Ushbu maqola bakteriofag viruslari haqidagi 5-sinf biologiya hisoboti kabi oʻquvchiga hujayradan tashqari hayot shakllari haqida asosiy maʼlumotlarni oʻrganishga yordam beradi. Bu erda biz ularning taksonomik joylashuvi, tuzilishi va hayotiy faoliyatining xususiyatlari, bakteriyalar bilan o'zaro ta'sir qilishda namoyon bo'lishi va hokazolarni ko'rib chiqamiz.
Kirish
Yer sayyorasidagi hayot birligining universal vakili hujayra ekanligini hamma biladi. Biroq, o'n to'qqizinchi va yigirmanchi asrlar orasidagi burilish hayvonlar, o'simliklar va hatto qo'ziqorinlarga ta'sir qiladigan bir qator kasalliklar aniqlangan davr edi. Ushbu hodisani tahlil qilib, inson kasalliklari haqida umumiy ma'lumotni hisobga olgan holda, olimlar hujayrali bo'lmagan tabiatga ega bo'lishi mumkin bo'lgan organizmlar mavjudligini tushunishdi.
Bunday mavjudotlar nihoyatda kichik va shuning uchun hatto eng kichik hujayra ham toʻxtab turishi mumkin boʻlgan joyda toʻxtovsiz eng kichik filtrdan oʻtishga qodir. Bu viruslarning topilishiga olib keldi.
Umumiy ma'lumotlar
Oldinviruslar vakillari - bakteriofaglarni ko'rib chiqing - keling, taksonomik ierarxiyaning ushbu qirolligi haqida umumiy ma'lumotlar bilan tanishamiz.
Virus zarrachasi eng kichik oʻlchamlarga (20-300 nm) va simmetrik tuzilishga ega. U doimo takrorlanadigan komponentlardan qurilgan. Virusli tabiatning barcha organizmlari RNK yoki DNKning bir bo'lagi bo'lib, kapsid deb ataladigan maxsus oqsil qobig'i bilan o'ralgan. Ular boshqa hujayradan tashqarida bo'lgan holda, mustaqil ishlash va hayotiy faoliyatni saqlab qolish qobiliyatiga ega emaslar. Tirik mavjudotlarning xususiyatlarining namoyon bo'lishi ularga boshqa organizmga kiritilgandan keyingina xosdir, virusning o'zi esa o'z holatida barqarorlikni saqlash uchun tutgan hujayraning resurslaridan foydalanadi. Bundan kelib chiqadiki, bu taksonomiya sohasi parazitar, hujayra ichidagi hayot shakli sifatida taqdim etiladi. Viruslar mavjud bo'lib, ular o'zlari ishlab chiqqan va yashagan hujayra membranalarining bo'limlariga kirib boradi. Ular bunday joylar atrofida boshqa qobiq hosil qilib, kapsidni qoplaydi.
Qoida tariqasida, viruslar parazitlik qiladigan hujayra yuzasi bilan bog` hosil qiladi. Keyin virus ichkariga kiradi va u urishi mumkin bo'lgan ma'lum bir tuzilmani qidira boshlaydi. Misol uchun, gepatitning qo'zg'atuvchisi faqat jigarning hujayra bo'linmalarida ishlaydi va yashaydi, parotit esa parotid bezlari ichiga kirishga harakat qiladi.
Virusga tegishli DNK (RNK) tashuvchi hujayra ichiga kirib, genetik irsiyat apparati bilan oʻzaro taʼsir qila boshlaydi, shunda hujayraning oʻzi nazoratsiz sintez jarayonini boshlaydi.patogenning nuklein kislotasida kodlangan oqsillarning o'ziga xos seriyasi. Keyinchalik, replikatsiya sodir bo'ladi, bu to'g'ridan-to'g'ri hujayraning o'zi tomonidan amalga oshiriladi va shu bilan yangi virus zarrasini yig'ish jarayoni boshlanadi.
