ეს სტატია, ისევე როგორც მე-5 კლასის ბიოლოგიის ანგარიში ბაქტერიოფაგების ვირუსებზე, დაეხმარება მკითხველს გაიგოს ძირითადი ინფორმაცია ამ უჯრედგარე სიცოცხლის ფორმების შესახებ. აქ განვიხილავთ მათ ტაქსონომიურ მდებარეობას, სტრუქტურისა და ცხოვრების აქტივობის თავისებურებებს, ბაქტერიებთან ურთიერთობისას საკუთარი თავის გამოვლინებას და ა.შ.
შესავალი
ყველამ იცის, რომ პლანეტა დედამიწაზე სიცოცხლის ერთეულის უნივერსალური წარმომადგენელი არის უჯრედი. თუმცა, მეცხრამეტე და მეოცე საუკუნეებს შორის შემობრუნება იყო ეპოქა, რომლის დროსაც აღმოაჩინეს მრავალი დაავადება, რომელიც გავლენას ახდენს ცხოველებზე, მცენარეებზე და სოკოებზეც კი. ამ ფენომენის გაანალიზებით და ადამიანის დაავადებების შესახებ ზოგადი ინფორმაციის გათვალისწინებით, მეცნიერებმა გააცნობიერეს, რომ არსებობენ ორგანიზმები, რომლებიც შეიძლება იყოს არაუჯრედული ბუნებით.
ასეთი არსებები უკიდურესად პატარები არიან და, შესაბამისად, შეუძლიათ უმცირესი ფილტრის გავლა შეჩერების გარეშე, სადაც ყველაზე პატარა უჯრედიც კი შეიძლება გაჩერდეს. ამან გამოიწვია ვირუსების აღმოჩენა.
ზოგადი მონაცემები
ადრეგანვიხილოთ ვირუსების წარმომადგენლები - ბაქტერიოფაგები - მოდით გავეცნოთ ზოგად ინფორმაციას ტაქსონომიური იერარქიის ამ სამეფოს შესახებ.
ვირუსის ნაწილაკს აქვს ყველაზე პატარა ზომები (20-300 ნმ) და სიმეტრიული სტრუქტურა. იგი აგებულია მუდმივად განმეორებადი კომპონენტებისგან. ვირუსული ბუნების ყველა ორგანიზმი არის რნმ-ის ან დნმ-ის ფრაგმენტი, რომელიც ჩასმულია სპეციალურ ცილის გარსში, რომელსაც კაფსიდი ეწოდება. მათ არ აქვთ დამოუკიდებლად ფუნქციონირებისა და სასიცოცხლო აქტივობის შენარჩუნება, სხვა უჯრედის გარეთ ყოფნისას. ცოცხალი არსებების თვისებების გამოვლინება მათ თან ახლავს მხოლოდ სხვა ორგანიზმში შეყვანის შემდეგ, ხოლო თავად ვირუსი გამოიყენებს მის მიერ დატყვევებული უჯრედის რესურსებს, რათა შეინარჩუნოს სტაბილურობა საკუთარ მდგომარეობაში. აქედან გამომდინარეობს, რომ ტაქსონომიის ეს სფერო წარმოდგენილია როგორც პარაზიტული, უჯრედშიდა სიცოცხლის ფორმა. არსებობს ვირუსები, რომლებიც შეჭრიან იმ უჯრედის მემბრანების ნაწილებს, რომელშიც ისინი განვითარდნენ და ცხოვრობდნენ. ისინი ქმნიან სხვა გარსს ასეთი ადგილების გარშემო, რომელიც ფარავს კაფსიდს.
როგორც წესი, ვირუსები ქმნიან კავშირს იმ უჯრედის ზედაპირთან, რომელშიც ისინი პარაზიტობენ. შემდეგ ვირუსი ხვდება შიგნით და იწყებს კონკრეტული სტრუქტურის ძიებას, რომელსაც შეუძლია მოხვდეს. მაგალითად, ჰეპატიტის გამომწვევი აგენტი ფუნქციონირებს და ცხოვრობს მხოლოდ ღვიძლის უჯრედულ ერთეულებში, ხოლო ყბაყურა ცდილობს შეაღწიოს პაროტიდულ ჯირკვლებში.
