Энциклопедический словарь
юного биолога

Бактериофаг

Бактериофаги, или фаги (от греческого слова phagos — пожиратель), — это вирусы бактерий. Среди культивируемых в лабораториях бактерий вряд ли можно найти такие, фаги которых еще не обнаружены. Самые крупные бактериофаги — Т-четные фаги кишечной палочки представляют собой сложно устроенные частицы размером 200 нм, они имеют хорошо различимые в электронный микроскоп головку, хвостовой отросток и нити, прикрепленные к пластинке на конце отростка (см. рис.).

Самые мелкие — сферические фаги кишечной палочки, диаметр которых равен 25 нм. Нитчатые фаги могут достигать 1 мкм в длину при диаметре 6 нм. В состав частицы бактериофагов входит нуклеиновая кислота (одно- или двухцепочечная ДНК или РНК) и молекулы белка одного или нескольких типов.

Мы еще мало знаем о том, как происходит заражение бактерии фагом. Лучше всего этот процесс был изучен у фага Т4. При столкновении с клеткой кишечной палочки бактериофаг с помощью нитей прикрепляется к ее поверхности, причем к одной бактерии может одновременно прикрепиться до нескольких сотен фагов. Прикрепление вызывает изменение структуры хвостового отростка. Из пластинки, находящейся на его конце, выделяется лизоцим — фермент, растворяющий клеточную стенку, и происходит сокращение чехла, при котором ДНК фага впрыскивается, как из шприца, в клетку, а пустая белковая оболочка остается прикрепленной снаружи.

В клетке начинается репликация и транскрипция фаговой ДНК, которая содержит гены, определяющие синтез белков оболочки фага и сборку частицы. При этом синтез биополимеров бактерии полностью прекращается, и ресурсы клетки служат только для воспроиз- ведения фаговых частиц. Через 25—30 мин после заражения клетки под действием новосин- тезированных ферментов фага происходит разрушение (лизис) клетки, и из нее освобождается до 100 частиц фага.

Но не все фаги вызывают лизис клетки после заражения. Так называемые умеренные бактериофаги способны-долгое время существовать в клетке, не вызывая ее разрушения.

Схема строения бактериофага T4. В головке упакована ДНК. На конце отростка находится базальная пластинка с нитями, которые служат для прикрепления фага к бактерии.

ДНК этих бактериофагов может встраиваться в бактериальную хромосому и передаваться при делении клетки как часть геноми бактерии. Однако под влиянием неблагоприятных воздействий внешней среды, например излучения, высоких температур, обработки некоторыми химическими соединениями, происходит выщепление фага, его размножение и лизис клетки. Нитчатые фаги, например, также используют клеточные механизмы репликации, транскрипции и трансляции для размножения, но они покидают клетку, не разрушая ее.

Жизненный цикл бактериофага. С помощью нитей вирус прикрепляется к клетке бактерии. Отросток фага сокращается, и ДНК вируса впрыскивается в клетку. Затем начинается интенсивный синтез макромолекул фага и происходит сборка вирионов, которые выходят из клетки, разрушая ее. В некоторых случаях вирусная ДНК встраивается в геном бактерии без размножения и разрушения самой бактериальной клетки (лизогения).

Генетический материал бактериофага проник внутрь бактерии, а капсиды (оболочки вируса), прикрепленные к бактериальной стенке, остались пустыми. Увеличение в 60 тыс. раз.

В генной инженерии бактериофаги используются для переноса генетического материала, т. е. в качестве векторов. Фаги поражают бактерии, в том числе и болезнетворные для человека. Это значит, что они наши союзники в борьбе со многими болезнями, вызываемыми бактериями: чумой, брюшным тифом, дизентерией, холерой. Быстро расправляются они со своими ближайшими соседями по микромиру. Бактериофаги применяют для предупреждения и лечения многих инфекционных заболеваний, но, к сожалению, в организме человека вирусы действуют на бактерии не так активно, как в пробирке.

Бактерии часто быстро приспосабливаются к фагам и становятся устойчивыми к их действию. Фаги с успехом используют для распознавания бактерии: каждый вид бактерий поражается только определенным для него видом вируса.

Рейтинг@Mail.ru