Bakteriofag
Bakteriofag viruslari kimlar? Bu bakteriya hujayralariga tanlab kirib boradigan Yerdagi hayotning maxsus shakli. Ko'payish ko'pincha uy egasi ichida sodir bo'ladi va jarayonning o'zi lizizga olib keladi. Bakteriofaglar misolida viruslarning tuzilishini ko'rib chiqsak, ular oqsillardan hosil bo'lgan qobiqlardan iborat va bitta RNK zanjiri yoki ikkita DNK zanjiri shaklida irsiyatni ko'paytirish apparatiga ega degan xulosaga kelishimiz mumkin. Bakteriofaglarning umumiy soni taxminan bakterial organizmlarning umumiy soniga to'g'ri keladi. Bu viruslar tabiatdagi moddalar va energiyaning kimyoviy aylanishida faol ishtirok etadi. Evolyutsiya jarayonida rivojlangan yoki rivojlanayotgan bakteriya va mikroblarda ko'plab belgilarning namoyon bo'lishiga sabab bo'ladi.
Kashfiyot tarixi
Bakteriologiya tadqiqotchisi F. Tvort 1915 yilda chop etilgan maqolasida taklif qilgan yuqumli kasallikning tavsifini yaratdi. Bu kasallik stafilokokklarga ta'sir qilgan va har qanday filtrlardan o'tishi va bir hujayra koloniyasidan boshqasiga o'tishi ham mumkin edi.
Kanadalik mikrobiolog F. D'Herelle 1917-yil sentabrda bakteriofaglarni topdi. Ularning kashfiyoti F. Tworot ishidan mustaqil ravishda amalga oshirildi.
1897 yilda N. F. Gamaleya lizis hodisasining kuzatuvchisiga aylandi.payvandlash agenti jarayoni ta'sirida davom etgan bakteriyalar.
Bakterial viruslar parazitar bakteriofaglar bo'lib, infektsiyalar patogenezida katta rol o'ynaydi. Ular organizmning ko'p hujayrali turini ko'plab kasalliklardan tiklashni ta'minlash bilan shug'ullanadi va shuning uchun immunitet tizimining o'ziga xos turini hosil qiladi. D'Herelle dastlab bu haqda gapirdi va keyinchalik uni ta'limotga aylantirdi. Ushbu pozitsiya ko'plab olimlarni o'ziga jalb qildi, ular ushbu sohani o'rganishni boshladilar va savollarga javob topishga harakat qildilar: bakteriofaglar - viruslar qanday hujayrali tuzilishga (kristallarga) ega? Ularning ichidagi jarayonlar, ularning keyingi taqdiri va rivojlanishi qanday? Bularning barchasi va boshqalar ko'plab tadqiqotchilarning e'tiborini tortdi.
Manosi
Bakteriofag misolida viruslarning tuzilishi bizga ko'p narsalarni aytib berishi mumkin, ayniqsa odam ular haqidagi boshqa ma'lumotlar bilan o'zaro ta'sir qilish uchun. Masalan, ular go'yoki virus zarralarining eng qadimiy shaklidir. Miqdoriy tahlil shuni ko'rsatadiki, ularning populyatsiyasida 1030 dan ortiq zarrachalar mavjud.
Tabiatda ular sezgir bo'lishi mumkin bo'lgan bakteriyalar yashaydigan joyda topilishi mumkin. Ko'rib chiqilayotgan organizmlar yashash muhiti, ular yuqtirgan bakteriyalarning afzalliklari bilan aniqlanganligi sababli, tuproqda lizinglovchi tuproq bakteriyalari (faglar) yashaydi. Substrat qancha ko'p mikroorganizmlarni o'z ichiga olsa, shunchalik zarur faglar mavjud.
Haqiqatda har bir bakteriofag gavdalanadigenetik harakatchanlikning asosiy elementar birliklaridan biri. Transduksiyadan foydalanib, ular bakteriyaning irsiy materialida yangi genlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Bir soniyada taxminan 1024 bakterial hujayra yuqtirilishi mumkin. Qaysi viruslar bakteriofaglar deb ataladigan savolga javob berishning bu shakli bizga umumiy yashash joyidagi bakterial organizmlar oʻrtasida irsiy maʼlumotlarning qanday taqsimlanishini ochiq koʻrsatib beradi.
Qurilish xususiyatlari
Bakteriofag virusi qanday tuzilishga ega degan savolga javob berib, ularni kimyoviy tuzilishga, nuklein kislota turiga (n.c.), morfologik ma'lumotlarga va bakterial organizmlar bilan o'zaro ta'sir qilish shakliga ko'ra ajratish mumkin degan xulosaga kelish mumkin. Bunday organizmning hajmi mikrob hujayrasining o'zidan bir necha ming marta kichik bo'lishi mumkin. Faglarning tipik vakili bosh va dumdan hosil bo'ladi. Quyruqning uzunligi boshning diametridan ikki-to'rt baravar ko'p bo'lishi mumkin, bu, aytmoqchi, DNK yoki RNK zanjiri shaklini olgan genetik potentsialni o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, faol bo'lmagan holatga tushib qolgan va oqsillar yoki lipoproteinlar qobig'i bilan o'ralgan ferment - transkriptaza mavjud. U hujayra ichidagi genomning saqlanishini aniqlaydi va kapsid deb ataladi.