დნმ (რნმ), რომელიც ეკუთვნის ვირუსს, როდესაც შედის გადამზიდავ უჯრედში, იწყებს ურთიერთქმედებას გენეტიკური მემკვიდრეობის აპარატთან ისე, რომ თავად უჯრედი იწყებს უკონტროლო სინთეზის პროცესს.ცილების სპეციფიკური სერია, რომელიც კოდირებულია თავად პათოგენის ნუკლეინის მჟავაში. შემდეგ ხდება რეპლიკაცია, რომელსაც უშუალოდ თავად უჯრედი ახორციელებს და ამით იწყება ახალი ვირუსული ნაწილაკების აწყობის პროცესი.
ბაქტერიოფაგი
ვინ არის ბაქტერიოფაგის ვირუსები? ეს არის სიცოცხლის განსაკუთრებული ფორმა დედამიწაზე, რომელიც შერჩევით აღწევს ბაქტერიების უჯრედებში. რეპროდუქცია ყველაზე ხშირად ხდება მასპინძლის შიგნით და თავად პროცესი იწვევს ლიზისს. ბაქტერიოფაგების მაგალითის გამოყენებით ვირუსების სტრუქტურის გათვალისწინებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ისინი შედგება ცილებისგან წარმოქმნილი გარსებისგან და აქვთ მემკვიდრეობის რეპროდუცირების აპარატი ერთი რნმ ჯაჭვის ან ორი დნმ ჯაჭვის სახით. ბაქტერიოფაგების საერთო რაოდენობა დაახლოებით შეესაბამება ბაქტერიული ორგანიზმების საერთო რაოდენობას. ეს ვირუსები აქტიურ მონაწილეობას იღებენ ბუნებაში ნივთიერებებისა და ენერგიის ქიმიურ მიმოქცევაში. იწვევს ნიშნების მრავალ გამოვლინებას ევოლუციის პროცესში განვითარებულ ან განვითარებად ბაქტერიებსა და მიკრობებში.
აღმოჩენის ისტორია
ბაქტერიოლოგიის მკვლევარმა F. Twort-მა შექმნა ინფექციური დაავადების აღწერა, რომელიც მან შესთავაზა 1915 წელს გამოქვეყნებულ სტატიაში. ეს დაავადება გავლენას ახდენდა სტაფილოკოკებზე და შეიძლება გაიაროს ნებისმიერი ფილტრი, ასევე შეიძლება გადაეცეს ერთი უჯრედის კოლონიიდან სხვაში.
F. D'Herelle, კანადელი წარმოშობის მიკრობიოლოგი, აღმოაჩინა ბაქტერიოფაგები 1917 წლის სექტემბერში. მათი აღმოჩენა გაკეთდა F. Tworot-ის ნაშრომისგან დამოუკიდებლად.
1897 წელს ნ.ფ.გამალეა გახდა ლიზისის ფენომენის დამკვირვებელი.ბაქტერიები, რომლებიც განვითარდა მყნობის აგენტის პროცესის გავლენის ქვეშ.
ბაქტერიული ვირუსები არის პარაზიტული ბაქტერიოფაგები, რომლებიც დიდ როლს ასრულებენ ინფექციების პათოგენეზში. ისინი ეწევიან მრავალუჯრედოვანი ტიპის ორგანიზმის გამოჯანმრთელებას მრავალი დაავადებისგან და, შესაბამისად, ქმნიან იმუნურ სისტემას სპეციფიკურ ტიპს. დ'ჰერელმა ჯერ ამაზე ისაუბრა, შემდეგ კი ის დოქტრინად განავითარა. ამ პოზიციამ მიიპყრო მრავალი მეცნიერი, რომლებმაც დაიწყეს ამ ტერიტორიის შესწავლა და ცდილობდნენ პასუხების მოძიებას ისეთ კითხვებზე, როგორიცაა: როგორი უჯრედული სტრუქტურა (კრისტალები) აქვთ ბაქტერია-ვირუსების ბაქტერიოფაგებს? როგორია მათში მიმდინარე პროცესები, მათი შემდგომი ბედი და განვითარება? ამ ყველაფერმა და სხვამ მრავალი მკვლევარის ყურადღება მიიპყრო.
მნიშვნელობა
ვირუსების სტრუქტურამ ბაქტერიოფაგის მაგალითზე შეიძლება ბევრი რამ გვითხრას, განსაკუთრებით სხვა ინფორმაციასთან ურთიერთქმედებისთვის, რომელიც ადამიანს აქვს მათ შესახებ. მაგალითად, ისინი სავარაუდოდ ვირუსის ნაწილაკების უძველესი ფორმაა. რაოდენობრივი ანალიზი გვიჩვენებს, რომ მათ პოპულაციას აქვს 1030-ზე მეტი ნაწილაკი.
