Dieser Artikel, wie ein Biologiebericht der 5. Klasse über Bakteriophagenviren, wird dem Leser helfen, grundlegende Informationen über diese extrazellulären Lebensformen zu erh alten. Hier werden wir ihre taxonomische Lage, Merkmale der Struktur und Lebensaktivität, ihre Manifestation bei der Interaktion mit Bakterien usw. betrachten.
Einführung
Jeder weiß, dass der universelle Repräsentant einer Einheit des Lebens auf dem Planeten Erde eine Zelle ist. Die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert war jedoch eine Ära, in der eine Reihe von Krankheiten entdeckt wurden, die Tiere, Pflanzen und sogar Pilze befallen. Bei der Analyse dieses Phänomens und unter Berücksichtigung allgemeiner Informationen über menschliche Krankheiten stellten die Wissenschaftler fest, dass es Organismen gibt, die nicht zellulärer Natur sein können.
Solche Kreaturen sind extrem klein und können daher den kleinsten Filter passieren, ohne dort anzuh alten, wo selbst die kleinste Zelle aufhören könnte. Dies führte zur Entdeckung von Viren.
Allgemeine Daten
VorherBetrachten wir Vertreter von Viren - Bakteriophagen - machen wir uns mit allgemeinen Informationen über dieses Königreich der taxonomischen Hierarchie vertraut.
Das Viruspartikel hat die kleinsten Abmessungen (20-300 nm) und eine symmetrische Strukturierung. Es ist aus sich ständig wiederholenden Komponenten aufgebaut. Alle Organismen viraler Natur sind ein Fragment von RNA oder DNA, eingeschlossen in einer speziellen Proteinhülle, die als Kapsid bezeichnet wird. Sie haben nicht die Fähigkeit, unabhängig zu funktionieren und die Vitalaktivität aufrechtzuerh alten, da sie sich außerhalb einer anderen Zelle befinden. Die Manifestation der Eigenschaften von Lebewesen ist ihnen erst nach der Einführung in einen anderen Organismus inhärent, während das Virus selbst die Ressourcen der von ihm eingefangenen Zelle nutzt, um die Stabilität in seinem eigenen Zustand aufrechtzuerh alten. Daraus folgt, dass dieser Bereich der Taxonomie als parasitäre, intrazelluläre Lebensform dargestellt wird. Es gibt Viren, die in Teile der Membranen der Zelle eindringen, in der sie sich entwickelt und gelebt haben. Sie bilden um solche Stellen eine weitere Hülle, die das Kapsid bedeckt.
Viren gehen in der Regel eine Bindung mit der Oberfläche der Zelle ein, in der sie parasitieren. Dann dringt das Virus ein und beginnt, nach einer bestimmten Struktur zu suchen, die es treffen kann. So funktionieren und leben die Erreger der Hepatitis nur in den Zelleinheiten der Leber, während Mumps versucht, in die Ohrspeicheldrüsen einzudringen.
DNA (RNA), die dem Virus gehört, beginnt, sobald es sich in der Trägerzelle befindet, mit dem Apparat der genetischen Vererbung zu interagieren, so dass die Zelle selbst einen unkontrollierten Syntheseprozess beginnteine spezifische Reihe von Proteinen, die in der Nukleinsäure des Erregers selbst kodiert sind. Als nächstes findet die Replikation statt, die direkt von der Zelle selbst durchgeführt wird, und damit beginnt der Prozess des Zusammenbaus eines neuen Viruspartikels.
Bakteriophage
Wer sind Bakteriophagenviren? Dabei handelt es sich um eine besondere Lebensform auf der Erde, die selektiv in Bakterienzellen eindringt. Die Reproduktion findet am häufigsten innerhalb des Wirts statt, und der Prozess selbst führt zur Lyse. Betrachtet man die Struktur von Viren am Beispiel von Bakteriophagen, so kann man schließen, dass sie aus Hüllen bestehen, die von Proteinen gebildet werden, und über einen Apparat zur Reproduktion der Vererbung in Form einer RNA-Kette oder zweier DNA-Ketten verfügen. Die Gesamtzahl der Bakteriophagen entspricht ungefähr der Gesamtzahl der bakteriellen Organismen. Diese Viren nehmen aktiv am chemischen Stoff- und Energiekreislauf in der Natur teil. Viele Manifestationen von Zeichen in Bakterien und Mikroben verursachen, die sich im Laufe der Evolution entwickelt haben oder entwickeln.