Bakteriofag virusining strukturaviy xususiyatlari uning quyruq qismini oqsillar naychasi sifatida belgilaydi, bu boshni tashkil etuvchi qobiqning davomi bo'lib xizmat qiladi. ATPaz quyruq bazasi hududida joylashgan bo'lib, u in'ektsiya jarayoniga sarflangan energiya resurslarini qayta tiklaydi.genetik material.
Tizimli ma'lumotlar
Bakteriofag - bakteriyalarni yuqtiruvchi virus. Taksonomist uni ierarxik tartib jadvalida shunday tasniflaydi. Ushbu fanda ularga nom berilishi bu organizmlarning juda ko'p miqdorini kashf qilish bilan bog'liq edi. Hozirda bu masalalar ICTV tomonidan hal qilinmoqda. Viruslar oʻrtasida taksonlarni tasniflash va taqsimlash boʻyicha xalqaro standartlarga muvofiq, bakteriofaglar tarkibida mavjud boʻlgan nuklein kislota turi yoki morfologik xususiyatlari bilan ajralib turadi.
Bugungi kunda 20 ta oilani ajratib koʻrsatish mumkin, ulardan faqat 2 tasi RNK oʻz ichiga olgan va 5 tasi qobiqli oilaga tegishli. DNK viruslari orasida faqat 2 oilada genomning bir zanjirli shakli mavjud. DNKni o'z ichiga olgan 9 ta virus (genom bizga deoksiribonuklein kislotasining dumaloq molekulasi sifatida ko'rinadi) va boshqa 9 tasi chiziqli shaklga ega. 9 oila bakteriyalarga, qolgan 9 tasi esa arxeyalarga xosdir.
Bakteriya hujayralariga ta'siri
Bakteriofag viruslari bakterial hujayra bilan o'zaro ta'sir qilish xususiyatiga qarab, virulent va o'rtacha turdagi faglarda farq qilishi mumkin. Birinchisi o'z sonini faqat litik tsikllar yordamida ko'paytirishga qodir. Virulent fag va hujayraning o'zaro ta'siri sodir bo'ladigan jarayonlar hujayra yuzasida adsorbsiyadan, hujayra tuzilishiga kirishdan, fag elementlarining biosintezi va ularni funktsional holatga keltirish jarayonlaridan, shuningdek, ajralishdan iborat. xostdan bakteriofag.
Keling, bakteriofag viruslarining hujayradagi keyingi ta'siriga qarab tavsifini ko'rib chiqaylik.
Bakteriyalar yuzasida retseptorlar shaklida taqdim etilgan maxsus faglarga xos tuzilmalarga ega bo'lib, ularga bakteriofag biriktirilgan. Dumidan foydalanib, fag, uning oxirida joylashgan fermentlar yordamida hujayraning ma'lum bir joyidagi membranani yo'q qiladi. Keyinchalik, uning qisqarishi sodir bo'ladi, buning natijasida DNK hujayraga kiritiladi. Bakteriofag virusining "tanasi" oqsil qobig'i bilan tashqarida qoladi.
Fag tomonidan qilingan in'ektsiya barcha metabolik jarayonlarning to'liq qayta tuzilishiga olib keladi. Bakteriya oqsillari, shuningdek, RNK va DNK sintezi tugallanadi va bakteriofagning o'zi transkriptaza deb ataladigan shaxsiy fermentning faolligi tufayli transkripsiya jarayonini boshlaydi, u faqat bakteriya hujayrasiga kirgandan keyin faollashadi.
Xabarchi RNKning ham erta, ham kech zanjirlari tashuvchi hujayra ribosomasiga kirgandan keyin sintezlanadi. U erda nukleaza, ATPaz, lizozim, kapsid, quyruq jarayoni va hatto DNK polimeraza kabi tuzilmalarning sintezi jarayoni ham sodir bo'ladi. Replikatsiya jarayoni yarim konservativ mexanizm bo'yicha davom etadi va faqat polimeraza ishtirokida amalga oshiriladi. Kech oqsillar dezoksiribonuklein kislotaning replikatsiya jarayonlari tugagandan so'ng hosil bo'ladi. Shundan so'ng, tsiklning oxirgi bosqichi boshlanadi, unda faglarning kamolotga uchrashi sodir bo'ladi. Shuningdek, u oqsil qobig'i bilan birlashib, infektsiyaga tayyor bo'lgan etuk zarrachalarni hosil qilishi mumkin.
