În 1896, rusul Vladimir Aaronovich Khavkin a descoperit activitatea antimicrobiană a probelor de apă din râurile indiene. Aceste medicamente, trecute anterior prin filtre bacteriene, au inhibat creșterea culturii Vibrio cholerae .

În 1898, rusul N.F. Gamaleya a observat dizolvarea culturii patogenul antraxului sub influența filtratului acestui microorganism și l-a numit (filtrat) bacteriolizină.

În 1915, englezul Edward Twort a descris un agent care trece printr-un filtru bacterian și provoacă liza stafilococilor.

În 1917, francezul Felix D'Herrel a descoperit fenomenul acțiunii litice a filtratului din fecalele unui pacient. dizenterie , ceea ce s-a reflectat în curățarea culturii de bulion și formarea de „pete sterile” pe cultura de agar a agentului patogen. El a numit acest fenomen bacteriofagieși un agent litic capabil să se înmulțească pe bacterii omoloage - bacteriofag (din latinescul phagos - bacterii devoratoare). In carte " Bacteriofagi" (1922) D" Herrel a considerat natura fagului,metode de izolare a acestuia. Toate activitățile sale ulterioare au fost dedicate studiului bacteriofagelor și utilizării lor în tratamentul bolilor infecțioase - terapie cu fagi.

În prezent, bacteriofagii sunt utilizați în medicină pentru diagnosticul, tratamentul și prevenirea bolilor infecțioase.

Vladimir Aaronovich Khavkin (15.03.1860, Odesa, Rusia, - 26.10.1930, Lausanne, Elveția), bacteriolog	Nikolai Fedorovich Gamaleya (5 februarie (17) 1859 , Odesa - 29 martie 1949 , Moscova), microbiolog sovietic, epidemiolog	Frederick Twort ( 22.10.1877, Camberley, Anglia, - 20.03.1950, ibid.), microbiolog englez.	Felix D'Herelle ( 25.04.1873, Montreal, - 22.02.1949, Paris), bacteriolog.

Specificitatea interacțiunii dintre fagi și bacterii.

Bacteriofagii se caracterizează printr-o specificitate strictă, care poate fi exprimată în capacitatea de a liza bacteriile de un singur tip - specificitatea speciei, sau în cadrul unei specii – specificitate de tip. Dacă fagii lizează bacterii din specii înrudite aparținând aceluiași gen, de exemplu, genul Shigella (agenți cauzatori ai dizenteriei), atunci ele sunt numiți polivalente. Specificitatea tipului este utilizată pentru tiparea (tiparea fagică) a bacteriilor pentru a identifica sursa infecției.

Conform rezultatului final al interacțiunii cu celula, toate f agi poate fi împărțit în virulentȘi moderat.

Tiparea tulpinilor stafilococice

(N.R. Ivanov, L.M. Skiteva, N.S. Solun „Diagnosticul bacteriologic și prevenirea bolilor stafilococice”

LA Cultura este însămânțată în bulion (Hottinger sau Jder), incubată timp de trei ore și apoi reînsămânțată cu un „gazon” pe plăci cu MPA care conține 0,025-0,04% clorură de calciu. Fundul cupei este desenat preliminar în pătrate, al căror număr corespunde numărului de fagi.

Setul standard include 21 de fagi (80, 79, 52A, 52, 29, 71, 55, 3C, 3B, 3A, 53,47,42E, 7, 6, 42D, 77.75, 83A, 54, 81, 187.

Vasele inoculate se usucă la o temperatură de 37° timp de 30-40 de minute, apoi se aplică o picătură din fagul corespunzător cu o ansă, întotdeauna în aceeași ordine.

Dacă sunt multe culturi, atunci cupele se pun pe masă (într-o cutie) și se scot capacele. Folosind o pipetă Pasteur, luați prima și apoi următoarea cursă de fagi de testare și aplicați picături mici pe pătratul corespunzător din fiecare vas. În același timp, nu trebuie să atingeți agarul pentru a evita transferul culturilor studiate de pe o placă în alta. După ce picăturile de fagi s-au uscat, vasele se pun în poziție inversată timp de 5-6 ore într-un termostat (temperatura 37°) și se lasă la temperatura camerei până dimineața. Rezultatele se inregistreaza cu ochiul liber si cu ajutorul lupei, notand numarul fagului care a dat liza la + + si mai mare, iar intre paranteze se noteaza numarul fagului care a dat liza la +.

Bacteriofagii (de la „bacterii” și grecești phagos - mâncător) sunt viruși bacterieni care au capacitatea de a pătrunde în mod specific în celulele bacteriene, de a se reproduce în ele și de a provoca dizolvarea lor (liză).

Istoria descoperirii bacteriofagelor este asociată cu numele cercetătorului canadian F. d'Herelle (1917), care a descoperit efectul lizei bacteriilor izolate din fecalele unui pacient cu dizenterie. Astfel de fenomene au fost observate și de alți microbiologi [Gamaleya N. F., 1898; Twort F., 1915], dar numai F. d'Herelle, presupunând că avea de-a face cu un virus, a izolat acest „factor litic” folosind filtre bacteriene și l-a numit bacteriofag.

