Questo articolo, come un rapporto di biologia di quinta elementare sui virus dei batteriofagi, aiuterà il lettore ad apprendere le informazioni di base su queste forme di vita extracellulari. Qui considereremo la loro posizione tassonomica, le caratteristiche della struttura e dell'attività vitale, la manifestazione di se stessi quando interagiscono con i batteri, ecc.
Introduzione
Tutti sanno che il rappresentante universale di un'unità di vita sul pianeta Terra è una cellula. Tuttavia, la svolta tra il diciannovesimo e il ventesimo secolo fu un'era durante la quale furono scoperte una serie di malattie che colpiscono animali, piante e persino funghi. Analizzando questo fenomeno e tenendo conto delle informazioni generali sulle malattie umane, gli scienziati si sono resi conto che esistono organismi che possono essere di natura non cellulare.
Tali creature sono estremamente piccole, e quindi in grado di passare attraverso il filtro più piccolo senza fermarsi dove anche la cellula più piccola potrebbe fermarsi. Ciò ha portato alla scoperta dei virus.
Dati generali
Primaconsidera i rappresentanti dei virus - batteriofagi - facciamo conoscenza con informazioni generali su questo regno della gerarchia tassonomica.
La particella del virus ha le dimensioni più piccole (20-300 nm) e una struttura simmetrica. È costruito da componenti che si ripetono costantemente. Tutti gli organismi di natura virale sono un frammento di RNA o DNA, racchiuso in uno speciale guscio proteico chiamato capside. Non hanno la capacità di funzionare in modo indipendente e mantenere l'attività vitale, essendo al di fuori di un' altra cellula. La manifestazione delle proprietà degli esseri viventi è inerente a loro solo dopo essere stati introdotti in un altro organismo, mentre il virus stesso utilizzerà le risorse della cellula che ha catturato per mantenere la stabilità nel proprio stato. Ne consegue che questo dominio della tassonomia è presentato come una forma di vita parassitaria e intracellulare. Ci sono virus che invadono sezioni delle membrane della cellula in cui si sono sviluppati e vissuti. Formano un altro guscio attorno a tali luoghi, coprendo il capside.
Di norma, i virus formano un legame con la superficie della cellula in cui si parassitano. Quindi il virus entra e inizia a cercare una struttura specifica che può colpire. Ad esempio, gli agenti causali dell'epatite funzionano e vivono solo nelle unità cellulari del fegato, mentre la parotite cerca di penetrare nelle ghiandole parotidee.
DNA (RNA) appartenente al virus, una volta all'interno della cellula portatrice, inizia ad interagire con l'apparato dell'ereditarietà genetica in modo che la cellula stessa inizi un processo di sintesi incontrollatouna serie specifica di proteine codificate nell'acido nucleico del patogeno stesso. Successivamente avviene la replicazione, che viene effettuata direttamente dalla cellula stessa, e quindi inizia il processo di assemblaggio di una nuova particella virale.
Batteriofago
Chi sono i virus batteriofagi? Questa è una forma speciale di vita sulla Terra che penetra selettivamente nelle cellule dei batteri. La riproduzione si verifica più spesso all'interno dell'ospite e il processo stesso porta alla lisi. Considerando la struttura dei virus usando l'esempio dei batteriofagi, possiamo concludere che sono costituiti da gusci formati da proteine e hanno un apparato per riprodurre l'eredità sotto forma di una catena di RNA o due catene di DNA. Il numero totale di batteriofagi corrisponde approssimativamente al numero totale di organismi batterici. Questi virus partecipano attivamente alla circolazione chimica delle sostanze e dell'energia in natura. Causa molte manifestazioni di segni in batteri e microbi sviluppati o in via di sviluppo nel corso dell'evoluzione.
Cronologia delle scoperte
Il ricercatore di batteriologia F. Twort ha creato una descrizione di una malattia infettiva, che ha proposto in un articolo pubblicato nel 1915. Questa malattia colpiva gli stafilococchi e poteva passare attraverso qualsiasi filtro e poteva anche essere trasportata da una colonia cellulare ad altre.
F. D'Herelle, un microbiologo canadese, scoprì i batteriofagi nel settembre 1917. La loro scoperta è stata fatta indipendentemente dal lavoro di F. Tworot.
Nel 1897, N. F. Gamaleya divenne un osservatore del fenomeno della lisibatteri che hanno proceduto sotto l'influenza del processo dell'agente di innesto.
