Ky artikull, si një raport i biologjisë së klasës së 5-të mbi viruset bakteriofag, do ta ndihmojë lexuesin të mësojë informacionin bazë rreth këtyre formave të jetës jashtëqelizore. Këtu do të shqyrtojmë vendndodhjen e tyre taksonomike, veçoritë e strukturës dhe aktivitetit jetësor, manifestimin e tyre kur ndërveprojnë me bakteret, etj.
Hyrje
Të gjithë e dinë se përfaqësuesi universal i një njësie të jetës në planetin Tokë është një qelizë. Megjithatë, kthesa midis shekujve nëntëmbëdhjetë dhe njëzetë ishte një epokë gjatë së cilës u zbuluan një sërë sëmundjesh që prekin kafshët, bimët dhe madje edhe kërpudhat. Duke analizuar këtë fenomen dhe duke marrë parasysh informacionin e përgjithshëm për sëmundjet njerëzore, shkencëtarët kuptuan se ka organizma që mund të jenë të natyrës joqelizore.
Krijesa të tilla janë jashtëzakonisht të vogla, dhe për këtë arsye mund të kalojnë nëpër filtrin më të vogël pa u ndalur aty ku edhe qeliza më e vogël mund të ndalojë. Kjo çoi në zbulimin e viruseve.
Të dhëna të përgjithshme
Paramerrni parasysh përfaqësuesit e viruseve - bakteriofagët - le të njihemi me informacione të përgjithshme për këtë mbretëri të hierarkisë taksonomike.
Grimca e virusit ka dimensionet më të vogla (20-300 nm) dhe strukturimin simetrik. Është ndërtuar nga komponentë që përsëriten vazhdimisht. Të gjithë organizmat e një natyre virale janë një fragment i ARN-së ose ADN-së, i mbyllur në një guaskë proteine të veçantë të quajtur kapsid. Ata nuk kanë aftësinë të funksionojnë në mënyrë të pavarur dhe të mbajnë aktivitet jetësor, duke qenë jashtë një qelize tjetër. Shfaqja e vetive të qenieve të gjalla është e natyrshme në to vetëm pasi të futet në një organizëm tjetër, ndërsa vetë virusi do të përdorë burimet e qelizës që ka kapur për të ruajtur stabilitetin në gjendjen e tij. Nga kjo rezulton se kjo fushë e taksonomisë paraqitet si një formë jete parazitare, ndërqelizore. Ka viruse që pushtojnë pjesët e membranave të qelizës në të cilën janë zhvilluar dhe kanë jetuar. Ata formojnë një guaskë tjetër rreth vendeve të tilla, duke mbuluar kapsidën.
Si rregull, viruset krijojnë një lidhje me sipërfaqen e qelizës në të cilën parazitojnë. Pastaj virusi futet brenda dhe fillon të kërkojë për një strukturë specifike që mund të godasë. Për shembull, agjentët shkaktarë të hepatitit funksionojnë dhe jetojnë vetëm në njësitë qelizore të mëlçisë, ndërsa shytat përpiqen të depërtojnë në gjëndrat parotide.
ADN (ARN) që i përket virusit, pasi hyn në qelizën mbartëse, fillon të ndërveprojë me aparatin e trashëgimisë gjenetike në mënyrë që vetë qeliza të fillojë një proces sinteze të pakontrolluar.një seri specifike proteinash të koduara në acidin nukleik të vetë patogjenit. Më pas, ndodh replikimi, i cili kryhet drejtpërdrejt nga vetë qeliza, dhe kështu fillon procesi i montimit të një grimce të re virale.
Bakteriofag
Kush janë viruset bakterofag? Kjo është një formë e veçantë e jetës në Tokë që depërton në mënyrë selektive në qelizat e baktereve. Riprodhimi më së shpeshti ndodh brenda bujtësit dhe vetë procesi çon në lizë. Duke marrë parasysh strukturën e viruseve duke përdorur shembullin e bakterofagëve, mund të konkludojmë se ato përbëhen nga predha të formuara nga proteina dhe kanë një aparat për riprodhimin e trashëgimisë në formën e një zinxhiri ARN ose dy zinxhirëve të ADN-së. Numri i përgjithshëm i bakteriofagëve përafërsisht korrespondon me numrin e përgjithshëm të organizmave bakterialë. Këto viruse marrin pjesë aktive në qarkullimin kimik të substancave dhe energjisë në natyrë. Shkaktoni shumë manifestime të shenjave në bakteret dhe mikrobet e zhvilluara ose që zhvillohen gjatë evolucionit.
