Այս հոդվածը, ինչպես 5-րդ դասարանի կենսաբանական զեկույցը բակտերիոֆագ վիրուսների մասին, կօգնի ընթերցողին սովորել հիմնական տեղեկություններ այս արտաբջջային կյանքի ձևերի մասին: Այստեղ մենք կդիտարկենք նրանց տաքսոնոմիական դիրքը, կառուցվածքի և կենսագործունեության առանձնահատկությունները, բակտերիաների հետ փոխազդեցության ժամանակ իրենց դրսևորումները և այլն:
Ներածություն
Բոլորը գիտեն, որ Երկիր մոլորակի վրա կյանքի միավորի համընդհանուր ներկայացուցիչը բջիջն է: Այնուամենայնիվ, տասնիններորդ և քսաներորդ դարերի շրջադարձը մի դարաշրջան էր, որի ընթացքում հայտնաբերվեցին մի շարք հիվանդություններ, որոնք ազդում են կենդանիների, բույսերի և նույնիսկ սնկերի վրա: Վերլուծելով այս երևույթը և հաշվի առնելով մարդու հիվանդությունների մասին ընդհանուր տեղեկատվությունը, գիտնականները հասկացան, որ կան օրգանիզմներ, որոնք կարող են ունենալ ոչ բջջային բնույթ։
Նման արարածները չափազանց փոքր են և, հետևաբար, կարող են անցնել ամենափոքր ֆիլտրով առանց կանգ առնելու այնտեղ, որտեղ նույնիսկ ամենափոքր բջիջը կարող է կանգ առնել: Սա հանգեցրեց վիրուսների հայտնաբերմանը:
Ընդհանուր տվյալներ
ԱռաջԴիտարկենք վիրուսների ներկայացուցիչներին՝ բակտերիոֆագներին, եկեք ծանոթանանք տաքսոնոմիական հիերարխիայի այս թագավորության մասին ընդհանուր տեղեկություններին։
Վիրուսի մասնիկն ունի ամենափոքր չափերը (20-300 նմ) և սիմետրիկ կառուցվածքը: Այն կառուցված է անընդհատ կրկնվող բաղադրիչներից։ Վիրուսային բնույթի բոլոր օրգանիզմները ՌՆԹ-ի կամ ԴՆԹ-ի բեկոր են՝ պարփակված հատուկ սպիտակուցային թաղանթում, որը կոչվում է կապսիդ: Նրանք չունեն ինքնուրույն գործելու և կենսական ակտիվություն պահպանելու ունակություն՝ գտնվելով մեկ այլ բջիջից դուրս։ Կենդանի էակների հատկությունների դրսևորումը նրանց բնորոշ է միայն մեկ այլ օրգանիզմ ներմուծվելուց հետո, մինչդեռ վիրուսն ինքը կօգտագործի իր գրաված բջջի ռեսուրսները՝ սեփական վիճակում կայունությունը պահպանելու համար: Այստեղից հետևում է, որ տաքսոնոմիայի այս տիրույթը ներկայացվում է որպես մակաբույծ, ներբջջային կյանքի ձև։ Կան վիրուսներ, որոնք ներխուժում են այն բջջի թաղանթների այն հատվածները, որտեղ նրանք զարգացել և ապրել են: Նման վայրերի շուրջ նրանք մեկ այլ պատյան են կազմում՝ ծածկելով կապսիդը։
Վիրուսները, որպես կանոն, կապ են ստեղծում այն բջջի մակերեսի հետ, որտեղ նրանք մակաբուծում են: Այնուհետև վիրուսը մտնում է ներսում և սկսում է փնտրել կոնկրետ կառուցվածք, որին կարող է հարվածել։ Օրինակ՝ հեպատիտի հարուցիչները գործում և ապրում են միայն լյարդի բջիջներում, մինչդեռ պարոտիդը փորձում է ներթափանցել պարոտիդային գեղձեր։
