка естествена екосистема. Когато не е наличен подходящ гостоприемник, много фаги могат да останат инфекциозни в продължение на десетилетия, освен ако не бъдат унищожени от екстремни вещества или условия на околната среда.

Структура на бактериофагите

Шаблон:Биофото Бактериофагите се различават по химична структура, тип нуклеинова киселина, морфология и естество на взаимодействие с бактериите. Бактериалните вируси са стотици и хиляди пъти по-малки по размер от микробните клетки.

Типичната фагова частица (вирион) се състои от глава и опашка. Дължината на опашката обикновено е 2-4 пъти диаметъра на главата. Главата съдържа генетичен материал - едноверижна или двуверижна РНК или ДНК с ензима транскриптаза в неактивно състояние, заобиколен от протеинова или липопротеинова обвивка - капсид , запазвайки генома извън клетката.

Нуклеиновата киселина и капсидът заедно образуват нуклеокапсид. Бактериофагите могат да имат икосаедричен капсид, събран от множество копия на един или два специфични протеина. Обикновено ъглите са направени от пентамери на протеин, а опората на всяка страна е направена от хексамери на същия или подобен протеин. Освен това фагите могат да бъдат сферични, лимоновидни или плеоморфни по форма.

Опашката или придатъкът е протеинова тръба - продължение на протеиновата обвивка на главата; в основата на опашката има АТФ-аза, която регенерира енергия за инжектиране на генетичен материал. Има и късообработени, необработени и нишковидни бактериофаги.

Главата е кръгла, шестоъгълна или пръчковидна с диаметър 45-140 nm. Процесът е с дебелина 10-40 nm и дължина 100-200 nm. Някои от бактериофагите са кръгли, други са нишковидни, с размери 8x800 nm. Дължината на веригата на нуклеиновата киселина е многократно по-голяма от размера на главата, в която е в усукано състояние, и достига 60-70 микрона. Процесът изглежда като куха тръба, заобиколена от обвивка, съдържаща контрактилни протеини, подобни на мускулните протеини. При редица вируси обвивката е способна да се свие, разкривайки част от пръчката. В края на процеса много бактериофаги имат базална пластина, от която се простират тънки дълги нишки, улесняващи прикрепването на фага към бактерията. Общото количество протеин във фаговата частица е 50-60%, нуклеиновите киселини - 40-50%.

Таксономия на бактериофагите

Големият брой изолирани и проучени бактериофаги обуславя необходимостта от тяхното систематизиране. Това е отговорност на Международния комитет по таксономия на вирусите (ICTV). В момента, според Международната класификация и номенклатура на вирусите, бактериофагите се разделят в зависимост от вида на нуклеиновата киселина и морфологията.

Към момента се отличават деветнадесет семейства. От тях само две съдържат РНК и само пет семейства имат обвивка. От семействата на ДНК вируси само две семейства имат едноверижни геноми. Девет семейства, съдържащи ДНК, имат кръгов ДНК геном, докато останалите девет имат линейна ДНК. Девет семейства са специфични само за бактериите, останалите девет са специфични само за археите и ( Tectiviridae) заразява както бактерии, така и археи.

ICTV класификация на бактерии и археални вируси

Поръчка	семейство	Морфология	Нуклеинова киселина	Пример
Caudovirales	Myoviridae	Без обвивка, контрактилна опашка	Линейна dsDNA	Фаг T4, фаг μ, PBSX, P1Puna-подобен, P2, I3, Bcep 1, Bcep 43, Bcep 78
	Siphoviridae	Без обвивка, несвиваща се опашка (дълга)	Линейна dsDNA	Фаг λ, фаг T5, phi, C2, L5, HK97, N15
	Podoviridae	Без обвивка, несвиваща се опашка (къса)	Линейна dsDNA	Фаг Т7, фаг Т3, Р22, Р37
Вирусни връзки	Lipothrixviridae	В ножницата, пръчковидна	Линейна dsDNA	Вирус "Acidianus filamentous" 1
	Rudiviridae		Линейна dsDNA	Пръчковиден вирус ""Sulfolobus islandicus"" 1
неизвестен	Ampullaviridae	Покрит, с форма на бутилка	Линейна dsDNA
	Bicaudaviridae	Без черупка, лимоновидна	Циркулярна dsDNA
	Clavaviridae	Без черупка, пръчковидна	Циркулярна dsDNA
	Corticoviridae	Без черупка, изометричен	Циркулярна dsDNA
	Cystoviridae	Обшит, сферичен	Сегментирана dsRNA
	Fuselloviridae	Без черупка, лимоновидна	Циркулярна dsDNA
	Globuloviridae	Черупкови, изометрични	Линейна dsDNA
	Guttaviridae	Без черупка, яйцевидна	Циркулярна dsDNA
	Inoviridae	Без обвивка, нишковидни	Кръгова ssDNA
	Leviviridae	Без черупка, изометричен	Линейна ssRNA	MS2, Qβ
	Microviridae	Без черупка, изометричен	Кръгова ssDNA	ΦX174
	Plasmaviridae	Обвити, плеоморфни	Циркулярна dsDNA
	Tectiviridae	Без черупка, изометричен	Линейна dsDNA

