Makala haya, kama ripoti ya baiolojia ya daraja la 5 kuhusu virusi vya bacteriophage, yatamsaidia msomaji kujifunza maelezo ya msingi kuhusu aina hizi za maisha nje ya seli. Hapa tutazingatia eneo lao la kitaalamu, vipengele vya muundo na shughuli za maisha, udhihirisho wao wakati wa kuingiliana na bakteria, nk.
Utangulizi
Kila mtu anajua kwamba mwakilishi wa ulimwengu wote wa kitengo cha uhai kwenye sayari ya Dunia ni seli. Walakini, zamu kati ya karne ya kumi na tisa na ishirini ilikuwa enzi ambayo magonjwa kadhaa yaligunduliwa ambayo huathiri wanyama, mimea, na hata kuvu. Wakichanganua jambo hili na kutilia maanani taarifa za jumla kuhusu magonjwa ya binadamu, wanasayansi waligundua kuwa kuna viumbe ambavyo vinaweza kuwa vya asili isiyo ya seli.
Viumbe kama hao ni wadogo sana, na kwa hivyo wanaweza kupita kwenye kichujio kidogo bila kusimama ambapo hata seli ndogo inaweza kusimama. Hii ilisababisha kugunduliwa kwa virusi.
Data ya jumla
Kablazingatia wawakilishi wa virusi - bacteriophages - hebu tufahamiane na habari ya jumla kuhusu ufalme huu wa uongozi wa taxonomic.
Chembe ya virusi ina vipimo vidogo zaidi (20-300 nm) na muundo linganifu. Imejengwa kutoka kwa vipengele vya kurudia mara kwa mara. Viumbe vyote vya asili ya virusi ni kipande cha RNA au DNA, kilichofungwa katika shell maalum ya protini inayoitwa capsid. Hawana uwezo wa kujitegemea kufanya kazi na kudumisha shughuli muhimu, kuwa nje ya seli nyingine. Udhihirisho wa mali ya viumbe hai ni asili ndani yao tu baada ya kuletwa ndani ya kiumbe kingine, wakati virusi yenyewe itatumia rasilimali za seli ambayo imekamata ili kudumisha utulivu katika hali yake mwenyewe. Inafuata kwamba eneo hili la taksonomia limewasilishwa kama aina ya maisha ya vimelea, ndani ya seli. Kuna virusi ambavyo huvamia sehemu za utando wa seli ambamo walikuza na kuishi. Hutengeneza ganda lingine kuzunguka sehemu kama hizo, na kufunika capsid.
Kama kanuni, virusi huunda mshikamano na uso wa seli ambamo husababishia vimelea. Kisha virusi huingia ndani na kuanza kutafuta muundo maalum ambao unaweza kupiga. Kwa mfano, visababishi vya utendakazi wa homa ya ini na huishi tu katika vitengo vya seli ya ini, wakati mabusha hujaribu kupenya kwenye tezi za parotidi.
DNA (RNA) mali ya virusi, mara moja ndani ya seli carrier, huanza kuingiliana na vifaa vya urithi wa kijeni ili seli yenyewe kuanza mchakato wa usanisi usiodhibitiwa.mfululizo maalum wa protini encoded katika asidi nucleic ya pathogen yenyewe. Kisha, urudufishaji hufanyika, ambao unafanywa moja kwa moja na seli yenyewe, na hivyo mchakato wa kukusanya chembe mpya ya virusi huanza.
Bacteriophage
Virusi vya bacteriophage ni nani? Hii ni aina maalum ya maisha duniani ambayo hupenya seli za bakteria kwa hiari. Uzazi mara nyingi hutokea ndani ya mwenyeji, na mchakato yenyewe husababisha lysis. Kuzingatia muundo wa virusi kwa kutumia mfano wa bacteriophages, tunaweza kuhitimisha kuwa zinajumuisha ganda linaloundwa na protini na zina vifaa vya kuzaliana urithi kwa njia ya mnyororo mmoja wa RNA au minyororo miwili ya DNA. Jumla ya idadi ya bacteriophages takriban inalingana na jumla ya idadi ya viumbe vya bakteria. Virusi hivi vinashiriki kikamilifu katika mzunguko wa kemikali wa vitu na nishati katika asili. Husababisha udhihirisho mwingi wa ishara katika bakteria na vijiumbe vidogo vinavyositawishwa au kukua wakati wa mageuzi.
Historia ya uvumbuzi
Mtafiti wa Bakteria F. Twort aliunda maelezo ya ugonjwa wa kuambukiza, ambayo alipendekeza katika makala iliyochapishwa mwaka wa 1915. Ugonjwa huu uliathiri staphylococci na unaweza kupita kwenye vichujio vyovyote, na pia unaweza kusafirishwa kutoka kwa seli moja hadi nyingine.
F. D'Herelle, mwanabiolojia mzaliwa wa Kanada, aligundua bakteriophages mnamo Septemba 1917. Ugunduzi wao ulifanywa bila kutegemea kazi ya F. Tworot.
