Bu makale, bakteriyofaj virüsleri üzerine bir 5. sınıf biyoloji raporu gibi, okuyucunun bu hücre dışı yaşam formları hakkında temel bilgileri öğrenmesine yardımcı olacaktır. Burada onların taksonomik konumlarını, yapı ve yaşam aktivitelerinin özelliklerini, bakterilerle etkileşime girerken kendilerini göstermelerini vb. ele alacağız.
Giriş
Dünya gezegenindeki bir yaşam biriminin evrensel temsilcisinin bir hücre olduğunu herkes bilir. Bununla birlikte, on dokuzuncu ve yirminci yüzyıllar arasındaki dönemeç, hayvanları, bitkileri ve hatta mantarları etkileyen bir dizi hastalığın keşfedildiği bir dönemdi. Bu fenomeni analiz eden ve insan hastalıkları hakkındaki genel bilgileri dikkate alan bilim adamları, hücresel olmayan bir yapıya sahip olabilecek organizmalar olduğunu fark ettiler.
Bu tür canlılar son derece küçüktür ve bu nedenle en küçük hücrenin bile durabileceği yerde durmadan en küçük filtreden geçebilirler. Bu, virüslerin keşfedilmesine yol açtı.
Genel veriler
Öncevirüslerin temsilcilerini düşünün - bakteriyofajlar - taksonomik hiyerarşinin bu krallığı hakkında genel bilgilerle tanışalım.
Virüs parçacığı en küçük boyutlara (20-300 nm) ve simetrik bir yapıya sahiptir. Sürekli tekrar eden bileşenlerden oluşur. Viral nitelikteki tüm organizmalar, kapsid adı verilen özel bir protein kabuğu içine alınmış bir RNA veya DNA parçasıdır. Başka bir hücrenin dışında, bağımsız olarak işlev görme ve hayati aktiviteyi sürdürme yeteneğine sahip değiller. Canlıların özelliklerinin tezahürü, ancak başka bir organizmaya girdikten sonra doğasında bulunurken, virüsün kendisi yakaladığı hücrenin kaynaklarını kendi durumunda istikrarı korumak için kullanacaktır. Taksonominin bu alanı, parazitik, hücre içi bir yaşam formu olarak sunulur. Geliştikleri ve yaşadıkları hücrenin zarlarının bölümlerini istila eden virüsler vardır. Bu tür yerlerin etrafında kapsidi kaplayan başka bir kabuk oluştururlar.
Kural olarak virüsler, parazitlendikleri hücrenin yüzeyi ile bir bağ oluştururlar. Ardından virüs içeri girer ve vurabileceği belirli bir yapıyı aramaya başlar. Örneğin, hepatitin etken maddeleri sadece karaciğerin hücre birimlerinde işlev görür ve yaşarken kabakulak parotis bezlerine nüfuz etmeye çalışır.
Virüse ait DNA (RNA), taşıyıcı hücreye girdikten sonra, genetik kalıtım aparatı ile etkileşime girmeye başlar, böylece hücrenin kendisi kontrolsüz bir sentez süreci başlatır.patojenin kendisinin nükleik asidinde kodlanan belirli bir protein serisi. Ardından, doğrudan hücrenin kendisi tarafından gerçekleştirilen replikasyon gerçekleşir ve böylece yeni bir viral partikül oluşturma süreci başlar.
Bakteriyofaj
Bakteriyofaj virüsleri kimlerdir? Bu, bakteri hücrelerine seçici olarak nüfuz eden Dünya'daki özel bir yaşam biçimidir. Üreme çoğunlukla konak içinde gerçekleşir ve sürecin kendisi parçalanmaya yol açar. Bakteriyofaj örneğini kullanarak virüslerin yapısını göz önüne alarak, proteinlerin oluşturduğu kabuklardan oluştuğu ve bir RNA zinciri veya iki DNA zinciri şeklinde kalıtımı çoğ altmak için bir aparata sahip oldukları sonucuna varabiliriz. Toplam bakteriyofaj sayısı, yaklaşık olarak toplam bakteri organizması sayısına karşılık gelir. Bu virüsler doğadaki maddelerin ve enerjinin kimyasal dolaşımında aktif rol alırlar. Evrim sürecinde gelişen veya gelişen bakteri ve mikroplarda birçok belirti belirtisine neden olur.
