Artikel ini, seperti laporan biologi gred 5 tentang virus bakteriofaj, akan membantu pembaca mempelajari maklumat asas tentang bentuk hidupan ekstraselular ini. Di sini kita akan mempertimbangkan lokasi taksonomi mereka, ciri struktur dan aktiviti kehidupan, manifestasi diri mereka apabila berinteraksi dengan bakteria, dsb.
Pengenalan
Semua orang tahu bahawa wakil sejagat bagi satu unit kehidupan di planet Bumi ialah sel. Walau bagaimanapun, giliran antara abad kesembilan belas dan kedua puluh adalah era di mana beberapa penyakit ditemui yang menjejaskan haiwan, tumbuhan, dan juga kulat. Menganalisis fenomena ini dan mengambil kira maklumat umum tentang penyakit manusia, saintis menyedari bahawa terdapat organisma yang boleh bersifat bukan selular.
Makhluk sebegitu sangat kecil, dan oleh itu boleh melalui penapis terkecil tanpa berhenti di mana sel terkecil pun boleh berhenti. Ini membawa kepada penemuan virus.
Data umum
Sebelum inipertimbangkan wakil virus - bacteriophages - mari kita berkenalan dengan maklumat umum tentang kerajaan hierarki taksonomi ini.
Zarah virus mempunyai dimensi terkecil (20-300 nm) dan penstrukturan simetri. Ia dibina daripada komponen yang sentiasa berulang. Semua organisma yang bersifat virus adalah serpihan RNA atau DNA, yang disertakan dalam cangkerang protein khas yang dipanggil kapsid. Mereka tidak mempunyai keupayaan untuk berfungsi secara bebas dan mengekalkan aktiviti penting, berada di luar sel lain. Manifestasi sifat makhluk hidup adalah wujud di dalamnya hanya selepas diperkenalkan ke dalam organisma lain, manakala virus itu sendiri akan menggunakan sumber sel yang telah ditangkap untuk mengekalkan kestabilan dalam keadaannya sendiri. Ia berikutan bahawa domain taksonomi ini dibentangkan sebagai parasit, bentuk hidupan intrasel. Terdapat virus yang menyerang bahagian membran sel di mana ia berkembang dan hidup. Ia membentuk cangkerang lain di sekeliling tempat tersebut, meliputi kapsid.
Sebagai peraturan, virus membentuk ikatan dengan permukaan sel di mana ia menjadi parasit. Kemudian virus itu masuk ke dalam dan mula mencari struktur tertentu yang boleh terkena. Contohnya, agen penyebab hepatitis berfungsi dan hanya hidup dalam unit sel hati, manakala beguk cuba menembusi kelenjar parotid.
DNA (RNA) kepunyaan virus, sebaik berada di dalam sel pembawa, mula berinteraksi dengan radas keturunan genetik supaya sel itu sendiri memulakan proses sintesis yang tidak terkawalsiri protein tertentu yang dikodkan dalam asid nukleik patogen itu sendiri. Seterusnya, replikasi berlaku, yang dijalankan secara langsung oleh sel itu sendiri, dan dengan itu proses memasang zarah virus baharu bermula.
Bacteriophage
Siapakah virus bacteriophage? Ini adalah satu bentuk kehidupan istimewa di Bumi yang secara selektif menembusi sel bakteria. Pembiakan paling kerap berlaku dalam perumah, dan proses itu sendiri membawa kepada lisis. Memandangkan struktur virus menggunakan contoh bacteriophages, kita boleh membuat kesimpulan bahawa ia terdiri daripada cangkang yang dibentuk oleh protein dan mempunyai alat untuk membiak keturunan dalam bentuk satu rantai RNA atau dua rantai DNA. Jumlah bilangan bakteriaofaj lebih kurang sepadan dengan jumlah bilangan organisma bakteria. Virus ini mengambil bahagian aktif dalam peredaran kimia bahan dan tenaga dalam alam semula jadi. Menyebabkan banyak manifestasi tanda dalam bakteria dan mikrob berkembang atau berkembang dalam perjalanan evolusi.
Sejarah penemuan
Pengkaji Bakteriologi F. Twort mencipta penerangan tentang penyakit berjangkit, yang dicadangkannya dalam artikel yang diterbitkan pada tahun 1915. Penyakit ini menjejaskan staphylococci dan boleh melalui mana-mana penapis, dan juga boleh diangkut dari satu koloni sel kepada yang lain.
F. D'Herelle, seorang ahli mikrobiologi kelahiran Kanada, menemui bakteriofaj pada September 1917. Penemuan mereka dibuat secara bebas daripada karya F. Tworot.
Pada tahun 1897, N. F. Gamaleya menjadi pemerhati fenomena lisisbakteria yang berlaku di bawah pengaruh proses ejen cantuman.
