Denne artikkelen, som en biologirapport i 5. klasse om bakteriofagvirus, vil hjelpe leseren med å lære grunnleggende informasjon om disse ekstracellulære livsformene. Her vil vi vurdere deres taksonomiske plassering, trekk ved struktur og livsaktivitet, manifestasjon av seg selv når de interagerer med bakterier, etc.
Introduksjon
Alle vet at den universelle representanten for en livsenhet på planeten Jorden er en celle. Imidlertid var vendingen mellom det nittende og tjuende århundre en epoke der en rekke sykdommer ble oppdaget som påvirker dyr, planter og til og med sopp. Ved å analysere dette fenomenet og ta hensyn til generell informasjon om menneskelige sykdommer, innså forskerne at det finnes organismer som kan være av ikke-cellulær natur.
Slike skapninger er ekstremt små, og kan derfor passere gjennom det minste filteret uten å stoppe der selv den minste cellen kan stoppe. Dette førte til oppdagelsen av virus.
Generelle data
Førvurdere representanter for virus - bakteriofager - la oss bli kjent med generell informasjon om dette riket i det taksonomiske hierarkiet
Viruspartikkelen har de minste dimensjonene (20-300 nm) og symmetrisk strukturering. Den er bygget av komponenter som stadig gjentar seg. Alle organismer av viral natur er et fragment av RNA eller DNA, innelukket i et spesielt proteinskall k alt en kapsid. De har ikke evnen til å fungere selvstendig og opprettholde vital aktivitet, ved å være utenfor en annen celle. Manifestasjonen av egenskapene til levende vesener er iboende i dem først etter å ha blitt introdusert i en annen organisme, mens viruset selv vil bruke ressursene til cellen det har fanget for å opprettholde stabilitet i sin egen tilstand. Det følger at dette taksonomidomenet presenteres som en parasittisk, intracellulær livsform. Det er virus som invaderer deler av membranene til cellen der de utviklet seg og levde. De danner et annet skall rundt slike steder, og dekker kapsiden.
Som regel danner virus en binding med overflaten av cellen der de parasitterer. Så kommer viruset inn og begynner å søke etter en bestemt struktur som det kan treffe. For eksempel virker årsakene til hepatitt og lever bare i celleenhetene i leveren, mens kusma prøver å trenge inn i parotiskjertlene.
DNA (RNA) som tilhører viruset, når det først er inne i bærercellen, begynner å samhandle med apparatet for genetisk arv slik at cellen selv starter en ukontrollert synteseprosessen spesifikk serie med proteiner kodet i nukleinsyren til selve patogenet. Deretter skjer replikering, som utføres direkte av cellen selv, og dermed starter prosessen med å sette sammen en ny viral partikkel.
Bakteriofag
Hvem er bakteriofagvirus? Dette er en spesiell form for liv på jorden som selektivt trenger inn i bakterieceller. Reproduksjon skjer oftest i verten, og selve prosessen fører til lysis. Med tanke på strukturen til virus ved å bruke eksemplet med bakteriofager, kan vi konkludere med at de består av skjell dannet av proteiner og har et apparat for å reprodusere arvelighet i form av en RNA-kjede eller to DNA-kjeder. Det totale antallet bakteriofager tilsvarer omtrent det totale antallet bakterieorganismer. Disse virusene deltar aktivt i den kjemiske sirkulasjonen av stoffer og energi i naturen. Forårsaker mange manifestasjoner av tegn i bakterier og mikrober som utvikles eller utvikler seg i løpet av evolusjonen.
Oppdagelseshistorikk
Bakteriologiforsker F. Twort laget en beskrivelse av en infeksjonssykdom, som han foreslo i en artikkel publisert i 1915. Denne sykdommen rammet stafylokokker og kunne passere gjennom alle filtre, og kunne også transporteres fra én cellekoloni til andre.
F. D'Herelle, en kanadiskfødt mikrobiolog, oppdaget bakteriofager i september 1917. Oppdagelsen deres ble gjort uavhengig av arbeidet til F. Tworot.
I 1897 ble N. F. Gamaleya en observatør av fenomenet lysisbakterier som fortsatte under påvirkning av podemiddelprosessen.