Взаимодействие на бактериофаг с бактериални клетки

Шаблон:Биофото Въз основа на естеството на взаимодействието на бактериофаг с бактериална клетка се разграничават вирулентни и умерени фаги. Вирулентните фаги могат да се увеличат само чрез литичния цикъл. Процесът на взаимодействие на вирулентен бактериофаг с клетка се състои от няколко етапа: адсорбция на бактериофага върху клетката, проникване в клетката, биосинтеза на фаговите компоненти и тяхното сглобяване, освобождаване на бактериофагите от клетката.

Първоначално бактериофагите се прикрепят към фагоспецифични рецептори на повърхността на бактериалната клетка. Опашката на фага, с помощта на ензими, разположени в нейния край (главно лизозим), локално разтваря клетъчната мембрана, свива се и съдържащата се в главата ДНК се инжектира в клетката, докато протеиновата обвивка на бактериофага остава отвън. Инжектираната ДНК предизвиква пълно преструктуриране на клетъчния метаболизъм: синтезът на бактериална ДНК, РНК и протеини спира. ДНК на бактериофага започва да се транскрибира с помощта на собствен ензим транскриптаза, който се активира след навлизане в бактериалната клетка. Първо се синтезират ранни и след това късни иРНК, които навлизат в рибозомите на клетката гостоприемник, където се синтезират ранни (ДНК полимерази, нуклеази) и късни (капсидни и опашни протеини, ензими лизозим, АТФаза и транскриптаза) бактериофагни протеини. Репликацията на ДНК на бактериофага се осъществява по полуконсервативен механизъм и се осъществява с участието на собствени ДНК полимерази. След синтеза на късните протеини и завършването на репликацията на ДНК започва окончателният процес - узряването на фаговите частици или комбинирането на фагова ДНК с белтъка на обвивката и образуването на зрели инфекциозни фагови частици.

Продължителността на този процес може да варира от няколко минути до няколко часа. След това настъпва клетъчен лизис и се освобождават нови зрели бактериофаги. Понякога фагът инициира цикъл на лизис, което води до клетъчен лизис и освобождаване на нови фаги. Алтернативно, фагът може да инициира лизогенен цикъл, в който вместо да се репликира, той обратимо взаимодейства с генетичната система на клетката гостоприемник, като се интегрира в хромозома или се поддържа като плазмид. По този начин вирусният геном се репликира синхронно с ДНК на гостоприемника и клетъчното делене и това състояние на фага се нарича профаг. Бактерия, съдържаща профаг, става лизогенна, докато при определени условия или спонтанно профагът не бъде стимулиран да извърши цикъл на лизираща репликация. Преходът от лизогения към лизис се нарича лизогенна индукция или профагна индукция. Фаговата индукция е силно повлияна от състоянието на клетката гостоприемник преди индукцията, както и от наличието на хранителни вещества и други условия, възникващи по време на индукцията. Лошите условия на растеж насърчават лизогенния път, докато добрите условия насърчават реакцията на лизис.

Жизнен цикъл

Умерените и вирулентните бактериофаги в началните етапи на взаимодействие с бактериална клетка имат същия цикъл.

