Бұл мақала, бактериофагтық вирустар туралы 5-сыныптағы биология есебі сияқты, оқырманға осы жасушадан тыс тіршілік формалары туралы негізгі ақпаратты білуге көмектеседі. Мұнда олардың таксономиялық орналасуын, құрылысы мен тіршілік әрекетінің ерекшеліктерін, бактериялармен әрекеттесу кезіндегі көріністерін және т.б. қарастырамыз.
Кіріспе
Жер планетасындағы тіршілік бірлігінің әмбебап өкілі жасуша екенін бәрі біледі. Дегенмен, ХІХ-ХХ ғасырлар арасындағы бұрылыс жануарларға, өсімдіктерге және тіпті саңырауқұлақтарға әсер ететін бірқатар аурулар анықталған дәуір болды. Бұл құбылысты талдай келе және адам аурулары туралы жалпы ақпаратты ескере отырып, ғалымдар жасушалық емес табиғатта болуы мүмкін организмдердің бар екенін түсінді.
Мұндай тіршілік иелері өте кішкентай, сондықтан ең кішкентай сүзгіден тіпті ең кішкентай ұяшық тоқтай алатын жерде тоқтаусыз өте алады. Бұл вирустардың ашылуына әкелді.
Жалпы деректер
Бұрынвирустардың өкілдерін – бактериофагтарды қарастырайық – таксономиялық иерархияның осы патшалығы туралы жалпы мәліметтермен танысайық.
Вирус бөлшектері ең кішкентай өлшемдерге (20-300 нм) және симметриялы құрылымға ие. Ол үнемі қайталанатын компоненттерден құрастырылған. Вирустық сипаттағы барлық организмдер капсид деп аталатын арнайы ақуыз қабығымен қоршалған РНҚ немесе ДНҚ фрагменті болып табылады. Олар басқа жасушадан тыс бола отырып, өз бетінше жұмыс істеу және өмірлік белсенділікті сақтау қабілетіне ие емес. Тірі тіршілік иелерінің қасиеттерінің көрінісі оларға басқа ағзаға енгізілгеннен кейін ғана тән, ал вирустың өзі басып алған жасушаның ресурстарын өз күйінде тұрақтылықты сақтау үшін пайдаланады. Бұдан шығатыны, бұл таксономия саласы паразиттік, жасушаішілік тіршілік формасы ретінде ұсынылған. Өздері дамып, өмір сүрген жасушаның қабықшаларының бөліктеріне енетін вирустар бар. Олар осындай орындардың айналасында капсидті жабатын басқа қабық жасайды.
Әдетте, вирустар паразиттік тіршілік ететін жасушаның бетімен байланыс түзеді. Содан кейін вирус ішке еніп, соғуы мүмкін белгілі бір құрылымды іздей бастайды. Мысалы, гепатит қоздырғыштары бауырдың жасушалық бөлімшелерінде ғана жұмыс істейді және өмір сүреді, ал паротит құлақ маңы бездеріне енуге тырысады.
Вирусқа жататын ДНҚ (РНҚ) тасымалдаушы жасушаның ішіне енгеннен кейін генетикалық тұқым қуалаушылық аппаратымен әрекеттесе бастайды, осылайша жасушаның өзі бақыланбайтын синтез процесін бастайды.қоздырғыштың нуклеин қышқылында кодталған белоктардың белгілі бір қатары. Содан кейін репликация орын алады, оны тікелей жасушаның өзі жүзеге асырады және осылайша жаңа вирустық бөлшекті құрастыру процесі басталады.
Бактериофаг
Бактериофаг вирустары кімдер? Бұл бактерия жасушаларына іріктеп енетін жердегі тіршіліктің ерекше формасы. Көбею көбінесе иесінің ішінде жүреді, ал процестің өзі лизиске әкеледі. Бактериофагтардың мысалында вирустардың құрылымын қарастыра отырып, олар белоктардан түзілген қабықтардан тұрады және бір РНҚ тізбегі немесе екі ДНҚ тізбегі түріндегі тұқым қуалаушылықты көбейтуге арналған аппараты бар деп қорытынды жасауға болады. Бактериофагтардың жалпы саны шамамен бактериялық организмдердің жалпы санына сәйкес келеді. Бұл вирустар табиғаттағы заттар мен энергияның химиялық айналымына белсенді қатысады. Эволюция барысында дамыған немесе дамып жатқан бактериялар мен микробтардағы белгілердің көптеген көріністерін тудырады.