ბუნებაში, ისინი გვხვდება იმავე ადგილას, სადაც ბაქტერიები ცხოვრობენ, რომლის მიმართაც ისინი მგრძნობიარენი არიან. ვინაიდან განსახილველი ორგანიზმები განისაზღვრება მათი ჰაბიტატით, მათ მიერ დაინფიცირებული ბაქტერიების უპირატესობებით, აქედან გამომდინარეობს, რომ ნიადაგის ბაქტერიები (ფაგები) იცხოვრებენ ნიადაგში. რაც უფრო მეტ მიკროორგანიზმს შეიცავს სუბსტრატი, მით მეტია საჭირო ფაგები.
სინამდვილეში, ყველა ბაქტერიოფაგი განასახიერებსგენეტიკური მობილობის ერთ-ერთი ძირითადი ელემენტარული ერთეული. ტრანსდუქციის გამოყენებით ისინი იწვევენ ახალი გენების გაჩენას ბაქტერიის მემკვიდრეობით მასალაში. დაახლოებით 1024 ბაქტერიული უჯრედი შეიძლება დაინფიცირდეს წამში. პასუხის ეს ფორმა კითხვაზე, თუ რომელ ვირუსებს უწოდებენ ბაქტერიოფაგებს, ღიად გვაჩვენებს გზებს, რომლითაც ხდება მემკვიდრეობითი ინფორმაციის განაწილება ბაქტერიულ ორგანიზმებს შორის საერთო ჰაბიტატიდან.
შენობის მახასიათებლები
პასუხეთ კითხვაზე, თუ რა სტრუქტურა აქვს ბაქტერიოფაგის ვირუსს, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მათი გარჩევა შესაძლებელია ქიმიური სტრუქტურის, ნუკლეინის მჟავის ტიპის (n.c.), მორფოლოგიური მონაცემებისა და ბაქტერიულ ორგანიზმებთან ურთიერთქმედების ფორმის მიხედვით. ასეთი ორგანიზმის ზომა შეიძლება იყოს რამდენიმე ათასჯერ მცირე, ვიდრე თავად მიკრობული უჯრედი. ფაგების ტიპიური წარმომადგენელი ყალიბდება თავითა და კუდით. კუდის სიგრძე შეიძლება ორ-ოთხჯერ აღემატებოდეს თავის დიამეტრს, რაც, სხვათა შორის, შეიცავს გენეტიკურ პოტენციალს, რომელმაც მიიღო დნმ-ის ან რნმ-ის ჯაჭვის ფორმა. ასევე არსებობს ფერმენტი - ტრანსკრიპტაზა, რომელიც ჩაეფლო არააქტიურ მდგომარეობაში და გარშემორტყმულია ცილების ან ლიპოპროტეინების გარსით. ის განსაზღვრავს გენომის შენახვას უჯრედის შიგნით და ეწოდება კაფსიდი.
ბაქტერიოფაგის ვირუსის სტრუქტურული თავისებურებები განსაზღვრავს მის კუდის ნაწილს, როგორც ცილების მილს, რომელიც ემსახურება როგორც გარსის გაგრძელებას, რომელიც ქმნის თავის თავს. ATPase მდებარეობს კუდის ფუძის რეგიონში, რომელიც აღადგენს ინექციის პროცესში დახარჯულ ენერგორესურსებს.გენეტიკური მასალა.
სისტემური მონაცემები
ბაქტერიოფაგი არის ვირუსი, რომელიც აინფიცირებს ბაქტერიებს. ასე ანაწილებს ტაქსონომისტი მას იერარქიული წესრიგის ცხრილში. ამ მეცნიერებაში მათთვის ტიტულის მინიჭება განპირობებული იყო ამ ორგანიზმების უზარმაზარი რაოდენობის აღმოჩენით. ამ საკითხებს ამჟამად განიხილავს ICTV. ვირუსებს შორის ტაქსონების კლასიფიკაციისა და განაწილების საერთაშორისო სტანდარტების შესაბამისად, ბაქტერიოფაგები გამოირჩევიან ნუკლეინის მჟავის ტიპით ან მორფოლოგიური მახასიათებლებით.
