Ang artikulong ito, tulad ng ulat ng biology sa ika-5 baitang tungkol sa mga bacteriophage virus, ay makakatulong sa mambabasa na matutunan ang pangunahing impormasyon tungkol sa mga extracellular life form na ito. Dito natin isasaalang-alang ang kanilang taxonomic na lokasyon, mga tampok ng istraktura at aktibidad ng buhay, pagpapakita ng kanilang sarili kapag nakikipag-ugnayan sa bakterya, atbp.
Introduction
Alam ng lahat na ang unibersal na kinatawan ng isang yunit ng buhay sa planetang Earth ay isang cell. Gayunpaman, ang pagliko sa pagitan ng ikalabinsiyam at ikadalawampu siglo ay isang panahon kung saan natuklasan ang isang bilang ng mga sakit na nakakaapekto sa mga hayop, halaman, at kahit na fungi. Sa pagsusuri sa hindi pangkaraniwang bagay na ito at isinasaalang-alang ang pangkalahatang impormasyon tungkol sa mga sakit ng tao, napagtanto ng mga siyentipiko na may mga organismo na maaaring hindi cellular ang kalikasan.
Ang ganitong mga nilalang ay napakaliit, at samakatuwid ay nakakadaan sa pinakamaliit na filter nang hindi humihinto kung saan kahit na ang pinakamaliit na cell ay maaaring huminto. Ito ay humantong sa pagtuklas ng mga virus.
Pangkalahatang data
Noonisaalang-alang ang mga kinatawan ng mga virus - bacteriophage - kilalanin natin ang pangkalahatang impormasyon tungkol sa kaharian na ito ng taxonomic hierarchy.
Ang virus particle ay may pinakamaliit na dimensyon (20-300 nm) at simetriko na pagkakaayos. Ito ay binuo mula sa patuloy na paulit-ulit na mga bahagi. Ang lahat ng mga organismo na may likas na viral ay isang fragment ng RNA o DNA, na nakapaloob sa isang espesyal na shell ng protina na tinatawag na capsid. Wala silang kakayahang mag-isa na gumana at mapanatili ang mahahalagang aktibidad, na nasa labas ng isa pang cell. Ang pagpapakita ng mga katangian ng mga nabubuhay na nilalang ay likas sa kanila lamang pagkatapos na maipasok sa ibang organismo, habang ang virus mismo ay gagamit ng mga mapagkukunan ng cell na nakuha nito upang mapanatili ang katatagan sa sarili nitong estado. Kasunod nito na ang domain na ito ng taxonomy ay ipinakita bilang isang parasitiko, intracellular na anyo ng buhay. May mga virus na sumasalakay sa mga seksyon ng mga lamad ng selula kung saan sila nabuo at nabuhay. Bumubuo sila ng isa pang shell sa paligid ng mga naturang lugar, na sumasakop sa capsid.
Bilang isang panuntunan, ang mga virus ay bumubuo ng isang bono sa ibabaw ng cell kung saan sila ay nagiging parasitiko. Pagkatapos ay nakapasok ang virus at nagsimulang maghanap ng isang partikular na istraktura na maaari nitong tamaan. Halimbawa, ang mga causative agent ng hepatitis ay gumagana at nabubuhay lamang sa mga cell unit ng atay, habang ang mga beke ay sumusubok na tumagos sa mga glandula ng parotid.
Ang
DNA (RNA) na kabilang sa virus, sa sandaling nasa loob na ng carrier cell, ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa apparatus ng genetic heredity upang ang cell mismo ay magsimula ng hindi makontrol na proseso ng synthesisisang tiyak na serye ng mga protina na naka-encode sa nucleic acid ng pathogen mismo. Susunod, nagaganap ang pagtitiklop, na direktang isinasagawa ng cell mismo, at sa gayon ay magsisimula ang proseso ng pag-assemble ng bagong particle ng viral.
Bacteriophage
Sino ang mga bacteriophage virus? Ito ay isang espesyal na anyo ng buhay sa Earth na piling tumagos sa mga selula ng bakterya. Ang pagpaparami ay kadalasang nangyayari sa loob ng host, at ang proseso mismo ay humahantong sa lysis. Isinasaalang-alang ang istraktura ng mga virus gamit ang halimbawa ng mga bacteriophage, maaari nating tapusin na binubuo sila ng mga shell na nabuo ng mga protina at mayroong isang aparato para sa pagpaparami ng pagmamana sa anyo ng isang RNA chain o dalawang DNA chain. Ang kabuuang bilang ng mga bacteriophage ay tinatayang tumutugma sa kabuuang bilang ng mga bacterial organism. Ang mga virus na ito ay aktibong bahagi sa sirkulasyon ng kemikal ng mga sangkap at enerhiya sa kalikasan. Nagiging sanhi ng maraming pagpapakita ng mga palatandaan sa bacteria at microbes na nabuo o nabubuo sa kurso ng ebolusyon.