Mai târziu a devenit clar că bacteriofagii sunt răspândiți în natură. Au fost găsite în apă, sol, produse alimentare, diverse secreții din corpul oamenilor și animalelor, adică. unde se gasesc bacteriile. În prezent, acești virusuri au fost identificați în majoritatea bacteriilor, atât patogene, cât și nepatogene, precum și într-o serie de alte microorganisme (de exemplu, ciuperci). Prin urmare, într-un sens larg, au început să fie numiți pur și simplu fagi.

Fagii diferă ca formă, organizare structurală, tip de acid nucleic și natura interacțiunii cu celula microbiană.

Morfologie. Majoritatea fagilor sub un microscop electronic au o formă de mormoloc sau spermatozoizi, unii au o formă cubică și filamentoasă. Dimensiunile fagilor variază de la 20 la 800 nm pentru fagii filamentoși. Cei mai pe deplin studiati sunt bacteriofagii mari care au forma unui spermatozoid. Ele constau dintr-un cap icosaedric alungit care măsoară 65-100 nm și o extensie a cozii de peste 100 nm lungime. În interiorul procesului caudal există o tijă cilindrică goală, conectată printr-o deschidere la cap; în exterior există o teacă capabilă de contracție ca un mușchi. Procesul caudal se termină într-o placă bazală hexagonală cu țepi scurti, din care se extind structuri filiforme - fibrile.

Există, de asemenea, fagi care au un proces lung, a cărui înveliș nu este capabil să se contracte, și fagi cu procese scurte, analogi ai proceselor, fără proces.

Compoziție chimică. Fagii sunt alcătuiți din două componente chimice principale - acid nucleic (ADN sau ARN) și proteine. La fagi, care au forma unui spermatozoid, ADN-ul dublu catenar este strâns strâns sub formă de spirală în interiorul capului.Proteinele fac parte din învelișul (capside) care înconjoară acidul nucleic și în toate elementele structurale ale cozii. proces. Proteinele structurale fagilor diferă în compoziția polipeptidelor și sunt prezentate sub forma multor subunități identice dispuse într-un tip elicoidal sau cubic de simetrie. Pe lângă proteinele structurale, unii fagi au proteine ​​interne (genomice) asociate cu acidul nucleic și proteine ​​​​enzimatice (lizozimă, ATPaza) implicate în interacțiunea fagului cu celula.

Rezistenţă. Fagii sunt mai rezistenți la factorii chimici și fizici decât bacteriile. O serie de dezinfectanți (fenol, alcool etilic, eter și cloroform) nu au un efect semnificativ asupra fagilor. Fagii sunt foarte sensibili la formaldehidă și acizi. Inactivarea majorității fagilor are loc la o temperatură de 65-70ºС. Se păstrează mult timp atunci când sunt uscate în fiole sigilate și congelate la o temperatură de -185ºC în glicerină.

Interacțiunea fagului cu celula bacteriană. După mecanismul de interacțiune, se disting fagii virulenți și temperați. Fagii virulenți, care au pătruns într-o celulă bacteriană, se reproduc autonom în ea și provoacă liza bacteriilor. Procesul de interacțiune a unui fag virulent cu o bacterie are loc în mai multe etape și este foarte asemănător cu procesul de interacțiune a virusurilor umane și animale cu celula gazdă (vezi 3-5.1). Cu toate acestea, pentru fagii care au un proces de coadă cu o teacă contractantă, are caracteristici. Acești fagi sunt adsorbiți pe suprafața celulei bacteriene folosind fibrile de coadă. Ca urmare a activării enzimei fagice ATPazei, teaca procesului cozii se contractă și tija este introdusă în celulă. Enzima lizozima, situată la sfârșitul procesului cozii, participă la procesul de „piercing” peretelui celular bacterian. După aceasta, ADN-ul fag conținut în cap trece prin cavitatea tijei cozii și este injectat activ în citoplasma celulei. Elementele structurale rămase ale fagului (capsidă și apendice) rămân în afara celulei. După biosinteza componentelor fagilor și auto-asamblarea acestora, până la 200 de noi particule de fagi se acumulează în celula bacteriană. Sub influența lizozimei fagilor și a presiunii osmotice intracelulare, peretele celular este distrus, descendenții de fagi sunt eliberați în mediu, iar bacteria este lizată. Un ciclu litic (din momentul adsorbției fagilor până la ieșirea lor din celulă) durează 30-40 de minute. Procesul de bacteriofagie trece prin mai multe cicluri până când toate bacteriile sensibile la un anumit fag sunt lizate.

Interacțiunea fagilor cu o celulă bacteriană se caracterizează printr-un anumit grad de specificitate. Pe baza specificului acțiunii lor, ei disting între fagi polivalenți care pot interacționa cu specii înrudite de bacterii, fagi monovalenți care interacționează cu bacteriile unei anumite specii și fagi tipici care interacționează cu variantele (tipurile) individuale ale unei anumite specii de bacterii. .

