Bakteriofagai yra virusai kad užkrėsti bakterijos ir daugintis procese. Kiekvienai bakterijai taip pat yra specifinis bakteriofagas. Bakteriofagai naudojami medicinoje ir genetinė inžinerija.
Kas yra bakteriofagai?
Bakteriofagai atstovauja grupei virusai kad užkrėsti bakterijos ir archėjos (pirmykštės bakterijos). Tai darydami jie toliau dauginasi, naikindami bakteriją. Kiekvienai bakterijai yra specialus bakteriofagas pagal užrakto ir rakto principą. Bakteriofagai, pagal tradicinį apibrėžimą, kaip ir visi virusainėra gyvi organizmai. Jų reprodukcija priklauso nuo šeimininko. Jokie biocheminiai procesai nevyksta už šeimininko ribų. Fagai naudoja fermentai (enzimai) savo šeimininko šiam tikslui. Bakteriofagai susideda tik iš DNR arba RNR, kurias supa baltymų sluoksnis. Tačiau didžioji dauguma fagų turi genetinę medžiagą DNR. Pirmą kartą fagus 1917 m. Aprašė kanadiečių biologas Félixas Hubertas d'Hérelle'as. Įvairių fagų struktūra skiriasi. Iš esmės bakteriofagai susideda iš kelių komponentų. Daugiausia buvo tiriama vadinamųjų T-fagų struktūra, kuri, be kita ko, taip pat užkrėtė Escherichia coli bakteriją. T fagai susideda iš daugiakampio vadovas, kuris yra sujungtas per a kaklas į pailgą įpurškimo kanalą (įpurškimo aparatą). Po injekcijos aparatu yra pagrindo plokštė su uodegos pluoštu ir smaigaliais. The vadovas yra kapsidė, kurioje yra nukleino rūgšties. Kapsidas, injekcijos kanalas ir pagrindo plokštė pagaminti iš baltymų. Uodegos pluoštas ir smaigaliai padeda įtvirtinti fagą prie bakterijos ląstelės sienelės.
Atsiradimas, paplitimas ir savybės
Bakteriofagai yra visuotinai pasiskirstę. Maždaug 10 iki 30 bakteriofagų galios yra jūros vanduo. Kiekvienai bakterijai taip pat yra atitinkamas fagas. Bakteriofagų dauginimąsi galima suskirstyti į penkias fazes. Pirma, fagas absorbuojamas ties tam tikru ląstelės sienelės receptoriumi. Uodegos gijų galai tvirtinasi prie ląstelės paviršiaus. Kitame etape fagas suleidžia savo DNR ar RNR į bakteriją. Taip ant bakterijos paviršiaus lieka tušti baltymų apvalkalai. Trečioji fazė vadinama latentine faze, kurios metu negalima aptikti nė vieno fago. Latentinės fazės metu, kuris trunka kelias valandas, pradedama virsti viruso MRN ir replikuotis į viruso nukleino rūgštį. Vadinamojoje gamybos fazėje virusinė baltymai yra gaminami. Tada sekančioje brandinimo fazėje surenkami atskiri virusiniai komponentai. Užbaigus viruso gamybą, a lizocimas pagaminta pertvarkytos bakterinės ląstelės, ištirpdo bakteriją ir išskiria susidariusius fagus.
Reikšmė ir funkcija
Šiandien bakteriofagai jau yra plačiai naudojami daugelyje sričių. Ypatingos taikymo sritys atveriamos medicinoje, biologijoje ar žemės ūkio inžinerijoje. Medicinoje bakteriofagai naudojami bakterijų padermėms aptikti dėl jų specifiškumo tam tikriems bakterijos. Ši taikymo sritis vadinama lizotipija. Šiuo metu vyksta intensyvūs tyrimai siekiant kovoti su bakterijomis, naudojant infekcijų bakteriofagus. Ypač susidarius įspūdžiui apie vis didėjantį antibiotikas atsparių bakterijų padermių, ši tyrimų sritis tampa vis svarbesnė. Tačiau žemas fagų stabilumas organizme yra problemiškas. Juos iškart pašalina paties kūno fagocitai. Iš esmės šią galimą taikymą jau svarstė Félixas Hubertas d'Hérelle'as. Tačiau atradus ir įvedus antibiotikai, šios galimos taikymo tyrimų rezultatai buvo visiškai pamiršti. Tačiau 1934 m. D'Hérelle įkurtas Eliavos fagų tyrimų institutas vis dar veikia Tbilisyje, Gruzijoje. Kartu su Ludwiko Hirszfeldo imunologijos ir eksperimentų institutu Terapija Vroclave, Lenkijoje, šiandien ten atliekami alternatyvių kovos būdų tyrimai antibiotikas- atsparios bakterijos, naudojant fagus. Fagai maisto pramonėje taip pat naudojami įvairiais būdais. Pavyzdžiui, sūrio ar dešros pakuotėse naudojami įvairūs fagų purškalai, apsaugantys nuo bakterijų. Genetinė inžinerija taip pat yra pagrindinė taikymo sritis. Pavyzdžiui, šiandien fagai naudojami kaip tam tikrų genų vektoriai ir įvedami į bakterijas. Naudojant šį metodą, insulinas- galėtų būti gaminamos Escherichia coli bakterijų padermės. Šie vektoriai taip pat tampa vis svarbesni kitų veikliųjų medžiagų gamybai. Be to, jie gali būti naudojami iš dalies kovojant su genetiniais defektais.
Ligos ir sutrikimai
Tačiau bakteriofagai rodo ne tik teigiamą poveikį. Kai kurie rimti užkrečiamos ligos prasiveržti tik dalyvaujant fagams. Pavyzdžiui, difterija sukelia bakterija Corynebacterium diphtheriae. Tačiau liga gali prasiveržti tik tuo atveju, jei Corynebacterium diphtheriae taip pat yra užkrėsti bakteriofagais. Užsikrėtus fagais, šios bakterijos gamina būdingą toksiną, sukeliantį sunkius, kartais gyvybei pavojingus simptomus. Liga prasideda tokiais požymiais kaip pasunkėjęs rijimas, vangumas, pykinimas ir pilvo skausmas. Ant tonzilių atsiranda balta danga, kurios kvapas yra nemalonus. Tokios komplikacijos kaip plaučių uždegimas or miokarditas yra dažni ir gali būti mirtini. Kita bakteriofagų sukelta liga yra Scarlet karščiavimas. Skaisčiai raudona spalva karščiavimas sukelia streptokokai užkrėsti bakteriofagais. Per šią infekciją bakterijos gamina ypač klastingą toksiną. Sunkūs ligos požymiai pasireiškia šaltkrėtis, karščiavimas, vėmimas ir faringitas. Iš pradžių kalba yra baltai padengtas, bet po kelių dienų avietė tampa raudona. A odos bėrimas taip pat pasitaiko. Jei bakterija nebūtų užkrėsta bakteriofagais, tai būtų tik vadovauti į nekenksmingą tonzilitas. Choleros taip pat sukelia bakteriofagais užkrėstos bakterijos, vadinamos Vibrio cholerae.