Табу тарихы
Бактериология зерттеушісі Ф. Творт 1915 жылы жарияланған мақаласында ұсынған жұқпалы аурудың сипаттамасын жасады. Бұл ауру стафилококктарға әсер етті және кез келген сүзгілерден өтуі мүмкін, сонымен қатар бір жасуша колониясынан басқаларына тасымалдануы мүмкін.
Ф. Д'Херелл, Канадалық микробиолог 1917 жылы қыркүйекте бактериофагтарды ашты. Олардың ашылуы Ф. Твороттың жұмысына тәуелсіз жасалды.
1897 жылы Н. Ф. Гамалея лизис құбылысының бақылаушысы болды.егу агент процесінің әсерінен дамитын бактериялар.
Бактериялық вирустар – инфекциялардың патогенезінде үлкен рөл атқаратын паразиттік бактериофагтар. Олар көптеген аурулардан организмнің көп жасушалы түрін қалпына келтіруді қамтамасыз етумен айналысады, сондықтан иммундық жүйенің белгілі бір түрін құрайды. Бұл туралы алғашында Д'Херелл айтып, кейін оны доктринаға айналдырды. Бұл ұстаным осы саланы зерттей бастаған көптеген ғалымдарды қызықтырды және келесі сұрақтарға жауап табуға тырысты: бактерия-вирустардың бактериофагтарының жасушалық құрылымы (кристалдары) қандай? Олардың ішіндегі процестер, олардың одан әрі тағдыры мен дамуы қандай? Осының барлығы және т.б. көптеген зерттеушілердің назарын аударды.
Мағынасы
Бактериофаг мысалында вирустардың құрылымы бізге көп нәрсені айта алады, әсіресе адам олар туралы басқа ақпаратпен әрекеттесу үшін. Мысалы, олар вирус бөлшектерінің ең көне түрі болып табылады. Сандық талдау олардың популяциясында 1030 бөлшектерден көп екенін көрсетеді.
Табиғатта олар сезімтал болуы мүмкін бактериялар өмір сүретін жерде кездеседі. Қарастырылып отырған организмдер олардың тіршілік ету ортасымен, олар жұқтыратын бактериялардың қалауымен анықталғандықтан, топырақта лизистік топырақ бактериялары (фагтар) өмір сүреді. Субстратта микроорганизмдер неғұрлым көп болса, соғұрлым қажетті фагтар болады.
Шындығында әрбір бактериофагтың денесі боладыгенетикалық ұтқырлықтың негізгі элементтік бірліктерінің бірі. Трансдукцияны қолдана отырып, олар бактерияның тұқым қуалайтын материалында жаңа гендердің пайда болуын тудырады. Секундына шамамен 1024 бактериялық жасуша жұқтырылуы мүмкін. Қандай вирустарды бактериофагтар деп атайды деген сұраққа жауап берудің бұл түрі бізге тұқым қуалайтын ақпараттың ортақ тіршілік ету ортасынан бактериялық организмдер арасында таралу жолдарын ашық көрсетеді.
Құрылыс мүмкіндіктері
Бактериофаг вирусы қандай құрылымға ие деген сұраққа жауап бере отырып, оларды химиялық құрылымына, нуклеин қышқылының (н.к.) түріне, морфологиялық деректеріне және бактериялық организмдермен әрекеттесу формасына қарай ажыратуға болады деген қорытынды жасауға болады. Мұндай организмнің мөлшері микроб жасушасының өзінен бірнеше мың есе аз болуы мүмкін. Фагтардың типтік өкілі басы мен құйрығынан түзіледі. Құйрықтың ұзындығы бастың диаметрінен екі-төрт есеге дейін болуы мүмкін, ол айтпақшы, ДНҚ немесе РНҚ тізбегі формасын алған генетикалық потенциалды орналастырады. Сонымен қатар белсенді емес күйге батырылған және белоктар немесе липопротеидтер қабығымен қоршалған фермент - транскриптаза бар. Ол жасуша ішіндегі геномның сақталуын анықтайды және оны капсид деп атайды.