Fagii temperați nu lizează toate celulele din populație; ele intră în simbioză cu unele dintre ele, ca urmare a faptului că ADN-ul fagului este integrat în cromozomul bacterian. În acest caz, genomul fagului se numește profag. Profegul, care a devenit parte a cromozomului celulei, se replic sincron cu gena bacteriană în timpul reproducerii sale, fără a provoca liza acesteia, și este moștenit de la celulă la celulă la un număr nelimitat de descendenți. Fenomenul biologic de simbioză a unei celule microbiene cu un fag temperat (profag) se numește lizogenie, iar o cultură bacteriană care conține un profag se numește lizogenă. Acest nume (din grecescul lysis - descompunere, genea - origine) reflectă capacitatea profagului de a fi exclus spontan sau sub influența unui număr de factori fizici și chimici din cromozomul celular și de a trece în citoplasmă, adică de a se comporta ca un fag virulent care lizează bacteriile. Culturile lizogenice nu diferă în proprietățile lor de bază de cele originale, dar sunt imune la reinfectare cu un fag omolog sau strâns înrudit și, în plus, dobândesc proprietăți suplimentare care se află sub controlul genelor profage. Modificarea proprietăților microorganismelor sub influența unui profag se numește conversie fagică. Acesta din urmă apare la multe tipuri de microorganisme și se referă la diferitele lor proprietăți: culturale, biochimice, toxigene, antigenice, sensibilitate la antibiotice etc. În plus, trecând de la o stare integrată la o formă virulentă, un fag temperat poate capta o parte a unei celule. cromozom și, la lizarea acestuia din urmă, transferă această parte a cromozomului într-o altă celulă. Dacă o celulă microbiană devine lizogenă, aceasta capătă noi proprietăți (vezi capitolul 5). Astfel, fagii temperați sunt un factor puternic în variabilitatea microorganismelor.

Fagii temperați pot dăuna producției microbiologice. Astfel, dacă microorganismele folosite ca producători de vaccinuri, antibiotice și alte substanțe biologice se dovedesc a fi lizogenice, există pericolul ca fagul temperat să se transforme într-o formă virulentă, ceea ce va duce inevitabil la liza tulpinii de producție.

Utilizarea practică a fagilor. Utilizarea fagilor se bazează pe specificitatea lor strictă de acțiune. Fagii sunt utilizați în diagnosticul bolilor infecțioase: cu ajutorul fagilor cunoscuți (diagnostici), se identifică culturi izolate de microorganisme. Datorită specificității ridicate a fagilor, este posibil să se determine tipul de agent patogen sau variantele (tipurile) din cadrul speciei. Tiparea fagilor are o mare importanță epidemiologică, deoarece ne permite să stabilim sursa și căile de răspândire a infecției; – folosind o cultură de testare, este posibilă determinarea unui fag necunoscut în materialul studiat, care indică prezența agenților patogeni corespunzători în acesta.

Fagii sunt utilizați pentru tratarea și prevenirea bolilor infecțioase. Ei produc tifoidă, dizenterie, pseudomonas, fagi stafilococici și combinații de medicamente. Moduri de administrare la organism: local, enteral sau parenteral. Fagii temperați sunt utilizați în inginerie genetică și biotehnologie ca vectori pentru producerea de ADN recombinant (vezi capitolul 6).

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Viruși: tipuri, structură și metode de infectare a celulelor

✪ Forme de viață non-celulare. Viruși și bacteriofagi. Lecție video de biologie clasa a X-a

