Dit artikel, net als een biologierapport van de vijfde klas over bacteriofaagvirussen, zal de lezer helpen bij het leren van basisinformatie over deze extracellulaire levensvormen. Hier zullen we hun taxonomische locatie, kenmerken van structuur en levensactiviteit, manifestatie van zichzelf bekijken bij interactie met bacteriën, enz.
Inleiding
Iedereen weet dat de universele vertegenwoordiger van een eenheid van leven op planeet Aarde een cel is. De ommekeer tussen de negentiende en twintigste eeuw was echter een tijdperk waarin een aantal ziekten werd ontdekt die dieren, planten en zelfs schimmels aantasten. Door dit fenomeen te analyseren en rekening te houden met algemene informatie over ziekten bij de mens, realiseerden wetenschappers zich dat er organismen zijn die niet-cellulair van aard kunnen zijn.
Dergelijke wezens zijn extreem klein en kunnen daarom door het kleinste filter gaan zonder te stoppen waar zelfs de kleinste cel zou kunnen stoppen. Dit leidde tot de ontdekking van virussen.
Algemene gegevens
Vooroverweeg vertegenwoordigers van virussen - bacteriofagen - laten we kennis maken met algemene informatie over dit koninkrijk van de taxonomische hiërarchie.
Het virusdeeltje heeft de kleinste afmetingen (20-300 nm) en symmetrische structuur. Het is opgebouwd uit constant herhalende componenten. Alle organismen van virale aard zijn een fragment van RNA of DNA, ingesloten in een speciaal eiwitomhulsel dat een capside wordt genoemd. Ze hebben niet het vermogen om onafhankelijk te functioneren en vitale activiteit te behouden, omdat ze zich buiten een andere cel bevinden. De manifestatie van de eigenschappen van levende wezens is alleen inherent aan hen nadat ze in een ander organisme zijn geïntroduceerd, terwijl het virus zelf de hulpbronnen van de cel die het heeft gevangen zal gebruiken om de stabiliteit in zijn eigen staat te behouden. Hieruit volgt dat dit domein van taxonomie wordt gepresenteerd als een parasitaire, intracellulaire levensvorm. Er zijn virussen die delen van de membranen van de cel binnendringen waarin ze zich ontwikkelden en leefden. Ze vormen een andere schil rond dergelijke plaatsen en bedekken de capside.
Virussen vormen in de regel een binding met het oppervlak van de cel waarin ze parasiteren. Dan dringt het virus binnen en begint het te zoeken naar een specifieke structuur die het kan raken. De veroorzakers van hepatitis functioneren bijvoorbeeld en leven alleen in de celeenheden van de lever, terwijl de bof probeert door te dringen in de parotisklieren.
DNA (RNA) dat bij het virus hoort, begint, eenmaal in de dragercel, te interageren met het apparaat van genetische erfelijkheid, zodat de cel zelf een ongecontroleerd syntheseproces beginteen specifieke reeks eiwitten die wordt gecodeerd in het nucleïnezuur van de ziekteverwekker zelf. Vervolgens vindt replicatie plaats, die rechtstreeks door de cel zelf wordt uitgevoerd, en zo begint het proces van het samenstellen van een nieuw viraal deeltje.
Bacteriofaag
Wie zijn bacteriofaagvirussen? Dit is een bijzondere vorm van leven op aarde die selectief bacteriecellen binnendringt. Voortplanting vindt meestal plaats binnen de gastheer en het proces zelf leidt tot lysis. Gezien de structuur van virussen met het voorbeeld van bacteriofagen, kunnen we concluderen dat ze bestaan uit omhulsels gevormd door eiwitten en een apparaat hebben voor het reproduceren van erfelijkheid in de vorm van één RNA-keten of twee DNA-ketens. Het totale aantal bacteriofagen komt ongeveer overeen met het totale aantal bacteriële organismen. Deze virussen nemen actief deel aan de chemische circulatie van stoffen en energie in de natuur. Veroorzaak veel manifestaties van tekenen in bacteriën en microben die zich in de loop van de evolutie hebben ontwikkeld of ontwikkeld.
Ontdekkingsgeschiedenis
Bacteriologie-onderzoeker F. Twort maakte een beschrijving van een infectieziekte, die hij voorstelde in een artikel dat in 1915 werd gepubliceerd. Deze ziekte tastte stafylokokken aan en kon door alle filters gaan, en kon ook van de ene celkolonie naar andere worden getransporteerd.
F. D'Herelle, een in Canada geboren microbioloog, ontdekte bacteriofagen in september 1917. Hun ontdekking werd onafhankelijk van het werk van F. Tworot gedaan.
In 1897 werd N. F. Gamaleya een waarnemer van het fenomeen lysisbacteriën die voortgingen onder invloed van het entproces.