• Адсорбция на бактериофаг върху фагоспецифични клетъчни рецептори.
• Инжектиране на фагова нуклеинова киселина в клетка гостоприемник.
• Ко-репликация на фаг и бактериална нуклеинова киселина.
• Клетъчно делене.
• Освен това бактериофагът може да се развие по два модела: лизогенен или литичен път. УмеренСлед клетъчното делене бактериофагите са в състояние на профаг (лизогенен път). Вирулентенбактериофагите се развиват според литичния модел:
• Нуклеиновата киселина на фага ръководи синтеза на фаговите ензими, използвайки протеиновия синтезиращ апарат на бактерията. Фагът по един или друг начин инактивира ДНК и РНК на гостоприемника, а ензимите на фага напълно го разграждат; РНК на фага "подчинява" клетъчния апарат за синтез на протеини.
• Нуклеиновата киселина на фага репликира и насочва синтеза на нови протеини на обвивката. Нови фагови частици се образуват в резултат на спонтанно самосглобяване на протеиновата обвивка (капсиди) около нуклеиновата киселина на фага; Лизозимът се синтезира под контрола на фагова РНК.
• Клетъчен лизис: клетката се разрушава под въздействието на лизозим; отделят се около 200-1000 нови фаги; фагите заразяват други бактерии.

Приложение

В медицината

Една от областите на използване на бактериофагите е антибактериалната терапия, алтернатива на приема на антибиотици. Например се използват бактериофаги: стрептококови, стафилококови, клебсиелни, поливалентни дизентерийни, пиобактериофаги, коли, протей и колипротеус и др. В Русия са регистрирани и използвани 13 медицински продукта на базата на фаги. Понастоящем те се използват за лечение на бактериални инфекции, които не са чувствителни към традиционното антибиотично лечение, особено в Република Грузия. Обикновено използването на бактериофаги е придружено с по-голям успех от антибиотиците, където има биологични мембрани, покрити с полизахариди, през които антибиотиците обикновено не проникват. Понастоящем терапевтичната употреба на бактериофаги не е получила одобрение на Запад, въпреки че фагите се използват за унищожаване на бактерии, които причиняват хранително отравяне, като Listeria. В дългогодишния опит в големите градове и селските райони е доказана необичайно високата терапевтична и превантивна ефективност на дизентерийния бактериофаг (P. M. Lerner, 2010) [ ] . В Русия терапевтичните препарати от фаги са направени от дълго време, те са били лекувани с фаги дори преди антибиотиците. През последните години фагите се използват широко след наводнения в Кримск и Хабаровск за предотвратяване на дизентерия.

По биология

Бактериофагите се използват в генното инженерство като вектори, които пренасят участъци от ДНК; възможен е и естествен генен трансфер между бактерии чрез някои фаги (трансдукция).

Фаговите вектори обикновено се създават на базата на умерен бактериофаг λ, съдържащ двуверижна линейна ДНК молекула. Лявото и дясното рамо на фага имат всички гени, необходими за литичния цикъл (репликация, репродукция). Средната част на генома на бактериофага λ (съдържа гени, които контролират лизогенията, т.е. интегрирането му в ДНК на бактериална клетка) не е от съществено значение за неговото възпроизвеждане и е приблизително 25 хиляди базови двойки. Тази част може да бъде заменена с чужд ДНК фрагмент. Такива модифицирани фаги претърпяват литичен цикъл, но не настъпва лизогения. Векторите на бактериофаг λ се използват за клониране на еукариотни ДНК фрагменти (т.е. по-големи гени) до 23 хиляди нуклеотидни двойки (kb). Освен това фагите без вмъквания са по-малки от 38 kb. или, напротив, с твърде големи вложки - повече от 52 kb. не развиват и не заразяват бактерии.

Тъй като възпроизвеждането на бактериофаги е възможно само в живи клетки, бактериофагите могат да се използват за определяне на жизнеспособността на бактериите. Тази посока има големи перспективи, тъй като един от основните въпроси в различните биотехнологични процеси е определянето на жизнеспособността на използваните култури. С помощта на метода за електрооптичен анализ на клетъчни суспензии беше показана възможността за изследване на етапите на взаимодействие фаг-микробна клетка.