Kasaysayan ng pagtuklas
Bacteriology researcher na si F. Twort ay lumikha ng paglalarawan ng isang nakakahawang sakit, na iminungkahi niya sa isang artikulong inilathala noong 1915. Naapektuhan ng sakit na ito ang staphylococci at maaaring dumaan sa anumang mga filter, at maaari ding ilipat mula sa isang cell colony patungo sa iba.
F. D'Herelle, isang microbiologist na ipinanganak sa Canada, ay nakatuklas ng mga bacteriophage noong Setyembre 1917. Ang kanilang pagtuklas ay ginawang independyente sa gawa ni F. Tworot.
Noong 1897, naging tagamasid si N. F. Gamaleya sa phenomenon ng lysisbacteria na nagpatuloy sa ilalim ng impluwensya ng proseso ng grafting agent.
Ang mga bacterial virus ay mga parasitic bacteriophage na gumaganap ng malaking papel sa pathogenesis ng mga impeksyon. Nakikibahagi sila sa pagtiyak sa pagbawi ng multicellular na uri ng organismo mula sa maraming sakit, at samakatuwid ay bumubuo ng isang tiyak na uri ng immune system. Unang nagsalita si D'Herelle tungkol dito, at kalaunan ay ginawa itong doktrina. Ang posisyon na ito ay umakit ng maraming mga siyentipiko na nagsimulang galugarin ang lugar na ito at sinubukang humanap ng mga sagot sa mga tanong tulad ng: anong uri ng cellular structure (mga kristal) mayroon ang bacteria-virus bacteriophage? Ano ang mga proseso sa loob nila, ang kanilang karagdagang kapalaran at pag-unlad? Ang lahat ng ito at higit pa ay nakakuha ng atensyon ng maraming mananaliksik.
Kahulugan
Maraming masasabi sa atin ng istruktura ng mga virus sa halimbawa ng isang bacteriophage, lalo na para sa pakikipag-ugnayan sa ibang impormasyon na mayroon ang isang tao tungkol sa kanila. Halimbawa, sila ang sinasabing pinaka sinaunang anyo ng mga particle ng virus. Ang quantitative analysis ay nagpapahiwatig sa atin na ang kanilang populasyon ay may higit sa 1030 particle.
Sa kalikasan, makikita ang mga ito sa parehong lugar kung saan nakatira ang bacteria, kung saan maaari silang maging sensitibo. Dahil ang mga organismo na pinag-uusapan ay tinukoy sa pamamagitan ng kanilang tirahan, sa pamamagitan ng mga kagustuhan ng bakterya na kanilang nahawahan, ito ay sumusunod na ang lysing soil bacteria (phages) ay mabubuhay sa lupa. Kung mas maraming microorganism ang nilalaman ng substrate, mas maraming kinakailangang phage ang naroroon.
Sa katotohanan, ang bawat bacteriophage ay may katawanisa sa mga pangunahing elemental na yunit ng genetic mobility. Gamit ang transduction, nagiging sanhi sila ng paglitaw ng mga bagong gene sa namamana na materyal ng bacterium. Humigit-kumulang 1024 bacterial cell ang maaaring ma-infect bawat segundo. Ang paraan ng pagsagot sa tanong kung aling mga virus ang tinatawag na bacteriophage ay lantarang nagpapakita sa atin ng mga paraan kung saan ang namamana na impormasyon ay ipinamamahagi sa pagitan ng mga bacterial organism mula sa isang karaniwang tirahan.
Mga tampok ng gusali
Pagsagot sa tanong kung anong istraktura mayroon ang bacteriophage virus, maaari nating tapusin na maaari silang makilala ayon sa istrukturang kemikal, ang uri ng nucleic acid (n.c.), morphological data at ang anyo ng pakikipag-ugnayan sa mga bacterial organism. Ang laki ng naturang organismo ay maaaring ilang libong beses na mas maliit kaysa sa microbial cell mismo. Ang isang tipikal na kinatawan ng mga phage ay nabuo sa pamamagitan ng isang ulo at isang buntot. Ang haba ng buntot ay maaaring dalawa hanggang apat na beses ang diameter ng ulo, na, sa pamamagitan ng paraan, ay naglalaman ng potensyal na genetic, na kinuha ang anyo ng isang DNA o RNA chain. Mayroon ding enzyme - transcriptase, na nalubog sa isang hindi aktibong estado at napapalibutan ng isang shell ng mga protina o lipoprotein. Tinutukoy nito ang imbakan ng genome sa loob ng cell at tinatawag itong capsid.