Bacteriële virussen zijn parasitaire bacteriofagen die een grote rol spelen bij de pathogenese van infecties. Ze zorgen voor het herstel van het meercellige type organisme van vele ziekten en vormen daarom een specifiek type immuunsysteem. D'Herelle sprak hier eerst over en werkte het later uit tot een doctrine. Deze functie trok veel wetenschappers aan die dit gebied begonnen te verkennen en antwoorden probeerden te vinden op vragen als: wat voor soort celstructuur (kristallen) hebben bacterie-virussen bacteriofagen? Wat zijn de processen in hen, hun verdere lot en ontwikkeling? Dit alles en meer heeft de aandacht getrokken van veel onderzoekers.
Betekenis
De structuur van virussen op het voorbeeld van een bacteriofaag kan ons veel vertellen, vooral voor interactie met andere informatie die een persoon over hen heeft. Ze zouden bijvoorbeeld de oudste vorm van virusdeeltjes zijn. Kwantitatieve analyse geeft ons aan dat hun populatie meer dan 1030 deeltjes heeft.
In de natuur zijn ze te vinden op dezelfde plek waar bacteriën leven, waarvoor ze gevoelig kunnen zijn. Aangezien de organismen in kwestie worden bepaald door hun leefgebied, door de voorkeuren van de bacteriën die ze infecteren, volgt hieruit dat lyserende bodembacteriën (fagen) in de bodem zullen leven. Hoe meer micro-organismen het substraat bevat, hoe meer fagen er nodig zijn.
In werkelijkheid belichaamt elke bacteriofaageen van de elementaire elementaire eenheden van genetische mobiliteit. Door middel van transductie zorgen ze voor het ontstaan van nieuwe genen in het erfelijk materiaal van de bacterie. Per seconde kunnen ongeveer 1024 bacteriële cellen worden geïnfecteerd. Deze vorm van beantwoording van de vraag welke virussen bacteriofagen worden genoemd, laat ons openlijk zien hoe erfelijke informatie wordt verspreid tussen bacteriële organismen uit een gemeenschappelijk leefgebied.
Gebouwkenmerken
Als we de vraag beantwoorden welke structuur het bacteriofaagvirus heeft, kunnen we concluderen dat ze kunnen worden onderscheiden volgens de chemische structuur, het type nucleïnezuur (n.c.), morfologische gegevens en de vorm van interactie met bacteriële organismen. De grootte van zo'n organisme kan duizenden keren kleiner zijn dan de microbiële cel zelf. Een typische vertegenwoordiger van fagen wordt gevormd door een kop en een staart. De lengte van de staart kan twee tot vier keer de diameter van de kop zijn, die trouwens het genetische potentieel herbergt, dat de vorm heeft aangenomen van een DNA- of RNA-keten. Er is ook een enzym - transcriptase, ondergedompeld in een inactieve toestand en omgeven door een omhulsel van eiwitten of lipoproteïnen. Het bepa alt de opslag van het genoom in de cel en wordt de capside genoemd.
De structurele kenmerken van het bacteriofaagvirus definiëren zijn staartcompartiment als een buis van eiwitten, die dient als een voortzetting van de schaal die het hoofd vormt. ATPase bevindt zich in het gebied van de staartbasis, die de energiebronnen die aan het injectieproces zijn besteed, regenereert.genetisch materiaal.
Systematische gegevens
Bacteriofaag is een virus dat bacteriën infecteert. Dit is hoe de taxonomist het classificeert in de tabel van hiërarchische volgorde. De toekenning van een titel aan hen in deze wetenschap was te danken aan de ontdekking van een enorme hoeveelheid van deze organismen. Deze problemen worden momenteel aangepakt door het ICTV. In overeenstemming met de internationale normen voor de classificatie en distributie van taxa onder virussen, worden bacteriofagen onderscheiden door het type nucleïnezuur dat ze bevatten of morfologische kenmerken.
Tegenwoordig zijn er 20 families te onderscheiden, waarvan er slechts 2 RNA bevatten en 5 met een schil. Van de DNA-virussen hebben slechts 2 families een enkelstrengs vorm van het genoom. 9 virussen die DNA bevatten (het genoom lijkt ons een cirkelvormig molecuul van desoxyribonucleïnezuur) en de andere 9 met een lineaire figuur. 9 families zijn specifiek voor bacteriën en de andere 9 zijn specifiek voor archaea.
Invloed op de bacteriecel
Bacteriofaagvirussen kunnen, afhankelijk van de aard van de interactie met een bacteriecel, verschillen in virulente en matige fagen. De eerstgenoemden kunnen hun aantal alleen vergroten met behulp van lytische cycli. De processen waarbij de interactie van de virulente faag en de cel plaatsvindt, bestaan uit adsorptie aan het celoppervlak, penetratie in de celstructuur, processen voor de biosynthese van faagelementen en hun in een functionele toestand brengen, evenals de afgifte van de bacteriofaag van de gastheer.
Laten we de beschrijving van bacteriofaagvirussen eens bekijken op basis van hun verdere actie in de cel.