Վիրուսին պատկանող ԴՆԹ-ն (ՌՆԹ), երբ գտնվում է կրող բջիջում, սկսում է փոխազդել գենետիկական ժառանգականության ապարատի հետ, այնպես որ բջիջն ինքն է սկսում անվերահսկելի սինթեզի գործընթաց։սպիտակուցների հատուկ շարք, որոնք կոդավորված են հենց հարուցիչի նուկլեինաթթուում: Այնուհետև տեղի է ունենում վերարտադրություն, որն իրականացվում է անմիջապես բջջի կողմից, և այդպիսով սկսվում է նոր վիրուսային մասնիկի հավաքման գործընթացը։
Բակտերիոֆագ
Ովքե՞ր են բակտերիոֆագ վիրուսները: Սա Երկրի վրա կյանքի հատուկ ձև է, որն ընտրողաբար թափանցում է բակտերիաների բջիջներ: Ամենից հաճախ վերարտադրումը տեղի է ունենում հյուրընկալողի ներսում, և գործընթացն ինքնին հանգեցնում է լիզիսի: Հաշվի առնելով վիրուսների կառուցվածքը, օգտագործելով բակտերիոֆագների օրինակը, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ դրանք բաղկացած են սպիտակուցներից ձևավորված պատյաններից և ունեն ժառանգականությունը վերարտադրելու ապարատ՝ մեկ ՌՆԹ շղթայի կամ երկու ԴՆԹ շղթայի տեսքով: Բակտերիոֆագների ընդհանուր թիվը մոտավորապես համապատասխանում է բակտերիալ օրգանիզմների ընդհանուր թվին։ Այս վիրուսները ակտիվ մասնակցություն են ունենում բնության մեջ նյութերի և էներգիայի քիմիական շրջանառությանը։ Էվոլյուցիայի ընթացքում զարգացած կամ զարգացող բակտերիաների և մանրէների մեջ առաջացնել նշանների բազմաթիվ դրսևորումներ:
Հայտնաբերման պատմություն
Մանրէաբանության հետազոտող Ֆ. Թուորտը ստեղծել է վարակիչ հիվանդության նկարագրություն, որն առաջարկել է 1915 թվականին հրապարակված հոդվածում։ Այս հիվանդությունը ազդում էր ստաֆիլոկոկի վրա և կարող էր անցնել ցանկացած ֆիլտրի միջով, ինչպես նաև կարող էր տեղափոխվել մեկ բջջային գաղութից մյուսը:
F. D'Herelle, կանադացի մանրէաբան, 1917 թվականի սեպտեմբերին հայտնաբերել է բակտերիոֆագեր: Նրանց հայտնագործությունը կատարվել է անկախ Ֆ. Թուորոտի աշխատանքից։
1897 թվականին Ն. Ֆ. Գամալեան դարձավ լիզի ֆենոմենի դիտորդըբակտերիաներ, որոնք առաջացել են պատվաստանյութի գործընթացի ազդեցության տակ։
Բակտերիալ վիրուսները մակաբուծական բակտերիոֆագներ են, որոնք հսկայական դեր են խաղում վարակների պաթոգենեզում: Նրանք զբաղվում են բազմաթիվ հիվանդություններից օրգանիզմի բազմաբջիջ տիպի վերականգնմամբ, հետևաբար ձևավորում են իմունային համակարգի հատուկ տեսակ։ Դ'Հերելը սկզբում խոսեց այս մասին, իսկ ավելի ուշ այն վերածեց վարդապետության: Այս դիրքը գրավեց բազմաթիվ գիտնականների, ովքեր սկսեցին ուսումնասիրել այս տարածքը և փորձել գտնել այնպիսի հարցերի պատասխաններ, ինչպիսիք են՝ ինչպիսի՞ բջջային կառուցվածք (բյուրեղներ) ունեն բակտերիա-վիրուսային բակտերիոֆագները: Ի՞նչ գործընթացներ են նրանց ներսում, հետագա ճակատագիրն ու զարգացումը։ Այս ամենը և ավելին գրավել են բազմաթիվ հետազոտողների ուշադրությունը։