Вижте също

Бележки

1. Сергей ГоловинБактериофаги: убийци в ролята на спасители // Наука и живот. - 2017. - № 6. - С. 26-33
2. Félix d'Hérelles (1917). „Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques.“ Comptes rendus Acad Sci Paris. 165 : 373-5. Архивиран от оригинала (PDF) 4 декември 2010 г . Дата на достъп 5 септември 2010 г.
3. Вируси бактерии
4. Бактериофаг
5. Акерман Х.-В. //Res. Microbiol., 2003. - V. 154. - P. 245-251
6. Хендрикс Р.В. // Теор. попул. биол., 2002. - Т. 61. - С. 471-480
7. Suttle C.A. (септември 2005), Vuiruses in the sea. Природа 437:356–361.
8. Шестаков С. В.Как се осъществява хоризонталният трансфер на гени и е ограничен при бактериите. Екологична генетика 2007. - Т. 5. - № 2. - С. 12-24.
9. Tettelin H., Masignani V., Cieslewicz M.J., Donati C., Medini D., Ward N.L., Angiuoli S.V., Crabtree J., Jones A.L., Durkin A.S., Deboy R.T., Davidsen T.M., Mora M., Scarselli M., Margarit y Ros I., Peterson J.D., Hauser C.R., Sundaram J.P., Nelson W.C., Madupu R., Brinkac L.M., Dodson R.J., Rosovitz M.J., Sullivan S.A., Daugherty S.C., Haft D.H., Selengut J., Gwinn M.L., Zhou L., Zafar N., Khouri H., Radune D., Димитров G., Watkins K., O'Connor K.J., Smith S., Utterback T.R., White O. , Rubens C. E ., Grandi G., Madoff L. C ., Kasper D. L., Telford J. L.,. Wessels M. R., Rappuoli R., Fraser C. M. Геномен анализ на множество патогенни изолати на Streptococcus galactiae: последици за микробния пан-геном. Proc. Natl. акад. Sci. САЩ 2005. 102: 13950-13955

Добър ден, скъпи читатели! Много от нас са били подложени на антибиотична терапия поне веднъж в живота си. В повечето случаи обаче ставаше въпрос за антибиотици. Не всеки се е сблъсквал с бактериофагите. В същото време лекарите са склонни да казват, че днес тези лекарства могат да се превърнат в добра алтернатива. Ще разгледаме бактериофагите, видовете и целите на тези лекарства, уникални по природа.

Бактериофаг: какъв вид лекарство е това?

История на произход

Историята на бактериофагите датира от около 100 години. През 1915-1917 г. тяхното откритие става почти едновременно във Франция, Англия и Русия, където трима биолози, независимо един от друг, наблюдават явлението бактериален лизис.

След като проучи свойствата на микроскопичните вируси, ученият Феликс Д'Ерел предположи, че те играят голяма роля в процеса на оздравяване на организъм, засегнат от бактериална инфекция.Оттогава се появи повишено внимание към фагите и започна бързото им изследване.

Фагова структура

Фагите не са продукт на генното инженерство. Срещат се и в природата, на места, където има чувствителни към тях бактерии. Структурата на вируса прилича на попова лъжица: има опашка и глава. Последният съдържа генетичен материал. Фагът съдържа протеинова обвивка и нуклеинови киселини, които изграждат ДНК.

Характеристиките на всеки бактериофаг зависят от бактериите, срещу които е насочен. Има случаи, когато вирусите не могат дори да засегнат бактериите от своя клас, тъй като някои индивиди са резистентни към бактериофагите. За да се лекувате с тези лекарства, трябва да сте напълно сигурни в диагнозата: вирусите не засягат други бактерии и микроорганизми.

Как го използват?

Доста често фагите се използват в комплексна антибактериална терапия. Те се предпочитат, ако няма смъртна заплаха за пациента. За разлика от антибиотиците, които „помитат“ всичко по пътя си, лекарствата с минивируси не убиват полезната микрофлора, действат селективно и се отстраняват безболезнено от тялото.

Тяхната съвместимост с всякакви лекарства е 100%, тъй като не реагират с други химикали и не предизвикват усложнения. Единственото изключение е приемането на лекарства, които включват бактерии, например Linex, Acipol, Bifidum-bacterin.