I virus batterici sono batteriofagi parassiti che svolgono un ruolo enorme nella patogenesi delle infezioni. Sono impegnati a garantire il recupero del tipo multicellulare di organismo da molte malattie e quindi formano un tipo specifico di sistema immunitario. D'Herelle ne parlò prima, e poi lo sviluppò in una dottrina. Questa posizione ha attirato molti scienziati che hanno iniziato a esplorare quest'area e cercare di trovare risposte a domande come: che tipo di struttura cellulare (cristalli) hanno i batteri-virus batteriofagi? Quali sono i processi al loro interno, il loro ulteriore destino e sviluppo? Tutto questo e molto altro ha attirato l'attenzione di molti ricercatori.
Significato
La struttura dei virus sull'esempio di un batteriofago può dirci molto, soprattutto per l'interazione con altre informazioni che una persona ha su di loro. Ad esempio, sono presumibilmente la forma più antica di particelle virali. L'analisi quantitativa ci indica che la loro popolazione ha più di 1030 particelle.
In natura, possono essere trovati nello stesso luogo in cui vivono i batteri, a cui possono essere sensibili. Poiché gli organismi in questione sono definiti dal loro habitat, dalle preferenze dei batteri che infettano, ne consegue che i batteri lisanti del suolo (fagi) vivranno nel suolo. Più microrganismi contiene il substrato, più fagi necessari ci sono.
In re altà, ogni batteriofago incarnauna delle unità elementari di base della mobilità genetica. Usando la trasduzione, provocano l'emergere di nuovi geni nel materiale ereditario del batterio. Circa 1024 cellule batteriche possono essere infettate al secondo. Questo modo di rispondere alla domanda su quali virus siano chiamati batteriofagi ci mostra apertamente i modi in cui le informazioni ereditarie sono distribuite tra organismi batterici provenienti da un habitat comune.
Caratteristiche dell'edificio
Rispondendo alla domanda su quale struttura abbia il virus batteriofago, possiamo concludere che possono essere distinti in base alla struttura chimica, al tipo di acido nucleico (n.c.), ai dati morfologici e alla forma di interazione con gli organismi batterici. La dimensione di un tale organismo può essere diverse migliaia di volte inferiore alla cellula microbica stessa. Un tipico rappresentante dei fagi è formato da una testa e una coda. La lunghezza della coda può essere da due a quattro volte il diametro della testa, che, tra l' altro, ospita il potenziale genetico, che ha preso la forma di una catena di DNA o RNA. C'è anche un enzima - trascrittasi, immerso in uno stato inattivo e circondato da un guscio di proteine o lipoproteine. Determina la conservazione del genoma all'interno della cellula ed è chiamato capside.
Le caratteristiche strutturali del virus del batteriofago definiscono il suo compartimento della coda come un tubo di proteine, che funge da continuazione del guscio che costituisce la testa. L'ATPase si trova nella regione della base di coda, che rigenera le risorse energetiche spese per il processo di iniezione.materiale genetico.
Dati sistematici
Il batteriofago è un virus che infetta i batteri. È così che il tassonomista lo classifica nella tabella dell'ordine gerarchico. L'assegnazione di un titolo a loro in questa scienza era dovuta alla scoperta di un'enorme quantità di questi organismi. Questi problemi sono attualmente affrontati dall'ICTV. In accordo con gli standard internazionali per la classificazione e la distribuzione dei taxa tra i virus, i batteriofagi si distinguono per il tipo di acido nucleico che contengono o per le caratteristiche morfologiche.
Oggi si possono distinguere 20 famiglie, di cui solo 2 appartengono a RNA contenente e 5 a guscio. Tra i virus a DNA, solo 2 famiglie hanno una forma a filamento singolo del genoma. 9 virus contenenti DNA (il genoma ci appare come una molecola circolare di acido desossiribonucleico) e gli altri 9 a figura lineare. 9 famiglie sono specifiche dei batteri e le altre 9 sono specifiche degli archaea.
Influenza sulla cellula batterica
I virus batteriofagi, a seconda della natura dell'interazione con una cellula batterica, possono differire in fagi di tipo virulento e moderato. I primi sono in grado di aumentare il loro numero solo con l'aiuto di cicli litici. I processi in cui si verifica l'interazione del fago virulento e della cellula consistono nell'adsorbimento sulla superficie cellulare, nella penetrazione nella struttura cellulare, nei processi per la biosintesi degli elementi fagici e nel loro portare in uno stato funzionale, nonché nel rilascio di il batteriofago dall'ospite.
Consideriamo la descrizione dei virus batteriofagi in base alla loro ulteriore azione nella cellula.