Бактериофаг вирусының құрылымдық ерекшеліктері оның құйрық бөлімін басын құрайтын қабықтың жалғасы ретінде қызмет ететін белоктар түтігі ретінде анықтайды. АТФаза инъекция процесіне жұмсалған энергия ресурстарын қалпына келтіретін құйрық негізі аймағында орналасқан.генетикалық материал.
Жүйелік деректер
Бактериофаг – бактерияларды зақымдайтын вирус. Таксономист оны иерархиялық тәртіп кестесінде осылайша жіктейді. Бұл ғылымда оларға атақ беру осы организмдердің үлкен санының ашылуына байланысты болды. Қазір бұл мәселелермен ICTV айналысуда. Вирустар арасында таксондардың жіктелуі мен таралуының халықаралық стандарттарына сәйкес бактериофагтар құрамындағы нуклеин қышқылының түріне немесе морфологиялық ерекшеліктеріне қарай ажыратылады.
Бүгінгі таңда 20 отбасын ажыратуға болады, олардың ішінде тек 2-і құрамында РНҚ бар және 5-і қабығы бар. ДНҚ вирустарының ішінде тек 2 тұқымдас геномның бір тізбекті түрі бар. Құрамында ДНҚ бар 9 вирус (геномы бізге дезоксирибонуклеин қышқылының дөңгелек молекуласы ретінде көрінеді) және қалған 9-ы сызықты фигурасы бар. 9 тұқымдасы бактерияларға, ал қалған 9 отбасы архейлерге тән.
Бактерия жасушасына әсері
Бактериофагтық вирустар бактерия жасушасымен әрекеттесу сипатына қарай вирулентті және орташа типті фагтарда ерекшеленуі мүмкін. Біріншілері тек литикалық циклдар көмегімен олардың санын көбейте алады. Вирулентті фаг пен жасушаның өзара әрекеттесуі жүретін процестер жасуша бетіндегі адсорбциядан, жасуша құрылымына енуден, фаг элементтерінің биосинтезі және олардың функционалдық күйге келтірілу процестерінен, сонымен қатар жасушаның бөлінуінен тұрады. хосттан бактериофаг.
Бактериофагтық вирустардың жасушадағы әрі қарай әрекетіне қарай сипаттамасын қарастырайық.
Бактериялардың бетінде рецепторлар түрінде берілген арнайы фагтық құрылымдар болады, оларға іс жүзінде бактериофаг қосылады. Фаг құйрықты пайдаланып, оның соңында орналасқан ферменттердің көмегімен жасушаның белгілі бір жеріндегі мембрананы бұзады. Әрі қарай оның жиырылуы орын алады, нәтижесінде ДНҚ жасушаға енгізіледі. Бактериофаг вирусының «денесі» ақуыз қабығымен бірге сыртта қалады.
Фаг арқылы жасалған инъекция барлық метаболикалық процестердің толық қайта құрылымдалуына әкеледі. Бактерия ақуыздарының, сондай-ақ РНҚ мен ДНҚ синтезі аяқталып, бактериофагтың өзі бактерия жасушасына енгеннен кейін ғана белсендірілетін транскриптаза деп аталатын жеке ферменттің белсенділігінің арқасында транскрипция процесін бастайды.
