бактериофагите са "едни бактерии" в това, което са вируси които заразяват и унищожават бактерии. Понякога наричани фаги, тези микроскопични организми са повсеместни по своята същност. Освен че заразяват бактериите, бактериофагите заразяват и други микроскопични прокариоти познат като архибактерии. Тази инфекция е специфична за конкретен вид бактерии или археи. Фаг, който заразява E. коли например няма да зарази бактериите от антракс. Тъй като бактериофагите не заразяват човешки клетки, те са били използвани в медицинската терапия за лечение бактериални заболявания.
Бактериофагите имат три основни типа структура.
Тъй като бактериофагите са вируси, те се състоят от a нуклеинова киселина (ДНК или РНК) затворени в протеиновата обвивка или капсид. Един бактериофаг може също да има протеинова опашка, прикрепена към капсида с опашни влакна, простиращи се от опашката. Оптичните влакна помагат на фага да се прикрепи към своя гостоприемник, а опашката помага да се инжектира вируса гени в домакина. Бактериофагът може да съществува като:
- вирусни гени в капсидна глава без опашка
- вирусни гени в капсидна глава с опашка
- нишковидна или пръчковидна капсида с кръгла едноверижна ДНК.
Бактериофагите опаковат своя геном
Как вирусите вписват обемния си генетичен материал в своите капсиди? РНК бактериофаги, растителни вируси и животински вируси имат механизъм за самосгъване, който позволява на вирусния геном да се побере в капсидния контейнер. Изглежда, че само вирусен РНК геном има този механизъм за самосгъване. ДНК вирусите пасват на генома им в капсида с помощта на специални ензими, известни като опаковъчни ензими.
Бактериофагите имат два жизнени цикъла
Бактериофагите са способни да се възпроизвеждат или от лизогенния, или от литичния жизнен цикъл. Лизогенният цикъл е известен още като умерен цикъл, тъй като гостоприемникът не е убит. Вирусът инжектира гените си в бактерията, а вирусните гени се вкарват в бактерията хромозом. В бактериофагичен литичен цикъл, вирусът се репликира в хоста. Домакинът се убива, когато току-що реплицираните вируси се разрушат или лизират клетката-гостоприемник и се освободят.
Бактериофагите прехвърлят гени между бактериите
Бактериофагите помагат за прехвърляне на гени между бактериите чрез генетична рекомбинация. Този вид генен трансфер е известен като трансдукция. Трандукцията може да бъде осъществена чрез литичен или лизогенен цикъл. В литичния цикъл например фагът инжектира своята ДНК в бактерия и ензимите разделят бактериалната ДНК на парчета. Фаговите гени насочват бактерията да произвежда повече вирусни гени и вирусни компоненти (капсиди, опашка и др.). Като новото вируси започне да се сглобява, бактериалната ДНК може по невнимание да се затвори във вирусния капсид. В този случай фагът притежава бактериална ДНК вместо вирусна ДНК. Когато този фаг заразява друга бактерия, той инжектира ДНК от предишната бактерия в клетката гостоприемник. След това донорската бактериална ДНК може да се вмъкне в генома на новозаразената бактерия чрез рекомбинация. В резултат гените от една бактерия се прехвърлят в друга.
Бактериофагите могат да направят бактериите вредни за хората
Бактериофагите играят роля при болестта на човека, превръщайки някои безобидни бактерии в причинители на болестта. Някои видове бактерии, включително E. коли, Streptococcus pyogenes (причинява болест на храненето с плът), Вибрио холера (причинява холера), и Shigella (причинява дизентерия) стават вредни, когато гени, които произвеждат токсични вещества, се прехвърлят към тях чрез бактериофаги. След това тези бактерии са в състояние да заразят хората и да причинят хранително отравяне и други смъртоносни заболявания.
Бактериофагите се използват за насочване към супербуни
Учените са изолирани бактериофаги, които унищожават свръхбушката Clostridium difficile (C. разл). ° С. разл обикновено засяга храносмилателната система, причинявайки диария и колит. Лечението на този тип инфекция с бактериофаги осигурява начин за запазване на добрите черва бактерии, като същевременно унищожава само ° С. разл микроби. Бактериофагите се разглеждат като добра алтернатива на антибиотици. Поради прекомерната употреба на антибиотици, резистентните щамове на бактериите стават все по-често срещани. Бактериофагите също се използват за унищожаване на други свръхи, включително устойчиви на лекарства E. коли и MRSA.
Бактериофагите играят важна роля в световния въглероден цикъл
Бактериофагите са най-разпространеният вирус в океана. Фаги, известни като пелагифаги, заразяват и унищожават бактериите SAR11. Тези бактерии превръщат разтворените въглеродни молекули във въглероден диоксид и влияят на количеството на наличния атмосферен въглерод. Пелагифагите играят важна роля в въглеродния цикъл, като унищожават бактериите SAR11, които се размножават с висока скорост и много добре се адаптират, за да избегнат инфекция. Пелагифагите поддържат проверка на броя на бактериите SAR11, като се гарантира, че няма прекомерно производство на глобален въглероден диоксид.
Източници:
- Encyclopædia Britannica Online, s. с. „бактериофаг“, достъп до 07 октомври 2015 г., http://www.britannica.com/science/bacteriophage.
- Норвежка школа по ветеринарни науки. „Вирусите могат да превърнат безвредни Д. Коли опасни. "ScienceDaily. ScienceDaily, 22 април 2009 г. www.sciencedaily.com/releases/2009/04/090417195827.htm.
- Университета в Лестър. "Магически куршуми във войната с супербуници, ядещи бактерии". " ScienceDaily. ScienceDaily, 16 октомври 2013 г. www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016212558.htm.
- Държавен университет в Орегон. "Война без край, с въглеродния цикъл на Земята, който се държи в баланса." ScienceDaily. ScienceDaily, 13 февруари 2013 г. www.sciencedaily.com/releases/2013/02/130213132323.htm.