✪ Tratament cu bacteriofagi: când antibioticele nu mai ajută

✪ INVISTRA. Microbiolog Chubatova Bacteriofagi. mp4

✪ Salt mare. Câștigători de bacterii

Subtitrări

Un virus este un agent infecțios necelular. Este sau nu acest organism viu? Încă nu avem un răspuns clar la această întrebare. Astăzi știm despre 6.000 de viruși, dar există câteva milioane. Virușii nu sunt asemănători între ei și pot avea forma unei sfere sau spirale sau forma unui plex asimetric complex. Dimensiunile virusurilor variază de la 20 la 300 de nanometri în diametru. Cum funcționează un virus? În centrul agentului se află materialul genetic - ARN sau ADN. În jurul ei există o structură proteică - capside. Capsida servește la protejarea virusului și ajută la deturnarea celulelor. Unii viruși sunt acoperiți suplimentar cu o înveliș lipidic, o structură grasă care îi protejează de schimbările de mediu. Virologul David Baltimore a combinat toți virușii în 8 grupuri. Unele grupuri de virusuri conțin una sau două catene de ADN, altele conțin o catenă de ARN, care poate fi dublată sau completată pe șablonul său ADN. În plus, fiecare grup de viruși se reproduce în diferite organite ale celulei infectate. Fiecare virus are un interval specific de gazdă, ceea ce înseamnă că este periculos pentru unele specii și inofensiv pentru altele. De exemplu, doar oamenii suferă de variolă, în timp ce unele carnivore suferă de ciurală. Virusul pătrunde de obicei în corpul uman prin sânge și secreții. Fiecare virus infectează celulele în mod diferit. Virușii herpetic sunt încorporați în membrană, după care materialul genetic aruncă capsida și pătrunde în nucleu. Virusul hepatitei C pătrunde complet în celulă, iar bacteriofagii își injectează materialul genetic în interiorul bacteriei și lasă învelișul proteic în exterior. Genomul virusului este integrat într-unul dintre organite sau citoplasmă și transformă celula într-o adevărată fabrică virală. Procesele naturale din celulă sunt perturbate și începe să producă și să asambleze genomul și proteina virusului. Acest proces se numește replicare, iar scopul său principal este capturarea teritoriilor. În timpul replicării, materialul genetic al virusului este amestecat cu genele celulei gazdă. Acest lucru duce la mutația activă a virusului și crește supraviețuirea acestuia. Odată ce procesul de replicare este stabilit, particulele virale se îndepărtează și infectează celule noi, iar celula infectată continuă producția. Într-un alt scenariu, are loc liza, adică celula se rupe, iar corpul infectat este umplut cu noi viruși. De ce sunt atât de greu de luptat virușii? Evoluția virușilor se întâmplă literalmente în fața ochilor noștri. Există o cursă constantă a înarmărilor între viruși și organisme vii, iar atunci când un virus inventează o nouă armă, are loc o pandemie. Oamenii au reușit deja să învingă unii viruși, precum virusul variolei negre, dar alții necesită dezvoltarea sau descoperirea de noi vaccinuri în fiecare an.

Poveste

Felix D'Herelle a sugerat, de asemenea, că bacteriofagii sunt de natură corpusculară. Cu toate acestea, numai după inventarea microscopului electronic a fost posibil să se vadă și să se studieze ultrastructura fagilor. Multă vreme, ideile despre morfologia și caracteristicile principale ale fagilor s-au bazat pe rezultatele studierii fagilor din grupul T - T1, T2, ..., T7, care se reproduc pe E coli tulpina B. Cu toate acestea, în fiecare an au apărut date noi privind morfologia și structura diverșilor fagi, ceea ce a necesitat clasificarea morfologică a acestora.

Rolul bacteriofagelor în biosferă

Model:Biofoto Bacteriofagii sunt cei mai numeroși, răspândiți în biosferă și, probabil, cel mai vechi grup de viruși din punct de vedere evolutiv. Dimensiunea estimată a populației de fagi este mai mare de 1030 de particule de fagi.

În condiții naturale, fagii se găsesc în locuri unde există bacterii sensibile la aceștia. Cu cât un anumit substrat (sol, excreții umane și animale, apă etc.) este mai bogat în microorganisme, cu atât este mai mare numărul de fagi corespunzători găsiți în el. Astfel, în sol se găsesc fagi care lizează celulele tuturor tipurilor de microorganisme din sol. Cernoziomurile și solurile pe care s-au aplicat îngrășăminte organice sunt deosebit de bogate în fagi.

Bacteriofagii joacă un rol important în controlul mărimii populațiilor microbiene, în autoliza celulelor îmbătrânite și în transferul genelor bacteriene, acționând ca „sisteme” vectoriale.

Într-adevăr, bacteriofagii sunt unul dintre principalele elemente genetice mobile. Prin transducție, ei introduc noi gene în genomul bacterian. S-a estimat că 1024 de bacterii pot fi infectate într-o secundă. Aceasta înseamnă că transferul constant de material genetic este distribuit între bacteriile care trăiesc în condiții similare.

Un nivel ridicat de specializare, existența pe termen lung și capacitatea de a se reproduce rapid într-o gazdă adecvată contribuie la păstrarea acestora într-un echilibru dinamic între o mare varietate de specii bacteriene din orice ecosistem natural. Atunci când o gazdă adecvată nu este disponibilă, mulți fagi pot rămâne infecțioși timp de zeci de ani, dacă nu sunt distruși de substanțe extreme sau de condițiile de mediu.

Structura bacteriofagelor

Model:Biofoto Bacteriofagii diferă prin structura chimică, tipul de acid nucleic, morfologie și natura interacțiunii cu bacteriile. Virușii bacterieni au dimensiuni de sute și mii de ori mai mici decât celulele microbiene.

O particulă tipică de fag (virion) constă dintr-un cap și o coadă. Lungimea cozii este de obicei de 2-4 ori diametrul capului. Capul conține material genetic - ARN sau ADN monocatenar sau dublu catenar cu enzima transcriptaza în stare inactivă, înconjurat de o înveliș proteic sau lipoproteic - capside , păstrând genomul în afara celulei.

Acidul nucleic și capsida formează împreună nucleocapsidul. Bacteriofagii pot avea o capsidă icosaedrică asamblată din mai multe copii ale uneia sau două proteine ​​specifice. În mod obișnuit, colțurile sunt făcute din pentameri ai unei proteine, iar suportul fiecărei părți este format din hexameri ai aceleiași proteine ​​sau similare. Mai mult, fagii pot avea formă sferică, în formă de lămâie sau pleomorfă.

