Медицинский словарь
А Б В Г Д Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Я

Бактериофаг

 

Бактериофаг — субмикроскопический агент, являющийся вирусом бактерий, заражающий бактериальную клетку, воспроизводящийся в ней и часто вызывающий ее растворение (лизис); бактериофаг присутствует там, где находятся чувствительные к нему бактерии.

Впервые явление лизиса бактерий под влиянием перевиваемого агента наблюдал в 1898 г. русский ученый Н. Ф. Гамалея. В 1915 г. английский врач Туорт установил, что колонии стафилококков (см. Бактерии) подвергаются самопроизвольному растворению. Он обнаружил, что в фильтратах таких колоний присутствует растворяющий агент, способный проходить через мелкопористые фильтры, задерживающие бактерии. Туорт высказал предположение, что этот агент является вирусом, способным заражать бактерии, размножаться в них и убивать их. В 1917 г. канадский ученый д'Эрель выделил из кишечника больного дизентерией аналогичный растворяющий фактор и назвал его бактериофагом — пожирателем бактерий. д'Эрель установил, что бактериофаг представляет собой мельчайшую частицу, много меньшую, чем бактерия, воспроизводящуюся в чувствительных к нему бактериях. Бактериофаг обладает выраженной специфичностью, растворяя лишь определенные виды бактерий. Он выделяется из организма больного более интенсивно в период выздоровления. Исходя из этих наблюдений, д'Эрель высказал идею о роли бактериофага в борьбе с инфекционными болезнями и в развитии естественной невосприимчивости к ним.

До сих пор бактериофаг сохраняет свою роль в профилактике и диагностике ряда заразных заболеваний. Практическое значение бактериофага определяется необходимостью защиты от них бактерий, используемых в микробиологической промышленности при производстве антибиотиков, витаминов, аминокислот и пр., т. к. часто они являются причиной гибели бактерий-продуцентов.

Открытие и изучение бактериофага оказало большое влияние на развитие современной молекулярной биологии и генетики. Бактериофаг Они являются наиболее просто организованными биологическими объектами, доступными для анализа таких проблем, как механизмы воспроизведения биологических макромолекул (см. Белки, Нуклеиновые кислоты), генетический код, механизм выражения генов (см. Генетика) и др.

Строение бактериофага. Все известные бактериофаги состоят из двух основных компонентов: белков и нуклеиновых кислотт. По типу нуклеиновой кислотыты они делятся на ДНК- и РНК-содержащие.

Изучение бактериофага в электронном микроскопе показало, что они полиморфны: некоторые из них представляют собой гибкую нить, другие — шестигранник. Наиболее сложными по строению являются бактериофаги кишечной палочки — так называемые фаги Т, среди которых детально изучены Т-2, Т-4, Т-6. Итоги этих исследований позволили создать функциональную анатомию частицы Т-четного бактериофага. (рис. 1). Т-четные бактериофаги имеют головку, внутри которой упакована его ДНК. ДНК, выделенная из головки бактериофага, имеет вид нити (рис. 2). От головки бактериофага отходит хвостовой отросток, играющий значительную роль в осуществлении заражения бактерии. Он состоит из сократительного наружного чехла, внутреннего стержня, пластинки основания (базальной) и шести тонких фибрилл. Все эти структуры, так же как и головка бактериофага, включают в себя индивидуальные белки.

Заражение бактериофагом бактериальной клетки. Заражение бактерии начинается с прикрепления хвостового отростка бактериофага к поверхности клетки (адсорбция фага). Адсорбцию осуществляют фибриллы хвостового отростка, которые прикрепляются к структурам бактериальной клетки, называемым фагорецепторами. Вслед за адсорбцией базальмая пластинка хвоста бактериофага вступает в тесный контакт с клеточной стенкой, в результате чего сократительный чехол хвоста сокращается, а центральный его стержень прокалывает клеточную мембрану и, вероятно, за счет сокращения головки ДНК фага впрыскивается внутрь бактерии. Бактериофаг Немедленно после проникновения ДНК в бактерии начинает реализовываться генетическая информация, записанная в ДНК фага. В случае Т-четных бактериофагов в клетке синтезируются ферменты, разрушающие ДНК бактерии, и ферменты, необходимые для репродукции ДНК фага. После этого этапа, называемого синтезом ранних белков, в бактерии синтезируются поздние белки, образующие оболочку бактериофага. В результате возникают новые частицы бактериофага, бактерия лизируется, а размножившийся в ней бактериофаг выходит в окружающую среду. Если нанести отдельные бактериофаги на поверхность твердой питательной среды с растущими бактериями, то размножившиеся в бактериях бактериофаги разрушают бактерии, образуя на этом месте так называемые «стерильные пятна».

Продолжительность жизненного цикла бактериофага, т. е. время от момента заражения бактерии до выхода его потомства, различна для разных бактериофагов. Например, дли фага Т-1 она равна 13—15 мин., а для фага Т-4,— 30—40 мин. После заражения бактерии бактериофагом внутри клетки оказывается не целая фаговая частица, а ее ДНК. Таким образом, можно утверждать, что ДНК бактериального вируса обладает инфекциозностью, что было доказано в прямых опытах, когда удалось разработать способы заражения бактерии не целым фагом, а изолированной из него ДНК. В результате в бактерии, зараженной молекулами нуклеиновой кислоты бактериофага, образовывались полноценные частицы бактериофага, состоящие из белка и нуклеиновой кислоты, т. е. нуклеиновая кислота бактериофага несет в себе всю информацию, необходимую для синтеза обоих химических компонентов вируса—нуклеиновой кислоты и белка. Бактериофаги, способные репродуцироваться (воспроизводиться) в бактерии, разрушать их и выходить при этом в виде полноценных частиц в среду, называются вирулентными фагами: Наряду с такими фагами существуют и другие, называемые умеренными. ДНК умеренных фагов после заражения клетки внедряется в ДНК самих бактерий, не нарушая их жизнедеятельности. Она удваивается в составе бактериальной хромосомы при делении клетки, т.е. передается потомству. Бактерия, в ДНК которой присутствует ДНК умеренного фага, называется лизогенной, а фаговая ДНК, объединенная с бактериальной ДНК, профагом. Если лизогенную бактерию облучить ультрафиолетовым светом или обработать химическими мутагенами (см. Бактерии, Генетика), то можно вызвать Превращение профага в фаг, т. е. возбудить в бактериальной клетке воспроизведение полноценных частиц фага, в результате которого клетка погибает. Следовательно, в лизогенной бактерии в составе единой бактериальной хромосомы сосуществуют генетический аппарат бактерии с геном вируса, который передается от родительской клетки потомству и может быть активирован (индуцирован).

Использование бактериофага в практике медицины. Бактериофаг применяют в качестве лечения и профилактических средств. Холерный бактериофаг оказался эффективным при ликвидации вспышек холеры. Специфические бактериофаги применяют также в качестве средства для предупреждения заражения холерой или дизентерией.

Применение бактериофага с целью предупреждения инфекционного заболевания называется фагопрофилактикой. Бактериофаг применяют также при диагностике некоторых инфекций (чумы, холеры, дизентерии, брюшного тифа и др.). Использование бактериофага в этих целях основано на его специфичности, т. е. на способности заражать и лизировать только определенные виды бактерий. При необходимости установить природу (видовую принадлежность) бактерии, выделенной из организма больного и объектов окружающей среды, к культуре прибавляют известный бактериофаг. Ее лизис указывает на принадлежность к определенному возбудителю заболевания.



© 2007-2012 Медицинский словарь Rambler's Top100