Bakterievirus er parasittiske bakteriofager som spiller en stor rolle i patogenesen av infeksjoner. De er engasjert i å sikre utvinning av den flercellede typen organisme fra mange sykdommer, og danner derfor en spesifikk type immunsystem. D'Herelle snakket først om dette, og utviklet det senere til en doktrine. Denne posisjonen tiltrakk seg mange forskere som begynte å utforske dette området og prøve å finne svar på spørsmål som: hva slags cellulær struktur (krystaller) har bakterie-virus bakteriofager? Hva er prosessene inne i dem, deres videre skjebne og utvikling? Alt dette og mer har tiltrukket seg oppmerksomheten til mange forskere.
Meaning
Strukturen til virus på eksemplet med en bakteriofag kan fortelle oss mye, spesielt for interaksjon med annen informasjon som en person har om dem. For eksempel er de visstnok den eldste formen for viruspartikler. Kvantitativ analyse indikerer for oss at deres populasjon har mer enn 1030 partikler.
I naturen kan de finnes på samme sted der bakterier lever, som de kan være følsomme for. Siden de aktuelle organismene er definert av deres habitat, av preferansene til bakteriene de infiserer, følger det at lysende jordbakterier (fager) vil leve i jorda. Jo flere mikroorganismer substratet inneholder, jo flere nødvendige fager er det.
I virkeligheten legemliggjør hver bakteriofagen av de grunnleggende elementære enhetene for genetisk mobilitet. Ved hjelp av transduksjon forårsaker de fremveksten av nye gener i arvestoffet til bakterien. Omtrent 1024 bakterieceller kan bli infisert per sekund. Denne formen for å svare på spørsmålet om hvilke virus som kalles bakteriofager viser oss åpenlyst hvordan arvelig informasjon distribueres mellom bakterielle organismer fra et felles habitat.
Byggefunksjoner
Ved å svare på spørsmålet om hvilken struktur bakteriofagviruset har, kan vi konkludere med at de kan skilles ut etter kjemisk struktur, type nukleinsyre (n.c.), morfologiske data og form for interaksjon med bakterieorganismer. Størrelsen på en slik organisme kan være flere tusen ganger mindre enn selve mikrobielle cellen. En typisk representant for fager er dannet av et hode og en hale. Lengden på halen kan være to til fire ganger diameteren på hodet, som for øvrig huser det genetiske potensialet, som har tatt form av en DNA- eller RNA-kjede. Det er også et enzym - transkriptase, nedsenket i en inaktiv tilstand og omgitt av et skall av proteiner eller lipoproteiner. Den bestemmer lagringen av genomet inne i cellen og kalles kapsiden.
De strukturelle trekkene til bakteriofagviruset definerer halerommet som et rør med proteiner, som fungerer som en fortsettelse av skallet som utgjør hodet. ATPase er lokalisert i området av halebasen, som regenererer energiressursene brukt på injeksjonsprosessen.genetisk materiale.
Systematiske data
Bakteriofager er et virus som infiserer bakterier. Slik klassifiserer taksonomen det i tabellen med hierarkisk rekkefølge. Tildelingen av en tittel til dem i denne vitenskapen skyldtes oppdagelsen av en enorm mengde av disse organismene. Disse problemene behandles for tiden av ICTV. I samsvar med de internasjonale standardene for klassifisering og distribusjon av taxa blant virus, kjennetegnes bakteriofager av typen nukleinsyre de inneholder eller morfologiske egenskaper.
I dag kan det skilles ut 20 familier, hvorav kun 2 tilhører inneholdende RNA og 5 med skall. Blant DNA-virus er det bare 2 familier som har en enkeltstrenget form av genomet. 9 virus som inneholder DNA (genomet fremstår for oss som et sirkulært molekyl av deoksyribonukleinsyre) og de andre 9 med en lineær figur. 9 familier er spesifikke for bakterier, og de andre 9 er spesifikke for archaea.
påvirkning på bakteriecellen
Bakteriofagvirus, avhengig av arten av interaksjon med en bakteriecelle, kan variere i virulente og moderate fager. De førstnevnte er i stand til å øke antallet bare ved hjelp av lytiske sykluser. Prosessene der interaksjonen mellom den virulente fagen og cellen skjer, består av adsorpsjon på celleoverflaten, penetrering inn i cellestrukturen, prosesser for biosyntese av fagelementer og bringe dem inn i en funksjonell tilstand, samt frigjøring av bakteriofagen fra verten.
La oss vurdere beskrivelsen av bakteriofagvirus basert på deres videre virkning i cellen.