Coada sau apendicele este un tub proteic - o continuare a învelișului proteic al capului; la baza cozii există o ATPază care regenerează energia pentru injectarea materialului genetic. Există, de asemenea, bacteriofagi scurt-procesați, neprocesați și filamentoși.

Capul este rotund, hexagonal sau în formă de tijă cu un diametru de 45-140 nm. Procesul are 10-40 nm grosime și 100-200 nm lungime. Unii dintre bacteriofagi sunt rotunzi, alții sunt filamentoși, măsurând 8x800 nm. Lungimea catenei de acid nucleic este de multe ori mai mare decât dimensiunea capului în care se află într-o stare răsucită și ajunge la 60-70 microni. Procesul arată ca un tub gol înconjurat de o teacă care conține proteine ​​contractile similare proteinelor musculare. Într-un număr de viruși, teaca este capabilă să se contracte, expunând o parte a tijei. La sfârșitul procesului, mulți bacteriofagi au o placă bazală, din care se extind filamente lungi și subțiri, facilitând atașarea fagului de bacterie. Cantitatea totală de proteine ​​din particula de fag este de 50-60%, acizii nucleici - 40-50%.

Taxonomia bacteriofagelor

Numărul mare de bacteriofagi izolați și studiati determină necesitatea sistematizării lor. Aceasta este responsabilitatea Comitetului Internațional pentru Taxonomia Virușilor (ICTV). În prezent, conform Clasificării și Nomenclaturii Internaționale a Virusurilor, bacteriofagii sunt împărțiți în funcție de tipul de acid nucleic și morfologie.

În acest moment, se disting nouăsprezece familii. Dintre acestea, doar două conțin ARN și doar cinci familii au un plic. Dintre familiile de virusuri ADN, doar două familii au genomi monocatenar. Nouă familii care conțin ADN au un genom ADN circular, în timp ce celelalte nouă au ADN liniar. Nouă familii sunt specifice numai bacteriilor, restul de nouă sunt specifice numai arheilor și ( Tectiviridae) infectează atât bacteriile, cât și arheile.

Clasificarea ICTV a bacteriilor și a virusurilor arheale

Ordin	Familie	Morfologie	Acid nucleic	Exemplu
Caudovirales	Myoviridae	Coadă fără teacă, contractilă	DsDNA liniar	Phage T4, phage μ, PBSX, P1Puna-like, P2, I3, Bcep 1, Bcep 43, Bcep 78
	Siphoviridae	Fără teacă, coadă necontractilă (lungă)	DsDNA liniar	Fagul λ, fagul T5, phi, C2, L5, HK97, N15
	Podoviridae	Fără teacă, coadă necontractilă (scurtă)	DsDNA liniar	Fagul T7, fagul T3, P22, P37
Ligamenvirales	Lipothrixviridae	Învelit, în formă de tijă	DsDNA liniar	Virusul „Acidianus filamentos” 1
	Rudiviridae		DsDNA liniar	Virusul în formă de tijă „„Sulfolobus islandicus”” 1
Necunoscut	Ampullaviridae	Acoperit, în formă de sticlă	DsDNA liniar
	Bicaudaviridae	Fără coajă, în formă de lămâie	dsDNA circular
	Clavaviridae	Fără coajă, în formă de tijă	dsDNA circular
	Corticoviridae	Fără coajă, izometric	dsDNA circular
	Cystoviridae	Învelit, sferic	ARNds segmentat
	Fuselloviridae	Fără coajă, în formă de lămâie	dsDNA circular
	Globuloviridae	Decojit, izometric	DsDNA liniar
	Guttaviridae	Fără coajă, ovoid	dsDNA circular
	Inoviridae	Fără teacă, filamentos	ssDNA circular
	Leviviridae	Fără coajă, izometric	ARNss liniar	MS2, Qp
	Microviridae	Fără coajă, izometric	ssDNA circular	ΦX174
	Plasmaviridae	Învelit, pleomorf	dsDNA circular
	Tectiviridae	Fără coajă, izometric	DsDNA liniar

Interacțiunea bacteriofagului cu celulele bacteriene

Model:Biofoto Pe baza naturii interacțiunii unui bacteriofag cu o celulă bacteriană, se disting fagii virulenți și temperați. Fagii virulenți pot crește în număr doar prin ciclul litic. Procesul de interacțiune a unui bacteriofag virulent cu o celulă constă din mai multe etape: adsorbția bacteriofagului pe celulă, pătrunderea în celulă, biosinteza componentelor fagilor și asamblarea acestora, eliberarea bacteriofagelor din celulă.