Keşif geçmişi
Bakteriyoloji araştırmacısı F. Twort, 1915'te yayınlanan bir makalede önerdiği bulaşıcı bir hastalığın tanımını oluşturdu. Bu hastalık stafilokokları etkiledi ve herhangi bir filtreden geçebilir ve ayrıca bir hücre kolonisinden diğerlerine de taşınabilir.
Kanada doğumlu bir mikrobiyolog olan
F. D'Herelle, Eylül 1917'de bakteriyofajları keşfetti. Onların keşfi, F. Tworot'un çalışmasından bağımsız olarak yapıldı.
1897'de N. F. Gamaleya lizis fenomeninin gözlemcisi olduaşılama ajanı işleminin etkisi altında ilerleyen bakteriler.
Bakteriyel virüsler, enfeksiyonların patogenezinde büyük rol oynayan parazitik bakteriyofajlardır. Çok hücreli organizma türünün birçok hastalıktan iyileşmesini sağlamakla ilgilenirler ve bu nedenle belirli bir bağışıklık sistemi türü oluştururlar. D'Herelle önce bundan söz etti ve daha sonra onu bir doktrin haline getirdi. Bu konum, bu alanı keşfetmeye başlayan ve bakteri-virüs bakteriyofajlarının ne tür bir hücresel yapıya (kristaller) sahiptir? İçlerindeki süreçler, sonraki akıbetleri ve gelişimleri nelerdir? Bütün bunlar ve daha fazlası birçok araştırmacının dikkatini çekti.
Anlam
Bir bakteriyofaj örneğindeki virüslerin yapısı, özellikle bir kişinin onlar hakkında sahip olduğu diğer bilgilerle etkileşim için bize çok şey söyleyebilir. Örneğin, sözde virüs parçacıklarının en eski biçimidir. Nicel analiz bize popülasyonlarının 1030 parçacıktan fazla olduğunu gösteriyor.
Doğada bakterilerin yaşadığı, duyarlı olabilecekleri yerde bulunabilirler. Söz konusu organizmalar habitatları, bulaştırdıkları bakterilerin tercihleri ile tanımlandığından, lize edici toprak bakterileri (fajlar) toprakta yaşayacaktır. Substrat ne kadar çok mikroorganizma içerirse, o kadar fazla faj vardır.
Gerçekte, her bakteriyofajgenetik hareketliliğin temel temel birimlerinden biridir. Transdüksiyonu kullanarak bakterinin kalıtsal materyalinde yeni genlerin ortaya çıkmasına neden olurlar. Saniyede yaklaşık 1024 bakteri hücresi enfekte olabilir. Hangi virüslerin bakteriyofaj olarak adlandırıldığı sorusunun bu şekilde yanıtlanması, bize kalıtsal bilgilerin ortak bir habitattan bakteri organizmaları arasında nasıl dağıtıldığını açıkça göstermektedir.
Yapı özellikleri
Bakteriyofaj virüsünün hangi yapıya sahip olduğu sorusunu cevaplayarak, kimyasal yapıya, nükleik asit tipine (n.c.), morfolojik verilere ve bakteriyel organizmalarla etkileşim şekline göre ayırt edilebileceği sonucuna varabiliriz. Böyle bir organizmanın boyutu, mikrobiyal hücrenin kendisinden birkaç bin kat daha küçük olabilir. Tipik bir faj temsilcisi, bir kafa ve bir kuyruktan oluşur. Kuyruğun uzunluğu, bu arada, bir DNA veya RNA zinciri şeklini almış olan genetik potansiyeli barındıran başın çapının iki ila dört katı olabilir. Ayrıca, aktif olmayan bir duruma batırılmış ve bir protein veya lipoprotein kabuğu ile çevrili bir enzim - transkriptaz vardır. Hücre içindeki genomun depolanmasını belirler ve kapsid olarak adlandırılır.