I batteri hanno sulla loro superficie speciali strutture fago-specifiche, presentate sotto forma di recettori, a cui, appunto, il batteriofago è attaccato. Usando la coda, il fago, per mezzo degli enzimi contenuti alla sua estremità, distrugge la membrana in una certa posizione della cellula. Inoltre, si verifica la sua contrazione, a seguito della quale il DNA viene introdotto nella cellula. Il "corpo" del virus batteriofago con il suo rivestimento proteico rimane all'esterno.
L'iniezione fatta da un fago provoca una completa ristrutturazione di tutti i processi metabolici. La sintesi delle proteine batteriche, oltre che di RNA e DNA, è completata e il batteriofago stesso inizia il processo di trascrizione grazie all'attività di un enzima personale chiamato trascrittasi, che si attiva solo dopo essere entrato nella cellula batterica.
Sia le prime che le ultime catene di RNA messaggero vengono sintetizzate dopo essere entrate nel ribosoma della cellula portatrice. Lì si svolge anche il processo di sintesi di strutture come nucleasi, ATPasi, lisozima, capside, processo di coda e persino DNA polimerasi. Il processo di replicazione procede secondo un meccanismo semiconservativo e viene effettuato solo in presenza di una polimerasi. Le proteine tardive si formano dopo il completamento dei processi di replicazione dell'acido desossiribonucleico. Successivamente, inizia la fase finale del ciclo, in cui avviene la maturazione dei fagi. Può anche combinarsi con il guscio proteico e formare particelle mature pronte per l'infezione.
Cicli di vita
Indipendentemente dalla struttura del virus batteriofago, hanno tutti una caratteristica comune dei cicli vitali. In accordo con moderazione o virulenza, entrambi i tipi di organismi sono simili tra loro nelle fasi iniziali di influenza sulla cellula con lo stesso ciclo:
- il processo di adsorbimento dei fagi su un recettore specifico;
- iniettare acidi nucleici nella vittima;
- avvia il processo congiunto di replicazione degli acidi nucleici, sia fagici che batterici;
- processo di divisione cellulare;
- sviluppo per via lisogenica o litica.
Il batteriofago temperato mantiene la modalità profago, segue la via lisogenica. I rappresentanti virulenti si sviluppano secondo il modello litico, in cui esiste una serie di processi sequenziali:
- La direzione della sintesi dell'acido nucleico è determinata dagli enzimi fagici, che agiscono sull'apparato responsabile della sintesi proteica. Il parassita inizia l'inattivazione dell'RNA e del DNA appartenenti all'ospite e un'ulteriore azione enzimatica porta completamente alla sua scissione. La parte successiva del processo è la "subordinazione" dell'apparato cellulare per la sintesi proteica.
- Fago n. a. subisce la replicazione e determina la direzione della sintesi di nuovi gusci proteici. Il processo di formazione del lisozima è subordinato all'RNA fagico.
- Lisi cellulare: rottura cellulare causata dall'attività del lisozima. Viene rilasciato un numero enorme di nuovi fagi, che infetteranno ulteriormente gli organismi batterici.
Metodi di funzionamento
Virusi batteriofagi trovano la loro ampia applicazione nella terapia di tipo antibatterico, che funge da alternativa agli antibiotici. Tra gli organismi che possono essere applicabili, i più comunemente distinti sono: streptococco, stafilococco, klebsiella, coli, proteo, piobatteriofagi, poliproteine e dissenteria.
Tredici sostanze medicinali a base di fagi sono registrate e applicate nella pratica sul territorio della Federazione Russa per scopi medici. Di norma, tali metodi per combattere le infezioni vengono utilizzati quando la forma tradizionale di trattamento non porta a cambiamenti significativi, causati da una debole sensibilità dell'agente patogeno all'antibiotico stesso o da una completa resistenza. In pratica, l'uso dei batteriofagi porta ad un raggiungimento rapido e di alta qualità del successo sperato, ma ciò richiede la presenza di una membrana biologica ricoperta da uno strato di polisaccaridi, attraverso il quale gli antibiotici non possono penetrare.
Il tipo terapeutico di applicazione dei rappresentanti dei fagi non trova supporto in Occidente. Tuttavia, è spesso usato per combattere i batteri che causano intossicazioni alimentari. L'esperienza pluriennale nello studio dell'attività dei batteriofagi ci mostra che la presenza, ad esempio, del fago della dissenteria nello spazio comune di città e villaggi provoca l'esposizione dello spazio a misure preventive.
Gli ingegneri genetici sfruttano i batteriofagi come vettori per trasferire segmenti di DNA. E anche con la loro partecipazione avviene il trasferimento di informazioni genomichetra cellule batteriche interagenti.