Inițial, bacteriofagii se atașează de receptorii specifici fagilor de pe suprafața celulei bacteriene. Coada fagului, cu ajutorul enzimelor situate la capătul său (în principal lizozima), dizolvă local membrana celulară, se contractă, iar ADN-ul conținut în cap este injectat în celulă, în timp ce învelișul proteic al bacteriofagului rămâne în exterior. ADN-ul injectat determină o restructurare completă a metabolismului celulei: sinteza ADN-ului bacterian, ARN-ului și proteinelor se oprește. ADN-ul bacteriofagului începe să fie transcris folosind propria sa enzimă transcriptază, care este activată după intrarea în celula bacteriană. Mai întâi se sintetizează ARNm timpurii și apoi tardivi, care intră în ribozomii celulei gazdă, unde sunt sintetizate proteine ​​bacteriofage timpurii (ADN polimeraze, nucleaze) și tardive (proteine ​​capside și coadă, enzime lizozimă, ATPază și transcriptază). Replicarea ADN-ului bacteriofag are loc conform unui mecanism semi-conservator și se realizează cu participarea propriilor ADN polimeraze. După sinteza proteinelor târzii și finalizarea replicării ADN-ului, începe procesul final - maturarea particulelor de fagi sau combinarea ADN-ului fagilor cu proteina de înveliș și formarea particulelor de fagi infecțioase mature.

Durata acestui proces poate varia de la câteva minute la câteva ore. Apoi are loc liza celulară și sunt eliberați noi bacteriofagi maturi. Uneori, fagul inițiază un ciclu de liză, care duce la liza celulară și eliberarea de noi fagi. Alternativ, fagul poate iniția un ciclu lizogenic în care, în loc să se replice, interacționează reversibil cu sistemul genetic al celulei gazdă, fiind integrat într-un cromozom sau menținut ca plasmidă. Astfel, genomul viral se replică sincron cu ADN-ul gazdei și diviziunea celulară, iar această stare a fagului se numește profag. O bacterie care conține un profag devine lizogenă până când, în anumite condiții sau spontan, profagul este stimulat să efectueze un ciclu de replicare de liză. Trecerea de la lizogenie la liză se numește inducție lizogenă sau inducție profag. Inducerea fagilor este puternic influențată de starea celulei gazdă înainte de inducție, precum și de disponibilitatea nutrienților și a altor condiții care apar în momentul inducției. Condițiile slabe de creștere favorizează calea lizogenă, în timp ce condițiile bune favorizează reacția de liză.

Ciclu de viață

Bacteriofagii moderati și virulenți în stadiile inițiale de interacțiune cu o celulă bacteriană au același ciclu.

• Adsorbția bacteriofagului pe receptorii celulari specifici fagilor.
• Injectarea acidului nucleic fag într-o celulă gazdă.
• Co-replicarea fagului și a acidului nucleic bacterian.
• Diviziune celulara.
• Mai mult, bacteriofagul se poate dezvolta după două modele: cale lizogenă sau litică. Moderat După diviziunea celulară, bacteriofagii sunt în stare de profag (calea lizogenă). Virulent bacteriofagii se dezvoltă după modelul litic:
• Acidul nucleic fagic conduce sinteza enzimelor fagice folosind aparatul de sinteză a proteinelor bacteriene. Fagul într-un fel sau altul inactivează ADN-ul și ARN-ul gazdei, iar enzimele fagilor îl descompun complet; ARN-ul fagului „subordonează” aparatul celular pentru sinteza proteinelor.
• Acidul nucleic fag se replic și direcționează sinteza de noi proteine ​​de înveliș. Noi particule de fagi se formează ca rezultat al auto-asamblării spontane a învelișului proteic (capside) în jurul acidului nucleic fag; Lizozima este sintetizată sub controlul ARN-ului fagului.
• Liza celulară: celula sparge sub influența lizozimei; sunt eliberați aproximativ 200-1000 de fagi noi; fagii infectează alte bacterii.

Aplicație

În medicină

Unul dintre domeniile de utilizare a bacteriofagelor este terapia antibacteriană, o alternativă la administrarea antibioticelor. De exemplu, se folosesc bacteriofagi: streptococi, stafilococi, klebsiella, dizenterie polivalentă, piobacteriofagi, coli, proteus și coliproteus și altele. În Rusia, sunt înregistrate și utilizate 13 produse medicale pe bază de fagi. În prezent, ele sunt folosite pentru a trata infecțiile bacteriene care nu sunt sensibile la tratamentul tradițional cu antibiotice, în special în Republica Georgia. De obicei, utilizarea bacteriofagelor este însoțită de un succes mai mare decât antibioticele în care sunt prezente membrane biologice acoperite cu polizaharide, prin care antibioticele de obicei nu pătrund. În prezent, utilizarea terapeutică a bacteriofagelor nu a primit aprobare în Occident, deși fagii sunt folosiți pentru a ucide bacteriile care provoacă toxiinfecții alimentare, cum ar fi Listeria. În mulți ani de experiență în orașele mari și zonele rurale, eficiența terapeutică și preventivă neobișnuit de ridicată a bacteriofagului de dizenterie a fost dovedită (P. M. Lerner, 2010) [ ] . În Rusia, preparatele terapeutice cu fagi au fost făcute de mult timp; au fost tratate cu fagi chiar înainte de antibiotice. În ultimii ani, fagii au fost folosiți pe scară largă după inundațiile din Krymsk și Khabarovsk pentru a preveni dizenteria.