Իմաստ
Վիրուսների կառուցվածքը բակտերիոֆագի օրինակով մեզ շատ բան կարող է ասել, հատկապես այլ տեղեկությունների հետ փոխազդեցության համար, որոնք մարդը ունի դրանց մասին: Օրինակ, դրանք ենթադրաբար վիրուսի մասնիկների ամենահին ձևն են: Քանակական վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ նրանց բնակչությունն ունի ավելի քան 1030 մասնիկ:
Բնության մեջ դրանք կարելի է գտնել նույն վայրում, որտեղ ապրում են բակտերիաները, որոնց նկատմամբ նրանք կարող են զգայուն լինել: Քանի որ խնդրո առարկա օրգանիզմները որոշվում են ըստ իրենց բնակության վայրի, նրանց կողմից վարակված բակտերիաների նախասիրությունների, հետևում է, որ հողի մեջ ընկած բակտերիաները (ֆագերը) ապրելու են հողում: Որքան շատ միկրոօրգանիզմներ պարունակի ենթաշերտը, այնքան ավելի շատ անհրաժեշտ ֆագեր կան:
Իրականում յուրաքանչյուր բակտերիոֆագ մարմնավորում էգենետիկական շարժունակության հիմնական տարրական միավորներից մեկը։ Օգտագործելով տրանսդուկցիան՝ նրանք առաջացնում են նոր գեների առաջացում բակտերիաների ժառանգական նյութում։ Մոտավորապես 1024 բակտերիաների բջիջներ կարող են վարակվել վայրկյանում: Հարցին պատասխանելու այս ձևը, թե որ վիրուսներն են կոչվում բակտերիոֆագներ, բացահայտ ցույց է տալիս մեզ ընդհանուր կենսամիջավայրից բակտերիալ օրգանիզմների միջև ժառանգական տեղեկատվության բաշխման ուղիները:
Շենքի առանձնահատկություններ
Պատասխանելով այն հարցին, թե ինչ կառուցվածք ունի բակտերիոֆագ վիրուսը, կարող ենք եզրակացնել, որ դրանք կարելի է առանձնացնել ըստ քիմիական կառուցվածքի, նուկլեինաթթվի տեսակի (n.c.), մորֆոլոգիական տվյալների և բակտերիալ օրգանիզմների հետ փոխազդեցության ձևի։ Նման օրգանիզմի չափերը կարող են մի քանի հազար անգամ փոքր լինել, քան բուն մանրէաբանական բջիջը։ Ֆագերի բնորոշ ներկայացուցիչը ձևավորվում է գլխով և պոչով: Պոչի երկարությունը կարող է երկուսից չորս անգամ գերազանցել գլխի տրամագիծը, որն, ի դեպ, պարունակում է գենետիկական պոտենցիալ, որը ստացել է ԴՆԹ կամ ՌՆԹ շղթայի ձև։ Գոյություն ունի նաև ֆերմենտ՝ տրանսկրիպտազ, որը ընկղմված է ոչ ակտիվ վիճակում և շրջապատված է սպիտակուցների կամ լիպոպրոտեինների պատյանով։ Այն որոշում է գենոմի պահպանումը բջջի ներսում և կոչվում է կապսիդ։
Բակտերիոֆագ վիրուսի կառուցվածքային առանձնահատկությունները սահմանում են նրա պոչի հատվածը որպես սպիտակուցների խողովակ, որը ծառայում է որպես գլուխը կազմող կեղևի շարունակություն: ATPase-ը գտնվում է պոչի հիմքի շրջանում, որը վերականգնում է ներարկման գործընթացի վրա ծախսված էներգիայի պաշարները:գենետիկ նյութ.