Bakterier har på overflaten spesielle fagspesifikke strukturer, presentert i form av reseptorer, som faktisk bakteriofagen er festet til. Ved å bruke halen ødelegger fagen, ved hjelp av enzymene som finnes i dens ende, membranen på et bestemt sted i cellen. Videre oppstår sammentrekningen, som et resultat av at DNA blir introdusert i cellen. "Kroppen" til bakteriofagviruset med proteinkappen forblir utenfor.
Injeksjon laget av en fag forårsaker en fullstendig restrukturering av alle metabolske prosesser. Syntesen av bakterielle proteiner, samt RNA og DNA, er fullført, og selve bakteriofagen starter transkripsjonsprosessen takket være aktiviteten til et personlig enzym k alt transkriptase, som aktiveres først etter å ha kommet inn i bakteriecellen.
Både tidlige og sene kjeder av messenger-RNA syntetiseres etter at de går inn i ribosomet til bærercellen. Prosessen med syntese av slike strukturer som nuklease, ATPase, lysozym, kapsid, haleprosess og til og med DNA-polymerase finner også sted der. Replikasjonsprosessen fortsetter i henhold til en semi-konservativ mekanisme og utføres bare i nærvær av en polymerase. Sene proteiner dannes etter fullføringen av prosessene for replikering av deoksyribonukleinsyre. Etter dette begynner den siste fasen av syklusen, der fagmodning skjer. Den kan også kombineres med proteinskallet og danne modne partikler klare for infeksjon.
Livets sykluser
Uavhengig av strukturen til bakteriofagviruset har de alle et felles kjennetegn på livssykluser. I samsvar med moderasjon eller virulens, ligner begge typer organismer hverandre i de innledende stadier av påvirkning på cellen med samme syklus:
- prosessen med fagadsorpsjon på en spesifikk reseptor;
- injeksjon av nukleinsyrer i offeret;
- starter den felles prosessen med replikering av nukleinsyrer, både fag og bakterier;
- celledelingsprosess;
- utvikling på lysogen eller lytisk måte.
Den tempererte bakteriofagen opprettholder profetmodusen, følger den lysogene banen. Virulente representanter utvikler seg i samsvar med den lytiske modellen, der det er en rekke sekvensielle prosesser:
- Retningen for nukleinsyresyntese er satt av fagenzymer, som påvirker apparatet som er ansvarlig for proteinsyntesen. Parasitten begynner inaktiveringen av RNA og DNA som tilhører verten, og ytterligere enzymatisk virkning fører fullstendig til at den splittes. Den neste delen av prosessen er "underordningen" av det cellulære apparatet for proteinsyntese.
- Phage n. to. gjennomgår replikasjon og bestemmer retningen for syntesen av nye proteinskall. Prosessen med dannelse av lysozym er underordnet fag-RNA.
- Cellelysis: Celleruptur forårsaket av lysozymaktivitet. Et stort antall nye fager frigjøres, som vil infisere bakterielle organismer ytterligere.
Operasjonsmåter
Virusbakteriofager finner sin brede anvendelse i antibakteriell type terapi, som fungerer som et alternativ til antibiotika. Blant organismene som kan være anvendelige, er de mest utmerkede: streptokokker, stafylokokker, klebsiella, coli, proteus, pyobakteriofager, polyproteiner og dysenteri.
Tretten medisinske stoffer basert på fager er registrert og brukt i praksis på den russiske føderasjonens territorium for medisinske formål. Som regel brukes slike metoder for å bekjempe infeksjoner når den tradisjonelle behandlingsformen ikke fører til betydelige endringer, som er forårsaket av en svak følsomhet av patogenet til selve antibiotikaen eller fullstendig resistens. I praksis fører bruken av bakteriofager til en rask og høykvalitets oppnåelse av ønsket suksess, men dette krever tilstedeværelse av en biologisk membran dekket med et lag av polysakkarider, som antibiotika ikke kan trenge gjennom.
Den terapeutiske typen bruk av fagrepresentanter finner ikke støtte i Vesten. Imidlertid brukes det ofte til å bekjempe bakterier som forårsaker matforgiftning. Mange års erfaring med å studere aktiviteten til bakteriofager viser oss at tilstedeværelsen av for eksempel dysenterifagen i fellesområdet til byer og landsbyer forårsaker eksponering av rommet for forebyggende tiltak.
Geningeniører utnytter bakteriofager som vektorer for å overføre DNA-segmenter. Og også med deres deltakelse skjer overføring av genomisk informasjonmellom interagerende bakterieceller.
