Бактериофаги
Бактериофагами
называют вирусы, живущие в бактериях.
Бактериофаги
(от бактерии и греч. phagos — пожиратель; буквально — пожиратели бактерий),
фаги, бактериальные вирусы, вызывающие разрушение (лизис) бактерий и других
микроорганизмов. Бактериофаги размножаются в клетках, лизируют их и переходят в
др., как правило, молодые, растущие клетки. Впервые перевиваемый лизис бактерий
(сибиреязвенной палочки) наблюдал в 1898 русский микробиолог Н. Ф. Гамалея. В
1915 английский учёный Ф. Туорт описал это же явление у гнойного стафилококка,
а в 1917 французский учёный Ф. Д'Эрелль назвал литический агент, проходящий
через бактериальные фильтры.
Строение
и химический состав. Частицы многих бактериофагов состоят из головки округлой,
гексагональной или палочковидной формы диаметром 45—140 нм и отростка толщиной
10—40 и длиной 100—200 нм. Другие бактериофаги не имеют отростка; одни из них
округлы, другие — нитевидны, размером 8х800 нм. Содержимое головки состоит
преимущественно из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) (длина её нити во много
раз превышает размер головки и достигает 60—70 мкм, эта нить плотно скручена в
головке) или рибонуклеиновой кислоты (РНК) и небольшого количества (около 3%)
белка и некоторых других веществ. Отросток имеет вид полой трубки, окруженной
чехлом, содержащим сократительные белки, подобные мышечным. У ряда
бактериофагов чехол способен сокращаться, обнажая часть стержня. На конце
отростка у многих бактериофагов имеется базальная пластинка с несколькими
шиловидными или другие формы выступами. От пластинки отходят тонкие длинные
нити, которые способствуют прикреплению фага к бактерии. Оболочки головки и
отростка состоят из белков. Общее количество белка в частице фага 50—60% ,
нуклеиновых кислот — 40—50% . Каждый бактериофаг обладает специфическими
антигенными свойствами, отличными от антигенов бактерии-хозяина и других фагов.
Имеются антигены, общие для ряда фагов (особенно содержащих РНК).
Распространение.
Бактериофаги найдены для большинства бактерий, в том числе патогенных и
сапрофитных, а также .для актиномицетов (актинофаги) и сине-зелёных водорослей.
Встречаются бактериофаги в кишечнике человека и животных, в растениях, почве,
водоёмах, сточных водах, навозе и т. д. Бактериофаги почвенных микроорганизмов
влияют на течение микробиологических процессов в почве.
Размножение.
Бактериофаг прикрепляется своим отростком к бактериальной клетке и, выделяя
фермент, растворяет клеточную стенку; затем содержимое его головки через
канадец отростка переходит внутрь клетки, где под влиянием нуклеиновой кислоты
фага останавливается синтез бактериальных белков, ДНК и РНК и начинается синтез
нуклеиновой кислоты, а затем и белков фага. Часть этих белков — ферменты,
другая часть образует оболочку зрелой частицы бактериофага Более мелкие,
сферические фаги попадают в бактерии без участия отростка. Если клетка бактерии
заражена одновременно частицами бактериофага, различающимися между собой по
ряду свойств, то среди потомства, кроме частиц, подобных родителям, будут и
такие, у которых эти свойства встречаются в новой комбинации, т. к. при
размножении бактериофагов наблюдается
рекомбинация
— обмен кусками нитей нуклеиновой кислоты, являющейся носителем наследственной
информации. Частицы крупных фагов выходят из бактерии, разрушая её, а некоторых
мелких и нитевидных — из живых бактерий. Одни бактериофаги весьма специфичны и
способны лизировать клетки только одного какого-либо вида микроорганизмов
(монофаги), другие — клетки разных видов (полифаги).
Бактериофагов
делят на вирулентные, вызывающие лизис клетки с образованием новых частиц, и
умеренные (симбиотические), которые адсорбируются клеткой и проникают в неё, но
лизиса не вызывают, а остаются в клетке в латентной (скрытой) неинфекционной
форме (профаг). Культуры, содержащие латентный фаг, называются лизогенными.
Лизогения передаётся потомству бактерии. Лизогенная культура может содержать
2—3 и более фагов; она, как правило, устойчива против находящихся в ней фагов
(лишь небольшая часть клеток лизируется и освобождает зрелые фаги). Воздействуя
на лизогенную культуру ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, перекисью
водорода и некоторыми другими веществами, можно значительно увеличить
количество клеток, освобождающих фаг (т. н. индукция бактериофагов). Лизогения
широко распространена среди всех видов бактерий и актиномицетов. В ряде случаев
многие свойства лизогенной культуры (токсичность, подвижность бактерий и др.) зависят
от наличия в ней определённых профагов. Описано много мутаций бактериофагов,
сопровождающихся изменением их литической активности, строения частиц и
«колоний», устойчивости против неблагоприятных воздействий и другие свойств.
Бактериофаги играют большую роль в изменчивости и эволюции микробов, причём
механизмы воздействия их на клетку разные. Бактериофаги могут резко изменять
азотфиксирующую способность азотобактера, токсичность и антигенные свойства
патогенных бактерий и др.
Практическое
значение бактериофагов Некоторые фаги (одни или в сочетании с антибиотиками)
применяли для профилактики (фагопрофилактики) и лечения (фаготерапии) ряда
бактериальных инфекционных болезней человека (дизентерия, брюшной тиф, холера,
чума, стафилококковые и анаэробная инфекции и др.) и животных. Однако
антибиотики и другие химиотерапевтические средства оказались эффективнее фагов,
в связи с чем применение их с лечебной целью сузилось. Бактериофаги успешно
применяются при определении вида бактерий, актиномицетов. Бактериофаги могут
вредить производству антибиотиков, аминокислот, молочных продуктов,
бактериальных удобрений и в других отраслях микробиологического синтеза. Велико
значение бактериофагов для теоретических работ по генетике и молекулярной
биологии.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.school188spb.narod.ru