Համակարգային տվյալներ
Բակտերիոֆագը վիրուս է, որը վարակում է բակտերիաները: Ահա թե ինչպես է այն դասակարգում տաքսոնոմիստը հիերարխիկ կարգի աղյուսակում. Այս գիտության մեջ նրանց կոչման շնորհումը պայմանավորված էր այդ օրգանիզմների հսկայական քանակի հայտնաբերմամբ։ Այս հարցերը ներկայումս լուծվում են ICTV-ի կողմից: Վիրուսների միջև տաքսոնների դասակարգման և բաշխման միջազգային ստանդարտների համաձայն՝ բակտերիոֆագները տարբերվում են իրենց պարունակած նուկլեինաթթվի տեսակով կամ մորֆոլոգիական առանձնահատկություններով:
Այսօր կարելի է առանձնացնել 20 ընտանիք, որոնցից միայն 2-ն են պատկանում ՌՆԹ պարունակող, իսկ 5-ը՝ պատյանով։ ԴՆԹ վիրուսներից միայն 2 ընտանիք ունի գենոմի միաշղթա: ԴՆԹ պարունակող 9 վիրուսներ (գենոմը մեզ հայտնվում է որպես դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի շրջանաձև մոլեկուլ), իսկ մյուս 9-ը՝ գծային պատկերով։ 9 ընտանիքները հատուկ են բակտերիաներին, իսկ մյուս 9-ը հատուկ են արխեային:
Ազդեցությունը բակտերիաների բջջի վրա
Բակտերիոֆագ վիրուսները, կախված բակտերիաների բջջի հետ փոխազդեցության բնույթից, կարող են տարբերվել վիրուլենտ և չափավոր տիպի ֆագերով: Առաջինները կարողանում են մեծացնել իրենց թիվը միայն լիտիկ ցիկլերի օգնությամբ։ Գործընթացները, որոնցում տեղի է ունենում վիրուլենտ ֆագի և բջջի փոխազդեցությունը, բաղկացած է կլանումից, բջջային կառուցվածքի մեջ ներթափանցումից, ֆագի տարրերի կենսասինթեզի և դրանց ֆունկցիոնալ վիճակի բերելու գործընթացներից, ինչպես նաև արտազատումից: բակտերիոֆագը տանտիրոջից։
Եկեք դիտարկենք բակտերիոֆագ վիրուսների նկարագրությունը՝ հիմնվելով բջիջում նրանց հետագա գործողությունների վրա:
Բակտերիաներն իրենց մակերեսին ունեն ֆագային հատուկ կառուցվածքներ՝ ներկայացված ընկալիչների տեսքով, որոնց, փաստորեն, կցված է բակտերիոֆագը։ Օգտագործելով պոչը, ֆագը իր ծայրում պարունակվող ֆերմենտների միջոցով ոչնչացնում է թաղանթը բջջի որոշակի վայրում։ Այնուհետև տեղի է ունենում դրա կծկում, որի արդյունքում ԴՆԹ-ն ներմուծվում է բջիջ: Բակտերիոֆագ վիրուսի «մարմինը» իր սպիտակուցային ծածկույթով մնում է դրսում։
Ֆագի կողմից կատարված ներարկումն առաջացնում է նյութափոխանակության բոլոր գործընթացների ամբողջական վերակառուցում: Ավարտվում է բակտերիալ սպիտակուցների, ինչպես նաև ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի սինթեզը, և բակտերիոֆագն ինքն է սկսում տրանսկրիպցիայի գործընթացը տրանսկրիպտազ կոչվող անձնական ֆերմենտի գործունեության շնորհիվ, որն ակտիվանում է միայն բակտերիաների բջիջ մտնելուց հետո:
Սուրհանդակային ՌՆԹ-ի և՛ վաղ, և՛ ուշ շղթաները սինթեզվում են այն բանից հետո, երբ դրանք մտնում են կրող բջիջի ռիբոսոմը: Այնտեղ տեղի է ունենում նաև այնպիսի կառուցվածքների սինթեզի պրոցեսը, ինչպիսիք են նուկլեազը, ATPase-ն, լիզոզիմը, կապսիդը, պոչի պրոցեսը և նույնիսկ ԴՆԹ պոլիմերազը։ Կրկնօրինակման գործընթացն ընթանում է կիսապահպանողական մեխանիզմով և իրականացվում է միայն պոլիմերազի առկայության դեպքում։ Ուշ սպիտակուցները ձևավորվում են դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի վերարտադրության գործընթացների ավարտից հետո։ Սրանից հետո սկսվում է ցիկլի վերջնական փուլը, որում տեղի է ունենում ֆագերի հասունացում։ Այն կարող է նաև միանալ սպիտակուցի կեղևի հետ և ձևավորել հասուն մասնիկներ, որոնք պատրաստ են վարակվելու:
Կյանքի ցիկլեր