Bacteriën hebben op hun oppervlak speciale faagspecifieke structuren, gepresenteerd in de vorm van receptoren, waaraan in feite de bacteriofaag is gehecht. Met behulp van de staart vernietigt de faag, door middel van de enzymen die zich aan het uiteinde bevinden, het membraan op een bepaalde plek in de cel. Verder vindt de samentrekking ervan plaats, waardoor DNA in de cel wordt ingebracht. Het "lichaam" van het bacteriofaagvirus met zijn eiwitmantel blijft buiten.
Injectie door een faag veroorzaakt een volledige herstructurering van alle metabolische processen. De synthese van bacteriële eiwitten, evenals RNA en DNA, is voltooid, en de bacteriofaag zelf begint het transcriptieproces dankzij de activiteit van een persoonlijk enzym genaamd transcriptase, dat pas wordt geactiveerd nadat het de bacteriële cel is binnengegaan.
Zowel vroege als late ketens van boodschapper-RNA worden gesynthetiseerd nadat ze het ribosoom van de dragercel zijn binnengegaan. Het proces van synthese van structuren als nuclease, ATPase, lysozyme, capside, staartproces en zelfs DNA-polymerase vindt daar ook plaats. Het replicatieproces verloopt volgens een semi-conservatief mechanisme en wordt alleen uitgevoerd in aanwezigheid van een polymerase. Late eiwitten worden gevormd na voltooiing van de replicatieprocessen van deoxyribonucleïnezuur. Hierna begint de laatste fase van de cyclus, waarin faagrijping plaatsvindt. Het kan ook worden gecombineerd met de eiwitschil en rijpe deeltjes vormen die klaar zijn voor infectie.
Levenscycli
Ongeacht de structuur van het bacteriofaagvirus, ze hebben allemaal een gemeenschappelijk kenmerk van levenscycli. In overeenstemming met matiging of virulentie lijken beide soorten organismen op elkaar in de beginfasen van invloed op de cel met dezelfde cyclus:
- het proces van faagadsorptie op een specifieke receptor;
- nucleïnezuren injecteren in het slachtoffer;
- start het gezamenlijke proces van replicatie van nucleïnezuren, zowel fagen als bacteriën;
- celdelingsproces;
- ontwikkeling door lysogene of lytische manier.
De gematigde bacteriofaag handhaaft de profaagmodus, volgt de lysogene route. Virulente vertegenwoordigers ontwikkelen zich in overeenstemming met het lytische model, waarin er een reeks opeenvolgende processen is:
- De richting van nucleïnezuursynthese wordt bepaald door faag-enzymen, die het apparaat beïnvloeden dat verantwoordelijk is voor eiwitsynthese. De parasiet begint met de inactivering van RNA en DNA dat tot de gastheer behoort, en verdere enzymatische actie leidt volledig tot de splitsing ervan. Het volgende deel van het proces is de "ondergeschiktheid" van het cellulaire apparaat voor eiwitsynthese.
- Faag n. ondergaat replicatie en bepa alt de richting van de synthese van nieuwe eiwitschillen. Het proces van vorming van lysozym is ondergeschikt aan faag-RNA.
- Cellyse: celbreuk veroorzaakt door lysozymactiviteit. Er komt een enorm aantal nieuwe fagen vrij, die bacteriële organismen verder zullen infecteren.
Bedieningsmethoden
Virussenbacteriofagen vinden hun brede toepassing in antibacteriële typetherapie, die dient als alternatief voor antibiotica. Van de organismen die van toepassing kunnen zijn, zijn de meest voorkomende: streptokokken, stafylokokken, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriofagen, polyproteïnen en dysenterie.
Dertien medicinale stoffen op basis van fagen worden geregistreerd en in de praktijk toegepast op het grondgebied van de Russische Federatie voor medische doeleinden. In de regel worden dergelijke methoden voor het bestrijden van infecties gebruikt wanneer de traditionele vorm van behandeling niet tot significante veranderingen leidt, wat wordt veroorzaakt door een zwakke gevoeligheid van de ziekteverwekker voor het antibioticum zelf of volledige resistentie. In de praktijk leidt het gebruik van bacteriofagen tot een snelle en hoogwaardige realisatie van het gewenste succes, maar hiervoor is de aanwezigheid van een biologisch membraan nodig dat is bedekt met een laag polysachariden waar antibiotica niet doorheen kunnen dringen.
Het therapeutische type toepassing van faagvertegenwoordigers vindt geen steun in het Westen. Het wordt echter vaak gebruikt om bacteriën te bestrijden die voedselvergiftiging veroorzaken. Jarenlange ervaring met het bestuderen van de activiteit van bacteriofagen leert ons dat de aanwezigheid van bijvoorbeeld de dysenteriefaag in de gemeenschappelijke ruimte van steden en dorpen ervoor zorgt dat de ruimte wordt blootgesteld aan preventieve maatregelen.
Genetische ingenieurs gebruiken bacteriofagen als vectoren om DNA-segmenten over te brengen. En ook met hun deelname vindt de overdracht van genomische informatie plaatstussen interagerende bacteriële cellen.