Ang mga tampok na istruktura ng bacteriophage virus ay tumutukoy sa tail compartment nito bilang isang tubo ng mga protina, na nagsisilbing pagpapatuloy ng shell na bumubuo sa ulo. Matatagpuan ang ATPase sa rehiyon ng base ng buntot, na nagpapabago sa mga mapagkukunan ng enerhiya na ginugol sa proseso ng pag-iniksyon.genetic material.
Systematic data
Ang
Bacteriophage ay isang virus na nakakahawa ng bacteria. Ito ay kung paano inuri ito ng taxonomist sa talahanayan ng hierarchical order. Ang pagtatalaga ng isang titulo sa kanila sa agham na ito ay dahil sa pagkatuklas ng isang malaking halaga ng mga organismo na ito. Ang mga isyung ito ay kasalukuyang tinutugunan ng ICTV. Alinsunod sa International Standards para sa pag-uuri at pamamahagi ng taxa sa mga virus, ang mga bacteriophage ay nakikilala sa pamamagitan ng uri ng nucleic acid na taglay nito o mga tampok na morphological.
Ngayon, 20 pamilya ang maaaring makilala, kung saan 2 lamang ang nabibilang sa naglalaman ng RNA at 5 na may isang shell. Sa mga DNA virus, 2 pamilya lamang ang may isang single-stranded na anyo ng genome. 9 na mga virus na naglalaman ng DNA (ang genome ay lumilitaw sa amin bilang isang pabilog na molekula ng deoxyribonucleic acid) at ang iba pang 9 ay may linear na pigura. 9 na pamilya ang partikular sa bacteria, at ang iba pang 9 ay partikular sa archaea.
Impluwensiya sa bacterial cell
Bacteriophage virus, depende sa likas na katangian ng pakikipag-ugnayan sa isang bacterial cell, ay maaaring mag-iba sa virulent at moderate type phage. Ang dating ay nagagawang dagdagan ang kanilang bilang lamang sa tulong ng mga lytic cycle. Ang mga proseso kung saan nangyayari ang pakikipag-ugnayan ng virulent phage at cell, ay binubuo ng adsorption sa ibabaw ng cell, pagtagos sa istraktura ng cell, mga proseso para sa biosynthesis ng mga elemento ng phage at ang kanilang pagdadala sa isang functional na estado, pati na rin ang pagpapalabas ng ang bacteriophage mula sa host.
Isaalang-alang natin ang paglalarawan ng mga bacteriophage virus batay sa kanilang karagdagang pagkilos sa cell.
Ang mga bakterya ay may mga espesyal na istrukturang partikular sa phage sa kanilang ibabaw, na ipinakita sa anyo ng mga receptor, kung saan, sa katunayan, ang bacteriophage ay nakakabit. Gamit ang buntot, ang phage, sa pamamagitan ng mga enzyme na nasa dulo nito, ay sumisira sa lamad sa isang tiyak na lokasyon ng cell. Dagdag pa, ang pag-urong nito ay nangyayari, bilang isang resulta kung saan ang DNA ay ipinakilala sa cell. Nananatili sa labas ang "katawan" ng bacteriophage virus kasama ang coat nitong protina.
Injection na ginawa ng isang phage ay nagdudulot ng kumpletong restructuring ng lahat ng metabolic process. Ang synthesis ng bacterial proteins, pati na rin ang RNA at DNA, ay nakumpleto, at ang bacteriophage mismo ang magsisimula ng proseso ng transkripsyon salamat sa aktibidad ng isang personal na enzyme na tinatawag na transcriptase, na ina-activate lamang pagkatapos makapasok sa bacterial cell.