Хабаршы РНҚ-ның ерте және кеш тізбектері тасымалдаушы жасушаның рибосомасына түскеннен кейін синтезделеді. Онда нуклеаза, АТФаза, лизоцим, капсид, құйрық процесі және тіпті ДНҚ полимераза сияқты құрылымдардың синтезі процесі жүреді. Репликация процесі жартылай консервативті механизм бойынша жүреді және тек полимеразаның қатысуымен жүзеге асады. Кеш белоктар дезоксирибонуклеин қышқылының репликация процестері аяқталғаннан кейін түзіледі. Осыдан кейін циклдің соңғы кезеңі басталады, онда фагтардың жетілуі жүреді. Ол сондай-ақ ақуыз қабығымен қосылып, инфекцияға дайын жетілген бөлшектерді құра алады.
Өмір циклдары
Бактериофаг вирусының құрылымына қарамастан, олардың барлығында тіршілік циклінің ортақ сипаттамасы бар. Модерацияға немесе вируленттілікке сәйкес организмдердің екі түрі де бірдей циклмен жасушаға әсер етудің бастапқы кезеңдерінде бір-біріне ұқсас:
- нақты рецептордағы фагтардың адсорбциялану процесі;
- жәбірленушіге нуклеин қышқылдарын енгізу;
- нуклеин қышқылдарының фаг пен бактериялардың бірлескен репликация процесін бастайды;
- жасушаның бөліну процесі;
- лизогендік немесе литикалық жолмен дамуы.
Қалыпты бактериофаг профаг режимін сақтайды, лизогендік жолмен жүреді. Вирулентті өкілдер литикалық модельге сәйкес дамиды, онда тізбекті процестер қатары бар:
- Нуклеин қышқылының синтезінің бағытын ақуыз синтезіне жауапты аппаратқа әсер ететін фаг ферменттері белгілейді. Паразит иесіне жататын РНҚ мен ДНҚ-ны инактивациялауды бастайды, ал одан әрі ферментативті әрекет оның толық бөлінуіне әкеледі. Процестің келесі бөлігі ақуыз синтезіне арналған жасушалық аппараттың «бағынуы» болып табылады.
- Фаг n. репликациядан өтеді және жаңа белок қабықшаларының синтезінің бағытын анықтайды. Лизоцимнің түзілу процесі фаг РНҚ-ға бағынады.
- Жасуша лизисі: лизоцим белсенділігінен туындаған жасушаның жарылуы. Бактериялық организмдерді одан әрі жұқтыратын жаңа фагтардың үлкен саны шығарылады.
Жұмыс әдістері
Вирустарбактериофагтар антибиотиктерге балама ретінде қызмет ететін бактерияға қарсы типті терапияда кеңінен қолданылады. Қолданылуы мүмкін организмдердің арасында ең көп таралғандары: стрептококк, стафилококк, клебсиелла, коли, протей, пиобактериофагтар, полипротеиндер және дизентерия.
Фагтар негізіндегі он үш дәрілік субстанция Ресей Федерациясының аумағында медициналық мақсатта тіркелген және тәжірибеде қолданылады. Әдетте, инфекциялармен күресудің мұндай әдістері емдеудің дәстүрлі түрі айтарлықтай өзгерістерге әкелмегенде қолданылады, бұл патогеннің антибиотиктің өзіне әлсіз сезімталдығынан немесе толық төзімділігінен туындайды. Іс жүзінде бактериофагтарды қолдану қажетті жетістікке тез және сапалы қол жеткізуге әкеледі, бірақ бұл үшін антибиотиктер өте алмайтын полисахаридтер қабатымен жабылған биологиялық мембрананың болуы қажет.
Фаг өкілдерін қолданудың терапевтік түрі Батыста қолдау таппайды. Дегенмен, тамақ улануын тудыратын бактериялармен күресу үшін жиі қолданылады. Бактериофагтардың белсенділігін зерттеудің көпжылдық тәжірибесі бізге, мысалы, қалалар мен ауылдардың ортақ кеңістігінде дизентериялық фагтың болуы кеңістіктің алдын алу шараларының әсеріне әкелетінін көрсетеді.
Гендік инженерлер ДНҚ сегменттерін тасымалдау үшін бактериофагтарды вектор ретінде пайдаланады. Сондай-ақ олардың қатысуымен геномдық ақпаратты тасымалдау орын аладыәрекеттесетін бактерия жасушалары арасында.