Անկախ բակտերիոֆագ վիրուսի կառուցվածքից, նրանք բոլորն ունեն կյանքի ցիկլերի ընդհանուր բնութագիրը: Չափավորության կամ վիրուլենտության համաձայն՝ օրգանիզմների երկու տեսակներն էլ նման են միմյանց նույն ցիկլով բջջի վրա ազդեցության սկզբնական փուլերում՝
- ֆագերի կլանման գործընթացը կոնկրետ ընկալիչի վրա;
- նուկլեինաթթուների ներարկում զոհին;
- սկսում է նուկլեինաթթուների՝ և՛ ֆագերի, և՛ բակտերիաների բազմացման համատեղ գործընթացը;
- բջջի բաժանման գործընթաց;
- զարգացում լիզոգեն կամ լիտիկ ճանապարհով:
Չափավոր բակտերիոֆագը պահպանում է պրոֆագի ռեժիմը, հետևում է լիզոգեն ճանապարհին: Վիրուլենտ ներկայացուցիչները զարգանում են լիտիկ մոդելի համաձայն, որում կա մի շարք հաջորդական գործընթացներ՝
- Նուկլեինաթթվի սինթեզի ուղղությունը սահմանվում է ֆագային ֆերմենտների միջոցով, որոնք ազդում են սպիտակուցի սինթեզի համար պատասխանատու ապարատի վրա: Մակաբույծը սկսում է հյուրընկալողին պատկանող ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի ապաակտիվացումը, և հետագա ֆերմենտային գործողությունն ամբողջությամբ հանգեցնում է նրա պառակտմանը: Գործընթացի հաջորդ մասը բջջային ապարատի «ենթակայությունն» է սպիտակուցի սինթեզի համար։
- Ֆագ n. to. ենթարկվում է վերարտադրության և որոշում է նոր սպիտակուցային թաղանթների սինթեզի ուղղությունը: Լիզոզիմի ձևավորման գործընթացը ենթարկվում է ֆագի ՌՆԹ-ին:
- Բջջային լիզում. բջիջների պատռում, որը առաջանում է լիզոզիմի ակտիվության պատճառով: Հսկայական թվով նոր ֆագեր են արձակվում, որոնք հետագայում կվարակեն բակտերիալ օրգանիզմները։
գործողության եղանակներ
ՎիրուսներԲակտերիոֆագները լայն կիրառություն են գտնում հակաբակտերիալ տիպի թերապիայի մեջ, որը ծառայում է որպես հակաբիոտիկների այլընտրանք: Օրգանիզմների շարքում, որոնք կարող են կիրառելի, առավել հաճախ առանձնանում են ստրեպտոկոկային, ստաֆիլոկոկային, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriophages, polyproteins և դիզենտերիա:
:
Ֆագերի վրա հիմնված տասներեք բուժիչ նյութեր գրանցված և գործնականում կիրառվում են Ռուսաստանի Դաշնության տարածքում բժշկական նպատակներով: Որպես կանոն, վարակների դեմ պայքարի նման մեթոդները օգտագործվում են, երբ բուժման ավանդական ձևը չի հանգեցնում էական փոփոխությունների, ինչը պայմանավորված է պաթոգենների թույլ զգայունությամբ հակաբիոտիկի նկատմամբ կամ ամբողջական դիմադրությամբ: Գործնականում բակտերիոֆագների օգտագործումը հանգեցնում է ցանկալի հաջողության արագ և որակյալ նվաճմանը, սակայն դրա համար անհրաժեշտ է պոլիսախարիդների շերտով պատված կենսաբանական թաղանթի առկայությունը, որի միջով հակաբիոտիկները չեն կարող թափանցել։
:
Ֆագերի ներկայացուցիչների կիրառման թերապևտիկ տեսակը աջակցություն չի գտնում Արևմուտքում: Այնուամենայնիվ, այն հաճախ օգտագործվում է սննդային թունավորում առաջացնող բակտերիաների դեմ պայքարելու համար: Բակտերիոֆագների գործունեության ուսումնասիրության բազմամյա փորձը մեզ ցույց է տալիս, որ, օրինակ, դիզենտերիա ֆագի առկայությունը քաղաքների և գյուղերի ընդհանուր տարածության մեջ առաջացնում է տարածության ենթարկում կանխարգելիչ միջոցառումների:
:
Գենետիկ ինժեներները օգտագործում են բակտերիոֆագները որպես վեկտորներ ԴՆԹ-ի հատվածները փոխանցելու համար: Եվ նաև նրանց մասնակցությամբ տեղի է ունենում գենոմային տեղեկատվության փոխանցումփոխազդող բակտերիաների բջիջների միջև։