Въпреки това, като част от спешната терапия, фагите все още не могат да заменят антибиотиците, тъй като не винаги е възможно точно да се идентифицира патогенът. Много фаги могат да се дават на деца дори в ранна детска възраст, когато повечето антибиотици са забранени. В педиатричната терапия лекарствата на базата на вирусни агенти са по-предпочитани, тъй като имат по-малко странични ефекти.

Видове бактериофаги

В съвременната медицина бактериофагите се използват в много области:

• гастроентерология;
• отоларингология;
• хирургия;
• гинекология;
• урология;
• пулмология.

Изборът на конкретно лекарство зависи от заболяването и неговия причинител.

Всеки фаг може да бъде насочен само срещу определена бактерия и има териториална селективност. Това означава, че бактериите и вирусите са податливи на мутация в зависимост от района, в който се намират.

Класификацията на фагите се извършва според патогените. Ако има една инфекция, използвайте:

Стафилококов бактериофаг

Той действа само срещу стафилококи, обхващайки различните му видове, включително ауреус.

Intesti

Ефективен срещу няколко вида бактерии: Escherichia coli, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa, Proteus.

Поливалентен

Действа срещу Ешерихия коли, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella, Proteus.

стрептококов

Работи изключително при стрептококова моноинфекция.

Колипротей

Използва се при комбинирани инфекции, а именно: ентеропатогенни Escherichia coli, Proteus, Pseudomonas aeruginosa, стрептококи и стафилококи.

Салмонела

Бактериофаг срещу салмонела.

Pseudomonas

Ефективен срещу Pseudomonas aeruginosa.

Ако

Действа срещу E. coli. Има колипротеен бактериофаг, който е ефективен срещу протеи.

Смята се, че бактериофагите, действащи срещу една инфекция, са по-ефективни. Лекарствата, които комбинират няколко вида вируси, помагат в много по-малка степен. Бактериофагите се предлагат както в течна форма, така и в таблетки. Когато става въпрос за лечение на деца, течната форма е за предпочитане.

Лечение с бактериофаги

Лекарството трябва да се предписва само от лекар и само след изследване за идентифициране на конкретна инфекция. Самостоятелното приложение у дома може да бъде неефективно, тъй като без специални изследвания е невъзможно да се идентифицира патогенът и да се определи неговата чувствителност към фаги.

Режимът на лечение за всяка отделна инфекция се разработва индивидуално за клиента. Най-често тези лекарства се използват за лечение на чревна дисбиоза. Курсът на лечение в този случай е около 5 дни, но в някои случаи може да бъде удължен до 15 дни. За по-голяма ефективност курсовете се повтарят 2-3 пъти.

Ето пример за един такъв курс на лечение на стафилококова инфекция:

• бебета до шест месеца - 5 ml;
• от шест месеца до една година - 10 ml;
• от една до три години дават 15 ml;
• от три до осем години - 20 ml;
• след осем години - 30 мл.

Фагите могат да се дават на кърмачета по три начина:

• орално (в устата);
• под формата на клизма;
• капки в носа.

След шестмесечна възраст третият вариант вече не е възможен, така че се предписва или като клизма, или през устата. В този случай дозата за клизма е средно два пъти по-голяма от обема, предписан за перорално приложение.

По отношение на децата в педиатрията има различни медицински прегледи относно употребата на бактериофаги. Някои твърдят, че минивирусите са абсолютно безопасни, така че засега фагите се предписват и на кърмачета по стария начин.

Актуализираната информация се появи през 2016 г. Главен детски гастроентеролог Захарова I.N. заяви, че терапията с бактериофаг може да доведе до рак. Вирусите се интегрират в генната система на тялото и могат да я унищожат.

Трудно е да се каже колко вярно е това твърдение, но статусът на кандидата говори много. Бактериофагите все още не са напълно проучени и те започнаха да се използват за терапия сравнително наскоро. Все още няма дългосрочни наблюдения за тяхното въздействие върху отделните поколения.

Уважаеми читатели, ние обсъдихме с вас ефекта на бактериофагите върху инфекциите и човешкото тяло. Ако сте харесали статията, препоръчайте я на приятелите си в социалните мрежи. мрежи. Информацията е предоставена само за информационни цели.