დღეს შეიძლება გამოიყოს 20 ოჯახი, მათ შორის მხოლოდ 2 ეკუთვნის რნმ-ს შემცველს და 5 გარსით. დნმ ვირუსებს შორის მხოლოდ 2 ოჯახს აქვს გენომის ერთჯაჭვიანი ფორმა. დნმ-ის შემცველი 9 ვირუსი (გენომი გვეჩვენება, როგორც დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის წრიული მოლეკულა) და დანარჩენი 9 ხაზოვანი ფიგურით. 9 ოჯახი სპეციფიკურია ბაქტერიებისთვის, ხოლო დანარჩენი 9 სპეციფიკურია არქეებისთვის.
ზემოქმედება ბაქტერიულ უჯრედზე
ბაქტერიოფაგის ვირუსები, ბაქტერიულ უჯრედთან ურთიერთქმედების ბუნებიდან გამომდინარე, შეიძლება განსხვავდებოდეს ვირუსული და ზომიერი ტიპის ფაგებით. პირველებს შეუძლიათ მათი რაოდენობის გაზრდა მხოლოდ ლიტური ციკლების დახმარებით. პროცესები, რომლებშიც ხდება ვირულენტური ფაგისა და უჯრედის ურთიერთქმედება, მოიცავს უჯრედის ზედაპირზე ადსორბციას, უჯრედის სტრუქტურაში შეღწევას, ფაგის ელემენტების ბიოსინთეზის პროცესებს და მათ ფუნქციონალურ მდგომარეობაში მოყვანას, აგრეთვე განთავისუფლებას. ბაქტერიოფაგი მასპინძლისგან.
მოდით განვიხილოთ ბაქტერიოფაგის ვირუსების აღწერა უჯრედში მათი შემდგომი მოქმედების საფუძველზე.
ბაქტერიებს ზედაპირზე აქვთ სპეციალური ფაგოსპეციფიკური სტრუქტურები, რომლებიც წარმოდგენილია რეცეპტორების სახით, რომლებსაც, ფაქტობრივად, ბაქტერიოფაგი ერთვის. კუდის გამოყენებით ფაგი მის ბოლოში შემავალი ფერმენტების საშუალებით ანადგურებს მემბრანას უჯრედის გარკვეულ ადგილას. გარდა ამისა, ხდება მისი შეკუმშვა, რის შედეგადაც დნმ შედის უჯრედში. ბაქტერიოფაგის ვირუსის "სხეული" თავისი ცილოვანი საფარით რჩება გარეთ.
ფაგის მიერ გაკეთებული ინექცია იწვევს ყველა მეტაბოლური პროცესის სრულ რესტრუქტურიზაციას. ბაქტერიული ცილების, ისევე როგორც რნმ-ის და დნმ-ის სინთეზი დასრულებულია და თავად ბაქტერიოფაგი იწყებს ტრანსკრიპციის პროცესს პირადი ფერმენტის, ტრანსკრიპტაზას აქტივობის წყალობით, რომელიც აქტიურდება მხოლოდ ბაქტერიულ უჯრედში მოხვედრის შემდეგ.
მესინჯერი რნმ-ის ადრეული და გვიანი ჯაჭვები სინთეზირდება მას შემდეგ, რაც ისინი შედიან მატარებელი უჯრედის რიბოსომაში. იქ ასევე მიმდინარეობს ისეთი სტრუქტურების სინთეზის პროცესი, როგორიცაა ნუკლეაზა, ატფ-აზა, ლიზოზიმი, კაფსიდი, კუდის პროცესი და დნმ პოლიმერაზაც კი. რეპლიკაციის პროცესი მიმდინარეობს ნახევრად კონსერვატიული მექანიზმის მიხედვით და ხორციელდება მხოლოდ პოლიმერაზას თანდასწრებით. გვიანი ცილები წარმოიქმნება დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავის რეპლიკაციის პროცესების დასრულების შემდეგ. ამის შემდეგ იწყება ციკლის ბოლო ეტაპი, რომელშიც ხდება ფაგის მომწიფება. მას ასევე შეუძლია გაერთიანდეს ცილოვან გარსთან და შექმნას მომწიფებული ნაწილაკები, რომლებიც მზად არიან ინფექციისთვის.