Discovery-Verlauf
Der Bakteriologieforscher F. Twort erstellte eine Beschreibung einer Infektionskrankheit, die er in einem 1915 veröffentlichten Artikel vorschlug. Diese Krankheit befiel Staphylokokken und konnte alle Filter passieren und auch von einer Zellkolonie zu anderen transportiert werden.
F. D'Herelle, ein in Kanada geborener Mikrobiologe, entdeckte im September 1917 Bakteriophagen. Ihre Entdeckung wurde unabhängig von der Arbeit von F. Tworot gemacht.
1897 wurde N. F. Gamaleya ein Beobachter des Phänomens der LyseBakterien, die unter dem Einfluss des Pfropfmittels prozessiert wurden.
Bakterielle Viren sind parasitäre Bakteriophagen, die eine große Rolle bei der Pathogenese von Infektionen spielen. Sie sind an der Genesung des vielzelligen Organismus von vielen Krankheiten beteiligt und bilden daher einen spezifischen Typ des Immunsystems. D'Herelle sprach zuerst davon und entwickelte es später zu einer Doktrin. Diese Position zog viele Wissenschaftler an, die begannen, dieses Gebiet zu erforschen und Antworten auf Fragen zu finden wie: Welche Art von Zellstruktur (Kristallen) haben Bakterien-Viren-Bakteriophagen? Was sind die Prozesse in ihnen, ihr weiteres Schicksal und ihre Entwicklung? All dies und mehr hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen.
Bedeutung
Die Struktur von Viren am Beispiel eines Bakteriophagen kann uns viel verraten, insbesondere für die Interaktion mit anderen Informationen, die eine Person über sie hat. Sie sind beispielsweise die angeblich älteste Form von Viruspartikeln. Die quantitative Analyse zeigt uns, dass ihre Population mehr als 1030 Partikel enthält.
In der Natur sind sie dort zu finden, wo Bakterien leben, auf die sie empfindlich reagieren können. Da die fraglichen Organismen durch ihren Lebensraum, durch die Vorlieben der Bakterien, die sie infizieren, definiert sind, werden lysierende Bodenbakterien (Phagen) im Boden leben. Je mehr Mikroorganismen das Substrat enthält, desto mehr notwendige Phagen sind vorhanden.
In Wirklichkeit verkörpert jeder Bakteriophageeine der elementaren Grundeinheiten der genetischen Mobilität. Durch Transduktion bewirken sie die Entstehung neuer Gene im Erbgut des Bakteriums. Etwa 1024 Bakterienzellen können pro Sekunde infiziert werden. Diese Form der Beantwortung der Frage, welche Viren als Bakteriophagen bezeichnet werden, zeigt uns offen, auf welche Weise Erbinformationen zwischen bakteriellen Organismen aus einem gemeinsamen Lebensraum verteilt werden.
Gebäudefunktionen
Bei der Beantwortung der Frage, welche Struktur das Bakteriophagenvirus hat, können wir schlussfolgern, dass sie nach der chemischen Struktur, der Art der Nukleinsäure (n.c.), morphologischen Daten und der Form der Interaktion mit bakteriellen Organismen unterschieden werden können. Die Größe eines solchen Organismus kann mehrere tausend Mal kleiner sein als die Mikrobenzelle selbst. Ein typischer Vertreter von Phagen wird durch einen Kopf und einen Schwanz gebildet. Die Länge des Schwanzes kann das Zwei- bis Vierfache des Durchmessers des Kopfes betragen, der übrigens das genetische Potenzial beherbergt, das die Form einer DNA- oder RNA-Kette angenommen hat. Es gibt auch eine Enzym-Transkriptase, die in einen inaktiven Zustand eingetaucht und von einer Hülle aus Proteinen oder Lipoproteinen umgeben ist. Es bestimmt die Speicherung des Genoms in der Zelle und wird Kapsid genannt.