Bakteriyofaj virüsünün yapısal özellikleri, kuyruk bölmesini kafayı oluşturan kabuğun devamı olarak hizmet eden bir protein tüpü olarak tanımlar. ATPaz, enjeksiyon işlemi için harcanan enerji kaynaklarını yeniden üreten kuyruk tabanı bölgesinde bulunur.genetik materyal.
Sistematik veri
Bakteriyofaj, bakterileri enfekte eden bir virüstür. Taksonomist onu hiyerarşik düzen tablosunda bu şekilde sınıflandırır. Onlara bu bilimde bir unvan verilmesi, bu organizmaların çok büyük bir kısmının keşfedilmesinden kaynaklanıyordu. Bu sorunlar şu anda ICTV tarafından ele alınmaktadır. Taksonların virüsler arasında sınıflandırılması ve dağılımına ilişkin Uluslararası Standartlara göre bakteriyofajlar içerdikleri nükleik asit türü veya morfolojik özellikleri ile ayırt edilirler.
Bugün, aralarında sadece 2'si RNA içeren ve 5'i kabuklu olan 20 aile ayırt edilebilir. DNA virüsleri arasında sadece 2 aile genomun tek sarmallı formuna sahiptir. DNA içeren 9 virüs (genom bize dairesel bir deoksiribonükleik asit molekülü olarak görünür) ve diğer 9'u doğrusal bir şekle sahiptir. 9 aile bakterilere, diğer 9 aile ise arkelere özeldir.
Bakteri hücresi üzerindeki etki
Bakteriyofaj virüsleri, bir bakteri hücresi ile etkileşimin doğasına bağlı olarak, virülent ve orta tip fajlarda farklılık gösterebilir. İlki, yalnızca litik döngülerin yardımıyla sayılarını artırabilir. Virülan faj ve hücre etkileşiminin meydana geldiği süreçler, hücre yüzeyinde adsorpsiyon, hücre yapısına penetrasyon, faj elementlerinin biyosentezi ve bunların fonksiyonel bir duruma getirilmesi için işlemler ve ayrıca serbest bırakılmasından oluşur. konakçıdan bakteriyofaj.
Bakteriyofaj virüslerinin tanımını hücredeki diğer eylemlerine göre ele alalım.
Bakterilerin yüzeylerinde, aslında bakteriyofajın bağlı olduğu reseptörler şeklinde sunulan faja özgü özel yapılar bulunur. Faj, kuyruğu kullanarak ucunda bulunan enzimler sayesinde hücrenin belirli bir yerindeki zarı yok eder. Ayrıca, büzülmesi meydana gelir, bunun sonucunda DNA hücreye girer. Bakteriyofaj virüsünün protein kaplamasıyla "bedeni" dışarıda kalır.
Faj tarafından yapılan enjeksiyon, tüm metabolik süreçlerin tamamen yeniden yapılandırılmasına neden olur. Bakteriyel proteinlerin yanı sıra RNA ve DNA'nın sentezi tamamlanır ve ancak bakteri hücresine girdikten sonra aktive olan transkriptaz adı verilen kişisel bir enzimin aktivitesi sayesinde bakteriyofajın kendisi transkripsiyon sürecini başlatır.
Haberci RNA'nın hem erken hem de geç zincirleri, taşıyıcı hücrenin ribozomuna girdikten sonra sentezlenir. Nükleaz, ATPaz, lizozim, kapsid, kuyruk işlemi ve hatta DNA polimeraz gibi yapıların sentez süreci de burada gerçekleşir. Çoğ altma işlemi yarı-koruyucu bir mekanizmaya göre ilerler ve sadece bir polimeraz varlığında gerçekleştirilir. Deoksiribonükleik asidin replikasyon işlemlerinin tamamlanmasından sonra geç proteinler oluşur. Bundan sonra, faj olgunlaşmasının gerçekleştiği döngünün son aşaması başlar. Ayrıca protein kabuğu ile birleşebilir ve enfeksiyona hazır olgun partiküller oluşturabilir.