Parehong maaga at huli na mga chain ng messenger RNA ay na-synthesize pagkatapos nilang ipasok ang ribosome ng carrier cell. Ang proseso ng synthesis ng mga istruktura tulad ng nuclease, ATPase, lysozyme, capsid, proseso ng buntot at maging ang DNA polymerase ay nagaganap din doon. Ang proseso ng pagtitiklop ay nagpapatuloy ayon sa isang semi-konserbatibong mekanismo at isinasagawa lamang sa pagkakaroon ng isang polymerase. Ang mga huli na protina ay nabuo pagkatapos ng pagkumpleto ng mga proseso ng pagtitiklop ng deoxyribonucleic acid. Pagkatapos nito, magsisimula ang huling yugto ng cycle, kung saan nangyayari ang pagkahinog ng phage. Maaari rin itong pagsamahin sa shell ng protina at bumuo ng mga mature na particle na handa para sa impeksyon.
Mga siklo ng buhay
Anuman ang istraktura ng bacteriophage virus, lahat sila ay may karaniwang katangian ng mga siklo ng buhay. Alinsunod sa moderation o virulence, ang parehong uri ng mga organismo ay magkapareho sa isa't isa sa mga unang yugto ng impluwensya sa cell na may parehong cycle:
- ang proseso ng phage adsorption sa isang partikular na receptor;
- pag-inject ng nucleic acid sa biktima;
- nagsisimula ang magkasanib na proseso ng pagtitiklop ng mga nucleic acid, parehong phage at bacteria;
- proseso ng paghahati ng cell;
- development sa pamamagitan ng lysogenic o lytic na paraan.
Pinapanatili ng temperate bacteriophage ang prophage mode, sumusunod sa lysogenic pathway. Nabubuo ang mga virulent na kinatawan alinsunod sa lytic model, kung saan mayroong isang serye ng mga sequential na proseso:
- Ang direksyon ng nucleic acid synthesis ay itinakda ng phage enzymes, na nakakaapekto sa apparatus na responsable para sa synthesis ng protina. Ang parasito ay nagsisimula sa hindi aktibo ng RNA at DNA na kabilang sa host, at ang karagdagang enzymatic action ay ganap na humahantong sa paghahati nito. Ang susunod na bahagi ng proseso ay ang "subordination" ng cellular apparatus para sa synthesis ng protina.
- Phage n. sumasailalim sa pagtitiklop at tinutukoy ang direksyon ng synthesis ng mga bagong shell ng protina. Ang proseso ng pagbuo ng lysozyme ay nasa ilalim ng phage RNA.
- Cell lysis: Cell rupture sanhi ng aktibidad ng lysozyme. Malaking bilang ng mga bagong phage ang inilabas, na mas makakahawa sa mga bacterial organism.
Mga paraan ng pagpapatakbo
Mga VirusAng mga bacteriophage ay natagpuan ang kanilang malawak na aplikasyon sa antibacterial type therapy, na nagsisilbing alternatibo sa antibiotics. Kabilang sa mga organismo na maaaring naaangkop, ang pinakakaraniwang nakikilala ay: streptococcal, staphylococcal, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriophages, polyproteins at dysentery.
Thirteen medicinal substances based on phages ay nakarehistro at inilapat sa pagsasanay sa teritoryo ng Russian Federation para sa mga medikal na layunin. Bilang isang patakaran, ang mga ganitong paraan ng paglaban sa mga impeksyon ay ginagamit kapag ang tradisyunal na paraan ng paggamot ay hindi humantong sa mga makabuluhang pagbabago, na sanhi ng mahinang sensitivity ng pathogen sa antibyotiko mismo o kumpletong paglaban. Sa pagsasagawa, ang paggamit ng mga bacteriophage ay humahantong sa isang mabilis at mataas na kalidad na pagkamit ng ninanais na tagumpay, ngunit ito ay nangangailangan ng pagkakaroon ng isang biological membrane na natatakpan ng isang layer ng polysaccharides, kung saan ang mga antibiotic ay hindi maaaring tumagos.
Ang therapeutic na uri ng aplikasyon ng mga kinatawan ng phage ay hindi nakakahanap ng suporta sa Kanluran. Gayunpaman, madalas itong ginagamit upang labanan ang bakterya na nagdudulot ng pagkalason sa pagkain. Ang maraming taon ng karanasan sa pag-aaral ng aktibidad ng mga bacteriophage ay nagpapakita sa atin na ang pagkakaroon, halimbawa, ng dysentery phage sa karaniwang espasyo ng mga lungsod at nayon ay nagiging sanhi ng pagkakalantad ng espasyo sa mga hakbang sa pag-iwas.
Ang mga genetic engineer ay nagsasamantala sa mga bacteriophage bilang mga vector para maglipat ng mga segment ng DNA. At gayundin sa kanilang pakikilahok, ang paglilipat ng genomic na impormasyon ay nagaganapsa pagitan ng mga nag-uugnay na bacterial cell.