Die strukturellen Merkmale des Bakteriophagenvirus definieren seine Schwanzkammer als eine Röhre aus Proteinen, die als Fortsetzung der Schale dient, aus der der Kopf besteht. ATPase befindet sich im Bereich der Schwanzbasis, die die für den Injektionsprozess aufgewendeten Energieressourcen regeneriert.genetisches Material.
Systematische Daten
Bakteriophage ist ein Virus, der Bakterien infiziert. So klassifiziert es der Taxonom in der Tabelle der hierarchischen Ordnung. Die Zuweisung eines Titels in dieser Wissenschaft an sie war auf die Entdeckung einer großen Menge dieser Organismen zurückzuführen. Diese Fragen werden derzeit vom ICTV bearbeitet. In Übereinstimmung mit den Internationalen Standards für die Klassifizierung und Verteilung von Taxa unter Viren werden Bakteriophagen nach der Art der enth altenen Nukleinsäure oder morphologischen Merkmalen unterschieden.
Heute lassen sich 20 Familien unterscheiden, von denen nur 2 RNA-h altige und 5 eine Hülle aufweisen. Unter den DNA-Viren haben nur 2 Familien eine einzelsträngige Form des Genoms. 9 Viren enth alten DNA (das Genom erscheint uns als kreisförmiges Molekül aus Desoxyribonukleinsäure) und die anderen 9 mit einer linearen Figur. 9 Familien sind spezifisch für Bakterien und die anderen 9 sind spezifisch für Archaea.
Einfluss auf die Bakterienzelle
Bakteriophagenviren können sich je nach Art der Wechselwirkung mit einer Bakterienzelle in virulente und mittelschwere Phagen unterscheiden. Erstere können ihre Zahl nur mit Hilfe von lytischen Zyklen erhöhen. Die Prozesse, bei denen die Wechselwirkung des virulenten Phagen mit der Zelle stattfindet, bestehen aus Adsorption an der Zelloberfläche, Penetration in die Zellstruktur, Prozessen zur Biosynthese von Phagenelementen und deren Überführung in einen funktionsfähigen Zustand, sowie der Freisetzung von der Bakteriophage vom Wirt.
Betrachten wir die Beschreibung von Bakteriophagenviren anhand ihrer weiteren Wirkung in der Zelle.
Bakterien haben auf ihrer Oberfläche spezielle Phagen-spezifische Strukturen, die in Form von Rezeptoren präsentiert werden, an denen der Bakteriophage tatsächlich befestigt ist. Mit Hilfe des Schwanzes zerstört der Phage durch die an seinem Ende enth altenen Enzyme die Membran an einer bestimmten Stelle der Zelle. Außerdem tritt seine Kontraktion auf, wodurch DNA in die Zelle eingeführt wird. Der „Körper“des Bakteriophagenvirus mit seiner Proteinhülle bleibt draußen.
Die Injektion eines Phagen bewirkt eine vollständige Umstrukturierung aller Stoffwechselvorgänge. Die Synthese von Bakterienproteinen sowie RNA und DNA ist abgeschlossen, und der Bakteriophage selbst beginnt den Transkriptionsprozess dank der Aktivität eines persönlichen Enzyms namens Transkriptase, das erst nach dem Eintritt in die Bakterienzelle aktiviert wird.
Sowohl frühe als auch späte Boten-RNA-Ketten werden synthetisiert, nachdem sie in das Ribosom der Trägerzelle eingedrungen sind. Dort findet auch der Prozess der Synthese von Strukturen wie Nuklease, ATPase, Lysozym, Kapsid, Schwanzprozess und sogar DNA-Polymerase statt. Der Replikationsprozess verläuft nach einem semikonservativen Mechanismus und wird nur in Gegenwart einer Polymerase durchgeführt. Späte Proteine werden nach Abschluss der Replikationsprozesse von Desoxyribonukleinsäure gebildet. Danach beginnt das letzte Stadium des Zyklus, in dem die Phagenreifung stattfindet. Es kann sich auch mit der Proteinhülle verbinden und reife Partikel bilden, die für eine Infektion bereit sind.