Yaşam döngüleri
Bakteriyofaj virüsünün yapısı ne olursa olsun, hepsinin ortak bir yaşam döngüsü özelliği vardır. Ilımlılık veya virülans uyarınca, her iki organizma türü de aynı döngü ile hücre üzerindeki etkisinin ilk aşamalarında birbirine benzer:
- belirli bir reseptör üzerinde faj adsorpsiyon süreci;
- Nükleik asitleri kurbana enjekte etmek;
- hem faj hem de bakteri olmak üzere nükleik asitlerin ortak replikasyon sürecini başlatır;
- hücre bölünme süreci;
- lizojenik veya litik yolla gelişme.
Ilıman bakteriyofaj profaj modunu korur, lizojenik yolu takip eder. Virülent temsilciler, bir dizi ardışık sürecin olduğu litik modele göre gelişir:
- Nükleik asit sentezinin yönü, protein sentezinden sorumlu aygıtı etkileyen faj enzimleri tarafından belirlenir. Parazit, konakçıya ait RNA ve DNA'nın inaktivasyonuna başlar ve daha fazla enzimatik eylem tamamen bölünmesine yol açar. Sürecin bir sonraki kısmı, protein sentezi için hücresel aparatın "tabii"dir.
- Faj n. replikasyona uğrar ve yeni protein kabuklarının sentezinin yönünü belirler. Lizozim oluşum süreci faj RNA'sına bağlıdır.
- Hücre lizizi: Lizozim aktivitesinin neden olduğu hücre yırtılması. Bakteriyel organizmaları daha fazla enfekte edecek çok sayıda yeni faj salınır.
Çalışma yöntemleri
Virüslerbakteriyofajlar, antibiyotiklere alternatif olarak hizmet eden antibakteriyel tip terapide geniş uygulamalarını bulmaktadır. Uygulanabilecek organizmalar arasında en yaygın olarak ayırt edilenler şunlardır: streptokok, stafilokok, klebsiella, koli, proteus, piyobakteriyofajlar, poliproteinler ve dizanteri.
Fajlara dayalı on üç tıbbi madde, tıbbi amaçlar için Rusya Federasyonu topraklarında kayıtlı ve pratikte uygulanmaktadır. Kural olarak, bu tür enfeksiyonlarla mücadele yöntemleri, geleneksel tedavi şekli, patojenin antibiyotiğe karşı zayıf duyarlılığından veya tam dirençten kaynaklanan önemli değişikliklere yol açmadığında kullanılır. Pratikte, bakteriyofajların kullanılması istenen başarının hızlı ve kaliteli bir şekilde elde edilmesini sağlar, ancak bunun için antibiyotiklerin nüfuz edemediği bir polisakkarit tabakasıyla kaplı biyolojik bir zarın bulunması gerekir.
Faj temsilcilerinin terapötik uygulama türü Batı'da destek bulmaz. Bununla birlikte, genellikle gıda zehirlenmesine neden olan bakterilerle savaşmak için kullanılır. Bakteriyofajların aktivitelerini inceleme konusundaki uzun yıllara dayanan deneyim bize, örneğin şehirlerin ve köylerin ortak alanlarında dizanteri fajının varlığının, alanın önleyici tedbirlere maruz kalmasına neden olduğunu gösteriyor.
Genetik mühendisleri, DNA segmentlerini aktarmak için bakteriyofajları vektörler olarak kullanır. Ayrıca onların katılımıyla genomik bilgilerin aktarımı gerçekleşir.etkileşen bakteri hücreleri arasında.