Historia e zbulimit
Kërkuesi i bakteriologjisë F. Twort krijoi një përshkrim të një sëmundjeje infektive, të cilën ai e propozoi në një artikull të botuar në 1915. Kjo sëmundje preku stafilokokun dhe mund të kalonte nëpër çdo filtër dhe gjithashtu mund të transportohej nga një koloni qelizore në të tjerat.
F. D'Herelle, një mikrobiolog me origjinë kanadeze, zbuloi bakteriofagët në shtator 1917. Zbulimi i tyre u bë në mënyrë të pavarur nga puna e F. Tworot.
Në 1897, N. F. Gamaleya u bë një vëzhgues i fenomenit të lizësbakteret që kanë vazhduar nën ndikimin e procesit të agjentit shartues.
Viruset bakteriale janë bakteriofagë parazitare që luajnë një rol të madh në patogjenezën e infeksioneve. Ata janë të angazhuar në sigurimin e rikuperimit të llojit shumëqelizor të organizmit nga shumë sëmundje, dhe për këtë arsye formojnë një lloj specifik të sistemit imunitar. D'Herelle foli fillimisht për këtë, dhe më vonë e zhvilloi atë në një doktrinë. Ky pozicion tërhoqi shumë shkencëtarë të cilët filluan të eksplorojnë këtë zonë dhe të përpiqen të gjejnë përgjigje për pyetje të tilla si: çfarë lloj strukture qelizore (kristale) kanë bakteriofagët bakterio-viruse? Cilat janë proceset brenda tyre, fati dhe zhvillimi i tyre i mëtejshëm? Të gjitha këto dhe të tjera kanë tërhequr vëmendjen e shumë studiuesve.
Kuptimi
Struktura e viruseve në shembullin e një bakteriofagu mund të na tregojë shumë, veçanërisht për ndërveprimin me informacione të tjera që një person ka rreth tyre. Për shembull, ato supozohet se janë forma më e lashtë e grimcave të virusit. Analiza sasiore na tregon se popullata e tyre ka më shumë se 1030 grimca.
Në natyrë, ato mund të gjenden në të njëjtin vend ku jetojnë bakteret, ndaj të cilit ato mund të jenë të ndjeshme. Meqenëse organizmat në fjalë përcaktohen nga habitati i tyre, nga preferencat e baktereve që ata infektojnë, rrjedh se bakteret lizuese të tokës (fagët) do të jetojnë në tokë. Sa më shumë mikroorganizma të përmbajë substrati, aq më shumë fagë të nevojshëm janë atje.
Në realitet, çdo bakterofag mishëronnjë nga njësitë elementare bazë të lëvizshmërisë gjenetike. Duke përdorur transduksionin, ato shkaktojnë shfaqjen e gjeneve të reja në materialin trashëgues të bakterit. Rreth 1024 qeliza bakteriale mund të infektohen në sekondë. Kjo formë e përgjigjes së pyetjes se cilët viruse quhen bakteriofagë na tregon haptazi mënyrat në të cilat informacioni trashëgues shpërndahet ndërmjet organizmave bakterialë nga një habitat i përbashkët.
Veçoritë e ndërtimit
Duke iu përgjigjur pyetjes se çfarë strukture ka virusi bakteriofag, mund të konkludojmë se ato mund të dallohen sipas strukturës kimike, llojit të acidit nukleik (n.c.), të dhënave morfologjike dhe formës së ndërveprimit me organizmat bakterial. Madhësia e një organizmi të tillë mund të jetë disa mijëra herë më e vogël se vetë qeliza mikrobike. Një përfaqësues tipik i fagëve formohet nga një kokë dhe një bisht. Gjatësia e bishtit mund të jetë dy deri në katër herë diametri i kokës, i cili, nga rruga, strehon potencialin gjenetik, i cili ka marrë formën e një zinxhiri ADN ose ARN. Ekziston gjithashtu një enzimë - transkriptaza, e zhytur në një gjendje joaktive dhe e rrethuar nga një guaskë proteinash ose lipoproteinash. Ai përcakton ruajtjen e gjenomit brenda qelizës dhe quhet kapsid.