Lebenszyklen
Unabhängig von der Struktur des Bakteriophagenvirus haben sie alle ein gemeinsames Merkmal von Lebenszyklen. Gemäß Mäßigung bzw. Virulenz ähneln sich beide Arten von Organismen in den Anfangsstadien der Beeinflussung der Zelle mit gleichem Zyklus:
- der Prozess der Phagenadsorption an einem spezifischen Rezeptor;
- injizieren von Nukleinsäuren in das Opfer;
- startet den gemeinsamen Replikationsprozess von Nukleinsäuren, sowohl Phagen als auch Bakterien;
- Zellteilungsprozess;
- Entwicklung auf lysogenem oder lytischem Weg.
Der gemäßigte Bakteriophage behält den Prophagenmodus bei und folgt dem lysogenen Weg. Virulente Vertreter entwickeln sich nach dem lytischen Modell, bei dem es eine Reihe aufeinanderfolgender Prozesse gibt:
- Die Richtung der Nukleinsäuresynthese wird von Phagenenzymen bestimmt, die den für die Proteinsynthese verantwortlichen Apparat beeinflussen. Der Parasit beginnt mit der Inaktivierung von RNA und DNA, die dem Wirt gehören, und weitere enzymatische Einwirkung führt vollständig zu seiner Sp altung. Der nächste Teil des Prozesses ist die "Unterordnung" des zellulären Apparats für die Proteinsynthese.
- Phage n. to. erfährt eine Replikation und bestimmt die Richtung der Synthese neuer Proteinhüllen. Der Prozess der Lysozymbildung ist der Phagen-RNA untergeordnet.
- Zelllyse: Zellbruch durch Lysozymaktivität. Eine große Anzahl neuer Phagen wird freigesetzt, die bakterielle Organismen weiter infizieren werden.
Betriebsmethoden
VirenBakteriophagen finden ihre breite Anwendung in der antibakteriellen Therapie, die als Alternative zu Antibiotika dient. Unter den möglicherweise anwendbaren Organismen sind die am häufigsten unterschiedenen: Streptokokken, Staphylokokken, Klebsiella, Coli, Proteus, Pyobakteriophagen, Polyproteine und Ruhr.
Dreizehn Arzneistoffe auf der Basis von Phagen sind registriert und werden in der Praxis auf dem Territorium der Russischen Föderation für medizinische Zwecke verwendet. In der Regel werden solche Methoden zur Bekämpfung von Infektionen angewendet, wenn die traditionelle Behandlungsform nicht zu signifikanten Veränderungen führt, was auf eine schwache Empfindlichkeit des Erregers gegenüber dem Antibiotikum selbst oder eine vollständige Resistenz zurückzuführen ist. In der Praxis führt der Einsatz von Bakteriophagen schnell und qualitativ hochwertig zum gewünschten Erfolg, erfordert aber das Vorhandensein einer mit Polysacchariden überzogenen biologischen Membran, durch die Antibiotika nicht eindringen können.
Die therapeutische Art der Anwendung von Phagenvertretern findet im Westen keine Unterstützung. Es wird jedoch häufig zur Bekämpfung von Bakterien eingesetzt, die Lebensmittelvergiftungen verursachen. Langjährige Erfahrungen bei der Untersuchung der Aktivität von Bakteriophagen zeigen uns, dass beispielsweise das Vorkommen des Dysenterie-Phagen im Gemeinschaftsraum von Städten und Dörfern dazu führt, dass der Raum präventiven Maßnahmen ausgesetzt wird.
Gentechniker nutzen Bakteriophagen als Vektoren, um DNA-Segmente zu übertragen. Und auch mit ihrer Beteiligung findet die Übertragung genomischer Informationen stattzwischen interagierenden Bakterienzellen.