În biologie

Bacteriofagii sunt utilizați în inginerie genetică ca vectori care transferă secțiuni de ADN; transferul natural de gene între bacterii prin unii fagi (transducție) este de asemenea posibil.

Vectorii fagi sunt de obicei creați pe baza unui bacteriofag λ temperat care conține o moleculă de ADN liniar dublu catenar. Bratele stanga si dreapta ale fagului au toate genele necesare ciclului litic (replicare, reproducere). Partea de mijloc a genomului bacteriofagului λ (conține gene care controlează lizogenia, adică integrarea sa în ADN-ul unei celule bacteriene) nu este esențială pentru reproducerea sa și este de aproximativ 25 de mii de perechi de baze. Această parte poate fi înlocuită cu un fragment străin de ADN. Astfel de fagi modificați suferă un ciclu litic, dar lizogenia nu are loc. Vectorii bacteriofagi λ sunt utilizați pentru a clona fragmente de ADN eucariote (adică gene mai mari) până la 23 de mii de perechi de nucleotide (kb). Mai mult, fagii fără inserții au mai puțin de 38 kb. sau, dimpotrivă, cu inserții prea mari - mai mult de 52 kb. nu dezvolta sau infecta bacterii.

Deoarece reproducerea bacteriofagelor este posibilă numai în celulele vii, bacteriofagii pot fi utilizați pentru a determina viabilitatea bacteriilor. Această direcție are perspective mari, întrucât una dintre problemele principale în diferite procese biotehnologice este determinarea viabilității culturilor utilizate. Folosind metoda analizei electro-optice a suspensiilor celulare, a fost demonstrată posibilitatea studierii etapelor interacțiunii fago-celulă microbiană.

Vezi si

Note

1. Serghei Golovin Bacteriofagi: ucigași în rolul salvatorilor // Știință și viață. - 2017. - Nr. 6. - P. 26-33
2. Félix d'Hérelles (1917). „Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques”. Comptes rendus Acad Sci Paris. 165 : 373-5. Arhivat din original (PDF) 4 decembrie 2010 . Data accesării 5 septembrie 2010.
3. Viruși bacterii
4. Bacteriofag
5. Ackermann H.-W. //Rez. Microbiol., 2003. - V. 154. - P. 245-251
6. Hendrix R.W. // Theor. Popul. Biol., 2002. - V. 61. - P. 471-480
7. Suttle C.A. (septembrie 2005), Vuirus în mare. Natura 437:356–361.
8. Shestakov S.V. Cum are loc transferul orizontal de gene și este limitat în bacterii. Genetica ecologica 2007. - T. 5. - Nr. 2. - P. 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., Scarelli M. 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. G.,   J.G. . L., Zhou L., Zafar N., Khouri H., Radune D., Dimitrov 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. Genome Analysis of Multiple Pathogenic Isolaates of Streptococcus Agalactiae: Implications for the microbial "Pan-Genome". Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 2005. 102: 13950-13955

Bună ziua, dragi cititori! Mulți dintre noi au fost supuși terapiei cu antibiotice cel puțin o dată în viață. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor a fost vorba despre antibiotice. Nu toată lumea a avut de-a face cu bacteriofagi. În același timp, medicii tind să spună că astăzi aceste medicamente pot deveni o alternativă bună. Vom lua în considerare bacteriofagii, tipurile și scopurile acestor medicamente, unice în natură.

Bacteriofag: ce fel de medicament este acesta?

Istoria originii

Istoria bacteriofagelor datează de aproximativ 100 de ani. În 1915-1917, descoperirea lor a avut loc aproape simultan în Franța, Anglia și Rusia, unde trei biologi, independent unul de celălalt, au observat fenomenul de liză bacteriană.

După ce a studiat proprietățile virusurilor microscopice, omul de știință Felix D'Herelle a sugerat că aceștia joacă un rol important în procesul de vindecare al unui organism afectat de o infecție bacteriană.De atunci, a apărut o atenție sporită față de fagi, iar studiul lor rapid a început.

Structura fagilor

Fagii nu sunt un produs al ingineriei genetice. Se găsesc și în natură, în locuri unde există bacterii sensibile la ele. Structura virusului seamănă cu un mormoloc: are o coadă și un cap. Acesta din urmă conține material genetic. Fagul conține un înveliș proteic și acizi nucleici care formează ADN-ul.

Caracteristicile fiecărui bacteriofag depind de bacteriile împotriva cărora este îndreptat. Au existat cazuri în care virușii nu pot afecta nici măcar bacteriile din propria lor clasă, deoarece unii indivizi sunt rezistenți la bacteriofagi. Pentru a fi tratat cu aceste medicamente, trebuie să fii absolut sigur de diagnostic: virușii nu afectează alte bacterii și microorganisme.

Cum îl folosesc?

Destul de des, fagii sunt utilizați în terapia antibacteriană complexă. Li se acordă preferință dacă nu există nicio amenințare de moarte pentru pacient. Spre deosebire de antibiotice, care „mătură” totul în calea lor, medicamentele cu minivirusuri nu ucid microflora benefică, acționează selectiv și sunt îndepărtate fără durere din organism.