Veçoritë strukturore të virusit bakteriofag përcaktojnë ndarjen e bishtit të tij si një tub proteinash, i cili shërben si vazhdim i guaskës që përbën kokën. ATPaza ndodhet në rajonin e bazës së bishtit, e cila rigjeneron burimet e energjisë të shpenzuara në procesin e injektimit.material gjenetik.
Të dhënat sistematike
Bakteriofag është një virus që infekton bakteret. Kështu e klasifikon taksonomisti në tabelën e rendit hierarkik. Caktimi i një titulli atyre në këtë shkencë ishte për shkak të zbulimit të një sasie të madhe të këtyre organizmave. Këto çështje aktualisht po trajtohen nga ICTV. Në përputhje me standardet ndërkombëtare për klasifikimin dhe shpërndarjen e taksave midis viruseve, bakteriofagët dallohen nga lloji i acidit nukleik që përmbajnë ose veçoritë morfologjike.
Sot dallohen 20 familje, ndër të cilat vetëm 2 i përkasin ARN-së që përmbajnë dhe 5 me guaskë. Midis viruseve të ADN-së, vetëm 2 familje kanë një formë të gjenomit me një fije floku. 9 viruse që përmbajnë ADN (gjenoma na shfaqet si një molekulë rrethore e acidit deoksiribonukleik) dhe 9 të tjerët me një figurë lineare. 9 familje janë specifike për bakteret dhe 9 të tjerat janë specifike për arkeat.
Ndikimi në qelizën bakteriale
Viruset bakteriofag, në varësi të natyrës së ndërveprimit me një qelizë bakteriale, mund të ndryshojnë në fagë të tipit virulent dhe të moderuar. Të parët janë në gjendje të rrisin numrin e tyre vetëm me ndihmën e cikleve litike. Proceset në të cilat ndodh ndërveprimi i fagut virulent dhe qelizës konsistojnë në adsorbimin në sipërfaqen e qelizës, depërtimin në strukturën qelizore, proceset për biosintezën e elementeve të fagut dhe sjelljen e tyre në gjendje funksionale, si dhe lirimin e bakteriofagu nga bujtësi.
Le të shqyrtojmë përshkrimin e viruseve bakterofag bazuar në veprimin e tyre të mëtejshëm në qelizë.
Bakteret kanë në sipërfaqen e tyre struktura të veçanta fag-specifike, të paraqitura në formën e receptorëve, tek të cilët, në fakt, është ngjitur bakteriofagu. Duke përdorur bishtin, fagu, me anë të enzimave që përmban fundi i tij, shkatërron membranën në një vend të caktuar të qelizës. Më tej, ndodh tkurrja e saj, si rezultat i së cilës ADN-ja futet në qelizë. "Trupi" i virusit bakteriofag me shtresën e tij proteinike mbetet jashtë.
Injeksioni i bërë nga një fag shkakton një ristrukturim të plotë të të gjitha proceseve metabolike. Sinteza e proteinave bakteriale, si dhe e ARN-së dhe ADN-së, përfundon dhe vetë bakteriofagu fillon procesin e transkriptimit falë aktivitetit të një enzime personale të quajtur transkriptazë, e cila aktivizohet vetëm pasi hyn në qelizën bakteriale.
Si zinxhirët e hershëm dhe të vonë të ARN-së lajmëtare sintetizohen pasi hyjnë në ribozomin e qelizës mbartëse. Aty zhvillohet edhe procesi i sintezës së strukturave të tilla si nukleaza, ATPaza, lizozima, kapsidi, procesi i bishtit dhe madje edhe ADN polimeraza. Procesi i riprodhimit vazhdon sipas një mekanizmi gjysmë konservator dhe kryhet vetëm në prani të një polimeraze. Proteinat e vonshme formohen pas përfundimit të proceseve të replikimit të acidit deoksiribonukleik. Pas kësaj, fillon faza përfundimtare e ciklit, në të cilën ndodh maturimi i fagut. Ajo gjithashtu mund të kombinohet me guaskën e proteinave dhe të formojë grimca të pjekura të gatshme për infeksion.