სიცოცხლის ციკლები
მიუხედავად ბაქტერიოფაგის ვირუსის სტრუქტურისა, ყველა მათგანს აქვს სიცოცხლის ციკლის საერთო მახასიათებელი. ზომიერების ან ვირულენტობის შესაბამისად, ორივე ტიპის ორგანიზმი ერთმანეთს ჰგავს უჯრედზე გავლენის საწყის ეტაპებზე ერთი და იგივე ციკლით:
- ფაგის ადსორბციის პროცესი კონკრეტულ რეცეპტორზე;
- ნუკლეინის მჟავების შეყვანა მსხვერპლში;
- იწყებს ნუკლეინის მჟავების, როგორც ფაგების, ისე ბაქტერიების რეპლიკაციის ერთობლივ პროცესს;
- უჯრედების გაყოფის პროცესი;
- განვითარება ლიზოგენური ან ლიზური გზით.
ზომიერი ბაქტერიოფაგი ინარჩუნებს პროფაგურ რეჟიმს, მიჰყვება ლიზოგენურ გზას. ვირულენტური წარმომადგენლები ვითარდებიან ლიტიკური მოდელის შესაბამისად, რომელშიც არის თანმიმდევრული პროცესების სერია:
- ნუკლეინის მჟავას სინთეზის მიმართულებას ადგენენ ფაგური ფერმენტები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ცილის სინთეზზე პასუხისმგებელ აპარატზე. პარაზიტი იწყებს მასპინძლის კუთვნილი რნმ-ისა და დნმ-ის ინაქტივაციას და შემდგომი ფერმენტული მოქმედება მთლიანად იწვევს მის გაყოფას. პროცესის შემდეგი ნაწილი არის უჯრედული აპარატის "დაქვემდებარება" ცილის სინთეზისთვის.
- ფაგი n. ექვემდებარება რეპლიკაციას და განსაზღვრავს ახალი ცილის გარსების სინთეზის მიმართულებას. ლიზოზიმის წარმოქმნის პროცესი ექვემდებარება ფაგის რნმ-ს.
- უჯრედების ლიზისი: უჯრედის რღვევა გამოწვეული ლიზოზიმის აქტივობით. გამოიყოფა ახალი ფაგების დიდი რაოდენობა, რომლებიც კიდევ უფრო დააინფიცირებენ ბაქტერიულ ორგანიზმებს.
ოპერაციის მეთოდები
ვირუსებიბაქტერიოფაგები ფართო გამოყენებას პოულობენ ანტიბაქტერიული ტიპის თერაპიაში, რომელიც ემსახურება როგორც ანტიბიოტიკების ალტერნატივას. ორგანიზმებს შორის, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას, ყველაზე ხშირად გამოირჩევიან: სტრეპტოკოკური, სტაფილოკოკური, კლბსიელა, კოლი, პროტეუსი, პიობაქტერიოფაგები, პოლიპროტეინები და დიზენტერია.
ფაგებზე დაფუძნებული ცამეტი სამკურნალო ნივთიერება რეგისტრირებულია და გამოიყენება პრაქტიკაში რუსეთის ფედერაციის ტერიტორიაზე სამედიცინო მიზნებისთვის. როგორც წესი, ინფექციებთან ბრძოლის ასეთი მეთოდები გამოიყენება, როდესაც მკურნალობის ტრადიციული ფორმა არ იწვევს მნიშვნელოვან ცვლილებებს, რაც გამოწვეულია პათოგენის სუსტი მგრძნობელობით ანტიბიოტიკის მიმართ ან სრული რეზისტენტობით. პრაქტიკაში, ბაქტერიოფაგების გამოყენებას მივყავართ სასურველი წარმატების სწრაფ და ხარისხიან მიღწევამდე, მაგრამ ეს მოითხოვს პოლისაქარიდების ფენით დაფარული ბიოლოგიური მემბრანის არსებობას, რომლის მეშვეობითაც ანტიბიოტიკები ვერ შეაღწევენ.
ფაგის წარმომადგენლების გამოყენების თერაპიულ ტიპს დასავლეთში მხარდაჭერა არ აქვს. თუმცა, მას ხშირად იყენებენ კვებითი მოწამვლის გამომწვევი ბაქტერიების წინააღმდეგ საბრძოლველად. ბაქტერიოფაგების აქტივობის შესწავლის მრავალწლიანი გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ, მაგალითად, დიზენტერიის ფაგის არსებობა ქალაქებისა და სოფლების საერთო სივრცეში იწვევს სივრცის პრევენციულ ზომებს.
გენეტიკური ინჟინრები იყენებენ ბაქტერიოფაგებს, როგორც ვექტორებს დნმ-ის სეგმენტების გადასატანად. და ასევე მათი მონაწილეობით ხდება გენომიური ინფორმაციის გადაცემაურთიერთქმედება ბაქტერიულ უჯრედებს შორის.