Compatibilitatea lor cu orice medicamente este de 100%, deoarece nu reacționează cu alte substanțe chimice și nu provoacă complicații. Singura excepție este administrarea de medicamente care includ bacterii, de exemplu, Linex, Acipol, Bifidum-bacterin.

Cu toate acestea, ca parte a terapiei de urgență, fagii nu pot înlocui încă antibioticele, deoarece nu este întotdeauna posibil să se identifice cu exactitate agentul patogen. Mulți fagi pot fi administrați copiilor chiar și în copilărie, când majoritatea antibioticelor sunt interzise. În terapia pediatrică, medicamentele pe bază de agenți virali sunt mai de preferat, deoarece au mai puține efecte secundare.

Tipuri de bacteriofagi

În medicina modernă, bacteriofagii sunt utilizați în multe domenii:

• gastroenterologie;
• otolaringologie;
• interventie chirurgicala;
• ginecologie;
• urologie;
• pneumologie.

Alegerea unui anumit medicament depinde de boală și de agentul ei cauzal.

Fiecare fag poate fi îndreptat numai împotriva unei anumite bacterii și există selectivitate teritorială. Aceasta înseamnă că bacteriile și virușii sunt susceptibili la mutații în funcție de zona în care se găsesc.

Clasificarea fagilor se realizează în funcție de agenți patogeni. Dacă există o infecție, utilizați:

bacteriofag stafilococic

Acționează numai împotriva stafilococului, acoperind diferitele sale tipuri, inclusiv aureus.

Intesti

Eficient împotriva mai multor tipuri de bacterii: Escherichia coli, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa, Proteus.

Polivalent

Acționează împotriva Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella, Proteus.

Streptococic

Funcționează exclusiv pentru monoinfectia streptococică.

Coliproteus

Se foloseste pentru infectii combinate si anume: Escherichia coli enteropatogena, Proteus, Pseudomonas aeruginosa, streptococi si stafilococi.

Salmonella

Bacteriofag împotriva salmonelei.

Pseudomonas

Eficient împotriva Pseudomonas aeruginosa.

Dacă

Acționează împotriva E. coli. Există un bacteriofag coliprotean care este eficient împotriva proteelor.

Se crede că bacteriofagii care acționează împotriva unei singure infecții sunt mai eficienți. Medicamentele care combină mai multe tipuri de viruși ajută într-o măsură mult mai mică. Bacteriofagii sunt disponibili atât sub formă lichidă, cât și sub formă de tablete. Când vine vorba de tratarea copiilor, este de preferat forma lichidă.

Tratament cu bacteriofagi

Medicamentul trebuie prescris numai de către un medic și numai după testare pentru a identifica o anumită infecție. Autoadministrarea la domiciliu poate fi ineficientă, deoarece fără cercetări speciale este imposibil să se identifice agentul patogen și să se determine sensibilitatea acestuia la fagi.

Regimul de tratament pentru fiecare infecție individuală este dezvoltat individual pentru client. Cel mai adesea, aceste medicamente sunt folosite pentru a trata disbioza intestinală. Cursul tratamentului în acest caz este de aproximativ 5 zile, dar în unele cazuri poate fi prelungit până la 15 zile. Pentru o mai mare eficacitate, cursurile se repetă de 2-3 ori.

Iată un exemplu de un astfel de curs de tratament pentru infecția cu stafilococ:

• sugari până la șase luni – 5 ml;
• de la șase luni la un an – 10 ml;
• de la unu la trei ani dați 15 ml;
• de la trei la opt ani – 20 ml;
• după opt ani - 30 ml.

Fagii pot fi administrați sugarilor în trei moduri:

• pe cale orală (în gură);
• sub formă de clismă;
• picături în nas.

După vârsta de șase luni, a treia opțiune nu mai este posibilă, așa că este prescrisă fie ca clismă, fie pe cale orală. În acest caz, doza pentru o clisma este în medie de două ori mai mare decât volumul prescris pentru administrare orală.

În ceea ce privește copiii din pediatrie, există diverse recenzii medicale cu privire la utilizarea bacteriofagelor. Unii susțin că minivirușii sunt absolut siguri, așa că, deocamdată, fagii sunt de asemenea prescriși sugarilor în mod demodat.

Informații actualizate au apărut în 2016. Gastroenterolog pediatru șef Zakharova I.N. a afirmat că terapia cu bacteriofagi poate duce la cancer. Virușii se integrează în sistemul genetic al organismului și îl pot distruge.

Este greu de spus cât de adevărată este această afirmație, dar statutul solicitantului spune multe. Bacteriofagii nu au fost încă studiati pe deplin și au început să fie utilizați pentru terapie relativ recent. Nu există încă observații pe termen lung ale efectelor lor asupra generațiilor individuale.

Dragi cititori, am discutat cu dumneavoastră despre efectul bacteriofagelor asupra infecțiilor și asupra corpului uman. Dacă ți-a plăcut articolul, recomandă-l prietenilor tăi de pe rețelele sociale. retelelor. Informațiile sunt furnizate doar în scop informativ.