Virus bakteria ialah bakteria parasit yang memainkan peranan besar dalam patogenesis jangkitan. Mereka terlibat dalam memastikan pemulihan jenis organisma multiselular daripada banyak penyakit, dan oleh itu membentuk jenis sistem imun tertentu. D'Herelle mula-mula bercakap tentang ini, dan kemudian mengembangkannya menjadi doktrin. Kedudukan ini menarik ramai saintis yang mula meneroka kawasan ini dan cuba mencari jawapan kepada soalan-soalan seperti: apakah jenis struktur selular (kristal) yang ada pada bakteria-virus bacteriophages? Apakah proses di dalam diri mereka, nasib dan perkembangan selanjutnya? Semua ini dan banyak lagi telah menarik perhatian ramai penyelidik.
Maksud
Struktur virus pada contoh bakteriofaj boleh memberitahu kita banyak perkara, terutamanya untuk interaksi dengan maklumat lain yang dimiliki seseorang tentang mereka. Sebagai contoh, mereka sepatutnya merupakan bentuk zarah virus yang paling kuno. Analisis kuantitatif menunjukkan kepada kita bahawa populasi mereka mempunyai lebih daripada 1030 zarah.
Secara semula jadi, ia boleh ditemui di tempat yang sama di mana bakteria hidup, di mana ia boleh menjadi sensitif. Memandangkan organisma yang dimaksudkan ditakrifkan oleh habitatnya, oleh keutamaan bakteria yang dijangkiti, ia berikutan bahawa bakteria tanah (phages) yang melisiskan akan hidup di dalam tanah. Lebih banyak mikroorganisma yang terkandung dalam substrat, lebih banyak faj yang diperlukan.
Pada hakikatnya, setiap bakteriofaj merangkumisalah satu unit unsur asas mobiliti genetik. Menggunakan transduksi, mereka menyebabkan kemunculan gen baru dalam bahan keturunan bakteria. Kira-kira 1024 sel bakteria boleh dijangkiti sesaat. Bentuk menjawab soalan virus mana yang dipanggil bacteriophages ini secara terbuka menunjukkan kepada kita cara maklumat keturunan diedarkan antara organisma bakteria dari habitat biasa.
Ciri bangunan
Menjawab soalan tentang struktur apa yang dimiliki oleh virus bakteriofaj, kita boleh membuat kesimpulan bahawa ia boleh dibezakan mengikut struktur kimia, jenis asid nukleik (n.c.), data morfologi dan bentuk interaksi dengan organisma bakteria. Saiz organisma sedemikian boleh menjadi beberapa ribu kali lebih kecil daripada sel mikrob itu sendiri. Wakil tipikal fag dibentuk oleh kepala dan ekor. Panjang ekor boleh menjadi dua hingga empat kali diameter kepala, yang, dengan cara itu, menempatkan potensi genetik, yang telah mengambil bentuk rantai DNA atau RNA. Terdapat juga enzim - transkripase, direndam dalam keadaan tidak aktif dan dikelilingi oleh cangkerang protein atau lipoprotein. Ia menentukan penyimpanan genom di dalam sel dan dipanggil kapsid.
Ciri-ciri struktur virus bacteriophage mentakrifkan petak ekornya sebagai tiub protein, yang berfungsi sebagai kesinambungan cangkerang yang membentuk kepala. ATPase terletak di kawasan pangkal ekor, yang menjana semula sumber tenaga yang dibelanjakan untuk proses suntikan.bahan genetik.
Data sistematik
Bacteriophage ialah virus yang menjangkiti bakteria. Beginilah cara ahli taksonomi mengklasifikasikannya dalam jadual susunan hierarki. Pemberian gelaran kepada mereka dalam sains ini adalah disebabkan oleh penemuan sejumlah besar organisma ini. Isu-isu ini sedang ditangani oleh ICTV. Selaras dengan Piawaian Antarabangsa untuk pengelasan dan pengedaran taksa di kalangan virus, bakteriofaj dibezakan mengikut jenis asid nukleik yang dikandungnya atau ciri morfologi.
Hari ini, 20 keluarga boleh dibezakan, antaranya hanya 2 tergolong dalam RNA dan 5 dengan cangkerang. Di antara virus DNA, hanya 2 keluarga yang mempunyai bentuk genom untai tunggal. 9 virus yang mengandungi DNA (genom kelihatan kepada kita sebagai molekul pekeliling asid deoksiribonukleik) dan 9 lagi dengan angka linear. 9 keluarga khusus untuk bakteria, dan 9 lagi khusus untuk archaea.
Pengaruh pada sel bakteria
Virus Bacteriophage, bergantung pada sifat interaksi dengan sel bakteria, boleh berbeza dalam fag jenis virulen dan sederhana. Yang pertama dapat meningkatkan bilangan mereka hanya dengan bantuan kitaran litik. Proses di mana interaksi fag ganas dan sel berlaku, terdiri daripada penjerapan pada permukaan sel, penembusan ke dalam struktur sel, proses untuk biosintesis unsur fag dan membawanya ke dalam keadaan berfungsi, serta pembebasan bakteriofaj daripada perumah.
Mari kita pertimbangkan penerangan tentang virus bakteriofaj berdasarkan tindakan selanjutnya mereka dalam sel.