Hayot davrlari
Bakteriofag virusining tuzilishidan qat'i nazar, ularning barchasi hayot aylanishlarining umumiy xususiyatiga ega. Mo''tadillik yoki virulentlikka muvofiq, har ikkala turdagi organizmlar bir xil tsikl bilan hujayraga ta'sir qilishning dastlabki bosqichlarida bir-biriga o'xshashdir:
- ma'lum bir retseptorda fag adsorbsiyasi jarayoni;
- jabrlanuvchiga nuklein kislotalarni yuborish;
- nuklein kislotalarning ham fag, ham bakteriyalarning birgalikda replikatsiya jarayonini boshlaydi;
- hujayra boʻlinish jarayoni;
- lizogen yoki litik yoʻl bilan rivojlanish.
Moʻtadil bakteriofag profilaktika rejimini saqlaydi, lizogen yoʻldan boradi. Virulent vakillari litik modelga muvofiq rivojlanadi, unda bir qator ketma-ket jarayonlar mavjud:
- Nuklein kislotasi sintezi yoʻnalishi oqsil sintezi uchun masʼul boʻlgan apparatga taʼsir qiluvchi fag fermentlari tomonidan belgilanadi. Parazit xostga tegishli RNK va DNKning inaktivatsiyasini boshlaydi va keyingi fermentativ ta'sir butunlay uning bo'linishiga olib keladi. Jarayonning keyingi qismi oqsil sintezi uchun hujayra apparatining "bo'ysunishi" dir.
- Fage n. to. replikatsiyadan o'tadi va yangi oqsil qobig'ining sintezi yo'nalishini aniqlaydi. Lizozimning hosil bo'lish jarayoni fag RNK ga bo'ysunadi.
- Hujayra lizisi: Lizozim faolligi tufayli hujayra yorilishi. Ko'p sonli yangi faglar ajralib chiqadi, ular bakterial organizmlarni yanada yuqtiradi.
Ishlash usullari
Viruslarbakteriofaglar antibiotiklarga muqobil bo'lgan antibakterial turdagi terapiyada keng qo'llanilishini topadi. Qo'llanilishi mumkin bo'lgan organizmlar orasida eng ko'p ajralib turadiganlari: streptokokk, stafilokokk, klebsiella, koli, proteus, piobakteriofaglar, poliproteinlar va dizenteriya.
Rossiya Federatsiyasi hududida faglarga asoslangan o'n uchta dorivor moddalar ro'yxatga olingan va tibbiy maqsadlarda amalda qo'llaniladi. Qoida tariqasida, infektsiyalarga qarshi kurashning bunday usullari an'anaviy davolash shakli sezilarli o'zgarishlarga olib kelmasa, qo'llaniladi, bu patogenning antibiotikning o'ziga nisbatan zaif sezgirligi yoki to'liq qarshilik tufayli yuzaga keladi. Amalda, bakteriofaglardan foydalanish istalgan muvaffaqiyatga tez va sifatli erishishga olib keladi, ammo buning uchun polisaxaridlar qatlami bilan qoplangan biologik membrana bo'lishi kerak, bu orqali antibiotiklar o'tolmaydi.
Fag vakillarini qo'llashning terapevtik turi G'arbda qo'llab-quvvatlanmaydi. Biroq, u ko'pincha oziq-ovqat zaharlanishiga olib keladigan bakteriyalar bilan kurashish uchun ishlatiladi. Bakteriofaglar faoliyatini o'rganish bo'yicha ko'p yillik tajriba shuni ko'rsatadiki, masalan, shahar va qishloqlarning umumiy maydonida dizenteriya fagining mavjudligi makonning profilaktika choralariga ta'sir qilishiga sabab bo'ladi.
Gen muhandislari DNK segmentlarini uzatish uchun vektor sifatida bakteriofaglardan foydalanadilar. Shuningdek, ularning ishtirokida genomik ma'lumotlarning uzatilishi sodir bo'ladio'zaro ta'sir qiluvchi bakteriya hujayralari o'rtasida.