Ciklet e jetës
Pavarësisht strukturës së virusit bakteriofag, të gjithë ata kanë një karakteristikë të përbashkët të cikleve të jetës. Në përputhje me moderimin ose virulencën, të dy llojet e organizmave janë të ngjashëm me njëri-tjetrin në fazat fillestare të ndikimit në qelizë me të njëjtin cikël:
- procesi i adsorbimit të fagut në një receptor specifik;
- injektimi i acideve nukleike në viktimë;
- fillon procesin e përbashkët të replikimit të acideve nukleike, si të fagut ashtu edhe të baktereve;
- procesi i ndarjes qelizore;
- zhvillimi me rrugë lizogjenike ose litike.
Bakteriofagu i butë ruan mënyrën e profagut, ndjek rrugën lizogjenike. Përfaqësuesit virulentë zhvillohen në përputhje me modelin litik, në të cilin ka një sërë procesesh të njëpasnjëshme:
- Drejtimi i sintezës së acidit nukleik përcaktohet nga enzimat e fagut, të cilat ndikojnë në aparatin përgjegjës për sintezën e proteinave. Paraziti fillon inaktivizimin e ARN-së dhe ADN-së që i përkasin bujtësit dhe veprimi i mëtejshëm enzimatik çon plotësisht në ndarjen e tij. Pjesa tjetër e procesit është "nënshtrimi" i aparatit qelizor për sintezën e proteinave.
- Fag n. i nënshtrohet replikimit dhe përcakton drejtimin e sintezës së predhave të reja proteinike. Procesi i formimit të lizozimës është në varësi të ARN-së së fagut.
- Liza e qelizave: Thyerja e qelizave e shkaktuar nga aktiviteti i lizozimës. Një numër i madh fagësh të rinj lëshohen, të cilët do të infektojnë më tej organizmat bakterial.
Metodat e funksionimit
ViruseBakteriofagët gjejnë aplikimin e tyre të gjerë në terapinë e tipit antibakterial, e cila shërben si alternativë ndaj antibiotikëve. Ndër organizmat që mund të jenë të aplikueshëm, më të dalluarit janë: streptokoku, stafilokoku, klebsiella, coli, proteusi, piobakterofagët, poliproteinat dhe dizenteria.
Trembëdhjetë substanca medicinale të bazuara në fagë janë regjistruar dhe aplikuar në praktikë në territorin e Federatës Ruse për qëllime mjekësore. Si rregull, metoda të tilla të luftimit të infeksioneve përdoren kur forma tradicionale e trajtimit nuk çon në ndryshime të rëndësishme, gjë që shkaktohet nga një ndjeshmëri e dobët e patogjenit ndaj vetë antibiotikut ose rezistencë e plotë. Në praktikë përdorimi i bakteriofagëve çon në arritjen e shpejtë dhe cilësore të suksesit të dëshiruar, por kjo kërkon praninë e një membrane biologjike të mbuluar me një shtresë polisaharidesh, përmes së cilës antibiotikët nuk mund të depërtojnë.
Lloji terapeutik i aplikimit të përfaqësuesve të fagut nuk gjen mbështetje në Perëndim. Megjithatë, shpesh përdoret për të luftuar bakteret që shkaktojnë helmim nga ushqimi. Përvoja shumëvjeçare në studimin e aktivitetit të bakterofagëve na tregon se prania, për shembull, e fagut të dizenterisë në hapësirën e përbashkët të qyteteve dhe fshatrave shkakton ekspozimin e hapësirës ndaj masave parandaluese.
Inxhinierët gjenetikë shfrytëzojnë bakteriofagët si vektorë për të transferuar segmente të ADN-së. Dhe gjithashtu me pjesëmarrjen e tyre, bëhet transferimi i informacionit gjenomikndërmjet qelizave bakteriale që ndërveprojnë.