Bakteria mempunyai struktur khusus fag khas pada permukaannya, dibentangkan dalam bentuk reseptor, yang sebenarnya, bakteriofaj itu melekat. Menggunakan ekor, fag, melalui enzim yang terkandung di hujungnya, memusnahkan membran di lokasi tertentu sel. Selanjutnya, penguncupannya berlaku, akibatnya DNA dimasukkan ke dalam sel. "Badan" virus bacteriophage dengan lapisan proteinnya kekal di luar.
Suntikan yang dibuat oleh fag menyebabkan penstrukturan semula lengkap semua proses metabolik. Sintesis protein bakteria, serta RNA dan DNA, selesai, dan bacteriophage itu sendiri memulakan proses transkripsi berkat aktiviti enzim peribadi yang dipanggil transcriptase, yang diaktifkan hanya selepas memasuki sel bakteria.
Kedua-dua rantai awal dan akhir RNA messenger disintesis selepas ia memasuki ribosom sel pembawa. Proses sintesis struktur seperti nuklease, ATPase, lisozim, kapsid, proses ekor dan juga polimerase DNA juga berlaku di sana. Proses replikasi berjalan mengikut mekanisme separa konservatif dan dijalankan hanya dengan kehadiran polimerase. Protein lewat terbentuk selepas selesainya proses replikasi asid deoksiribonukleik. Selepas ini, peringkat akhir kitaran bermula, di mana kematangan phage berlaku. Ia juga boleh bergabung dengan cangkerang protein dan membentuk zarah matang sedia untuk dijangkiti.
Putaran kehidupan
Tanpa mengira struktur virus bakteriofaj, mereka semua mempunyai ciri umum kitaran hidup. Selaras dengan kesederhanaan atau virulensi, kedua-dua jenis organisma adalah serupa antara satu sama lain pada peringkat awal pengaruh pada sel dengan kitaran yang sama:
- proses penjerapan faj pada reseptor tertentu;
- menyuntik asid nukleik ke dalam mangsa;
- memulakan proses bersama replikasi asid nukleik, kedua-dua fag dan bakteria;
- proses pembahagian sel;
- pembangunan dengan cara lisogenik atau litik.
Bakteriofaj sederhana mengekalkan mod profaj, mengikut laluan lisogenik. Wakil ganas berkembang mengikut model litik, di mana terdapat satu siri proses berurutan:
- Arah sintesis asid nukleik ditetapkan oleh enzim fag, yang menjejaskan radas yang bertanggungjawab untuk sintesis protein. Parasit memulakan penyahaktifan RNA dan DNA kepunyaan tuan rumah, dan tindakan enzimatik selanjutnya sepenuhnya membawa kepada pembelahannya. Bahagian seterusnya proses ialah "subordination" radas selular untuk sintesis protein.
- Faj n. mengalami replikasi dan menentukan arah sintesis cangkerang protein baru. Proses pembentukan lisozim adalah bawahan kepada RNA fag.
- Lisis sel: Pecah sel disebabkan oleh aktiviti lisozim. Sebilangan besar fag baharu dilepaskan, yang akan menjangkiti organisma bakteria lagi.
Kaedah operasi
Virusbacteriophages menemui aplikasinya yang meluas dalam terapi jenis antibakteria, yang berfungsi sebagai alternatif kepada antibiotik. Antara organisma yang boleh digunakan, yang paling biasa dibezakan ialah: streptokokus, staphylococcal, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriophages, poliprotein dan disentri.
Tiga belas bahan ubatan berdasarkan phages didaftarkan dan digunakan dalam amalan di wilayah Persekutuan Rusia untuk tujuan perubatan. Sebagai peraturan, kaedah memerangi jangkitan sedemikian digunakan apabila bentuk rawatan tradisional tidak membawa kepada perubahan ketara, yang disebabkan oleh sensitiviti patogen yang lemah terhadap antibiotik itu sendiri atau rintangan lengkap. Dalam praktiknya, penggunaan bakteriofaj membawa kepada pencapaian yang cepat dan berkualiti tinggi bagi kejayaan yang diingini, tetapi ini memerlukan kehadiran membran biologi yang ditutupi dengan lapisan polisakarida, yang melaluinya antibiotik tidak dapat menembusi.
Jenis terapeutik penggunaan wakil phage tidak mendapat sokongan di Barat. Walau bagaimanapun, ia sering digunakan untuk melawan bakteria yang menyebabkan keracunan makanan. Pengalaman bertahun-tahun dalam mengkaji aktiviti bakteriofaj menunjukkan kepada kita bahawa kehadiran, sebagai contoh, fag disentri di ruang bersama bandar dan kampung menyebabkan pendedahan ruang kepada langkah pencegahan.
Jurutera genetik mengeksploitasi bakteriofaj sebagai vektor untuk memindahkan segmen DNA. Dan juga dengan penyertaan mereka, pemindahan maklumat genomik berlakuantara sel bakteria yang berinteraksi.