Mnamo 1897, N. F. Gamaleya alikua mwangalizi wa jambo la lysis.bakteria ambao waliendelea chini ya ushawishi wa mchakato wa wakala wa kuunganisha.
Virusi vya bakteria ni bakteria ya vimelea ambayo huchukua nafasi kubwa katika pathogenesis ya maambukizi. Wanahusika katika kuhakikisha urejesho wa aina nyingi za viumbe kutoka kwa magonjwa mengi, na kwa hiyo huunda aina maalum ya mfumo wa kinga. D'Herelle alizungumza kwanza juu ya hili, na baadaye akaliendeleza na kuwa fundisho. Msimamo huu uliwavutia wanasayansi wengi ambao walianza kuchunguza eneo hili na kujaribu kupata majibu ya maswali kama vile: ni aina gani ya muundo wa seli (fuwele) bakteria-virusi bacteriophages inayo? Je! ni michakato gani ndani yao, hatima yao zaidi na maendeleo? Haya yote na mengine yamevutia hisia za watafiti wengi.
Maana
Muundo wa virusi kwa mfano wa bacteriophage unaweza kutueleza mengi, hasa kwa mwingiliano na taarifa nyingine ambazo mtu anazo kuzihusu. Kwa mfano, wanadaiwa kuwa aina ya zamani zaidi ya chembe za virusi. Uchanganuzi wa kiasi unatuonyesha kuwa idadi yao ina zaidi ya chembe 1030.
Kwa asili, wanaweza kupatikana katika sehemu moja ambapo bakteria wanaishi, ambapo wanaweza kuhisi. Kwa kuwa viumbe vinavyohusika vinafafanuliwa na makazi yao, kwa mapendekezo ya bakteria wanayoambukiza, inafuata kwamba bakteria ya udongo (phages) itaishi kwenye udongo. Kadri substrate inavyokuwa na vijidudu vingi zaidi, ndivyo fagio linalohitajika zaidi.
Kwa kweli, kila bacteriophage inajumuishamoja ya vitengo vya msingi vya uhamaji wa kijeni. Kwa kutumia transduction, husababisha kuibuka kwa jeni mpya katika nyenzo za urithi za bakteria. Takriban seli 1024 za bakteria zinaweza kuambukizwa kwa sekunde. Njia hii ya kujibu swali la ni virusi gani vinavyoitwa bacteriophages inatuonyesha kwa uwazi njia ambazo taarifa za urithi husambazwa kati ya viumbe vya bakteria kutoka kwenye makazi ya kawaida.
Vipengele vya ujenzi
Tukijibu swali la muundo wa virusi vya bacteriophage, tunaweza kuhitimisha kuwa zinaweza kutofautishwa kulingana na muundo wa kemikali, aina ya asidi ya nucleic (n.c.), data ya kimofolojia na aina ya mwingiliano na viumbe vya bakteria. Saizi ya kiumbe kama hicho inaweza kuwa ndogo mara elfu kadhaa kuliko seli ya vijidudu yenyewe. Mwakilishi wa kawaida wa phages huundwa na kichwa na mkia. Urefu wa mkia unaweza kuwa mara mbili hadi nne kipenyo cha kichwa, ambacho, kwa njia, huweka uwezo wa maumbile, ambayo imechukua fomu ya mlolongo wa DNA au RNA. Pia kuna kimeng'enya - transcriptase, kilichoingizwa katika hali isiyofanya kazi na kuzungukwa na shell ya protini au lipoproteins. Huamua uhifadhi wa jenomu ndani ya seli na huitwa capsid.
Sifa za kimuundo za virusi vya bacteriophage hufafanua sehemu ya mkia wake kama mirija ya protini, ambayo hutumika kama mwendelezo wa ganda linalounda kichwa. ATPase iko katika eneo la msingi wa mkia, ambayo hutengeneza tena rasilimali za nishati zilizotumiwa kwenye mchakato wa sindano.nyenzo jeni.
Data ya kimfumo
Bacteriophage ni virusi vinavyoambukiza bakteria. Hivi ndivyo mtaalam wa ushuru anaiainisha katika jedwali la mpangilio wa kidaraja. Mgawo wa cheo kwao katika sayansi hii ulitokana na ugunduzi wa kiasi kikubwa cha viumbe hivi. Masuala haya kwa sasa yanashughulikiwa na ICTV. Kwa mujibu wa Viwango vya Kimataifa vya uainishaji na usambazaji wa taxa kati ya virusi, bacteriophages hutofautishwa na aina ya asidi ya nukleiki iliyo nayo au sifa za kimofolojia.
Leo, familia 20 zinaweza kutofautishwa, kati ya hizo 2 pekee ndizo zilizo na RNA na 5 zilizo na ganda. Miongoni mwa virusi vya DNA, ni familia 2 pekee zilizo na aina moja ya mstari wa jenomu. Virusi 9 zilizo na DNA (jenomu inaonekana kwetu kama molekuli ya duara ya asidi ya deoxyribonucleic) na nyingine 9 yenye takwimu ya mstari. Familia 9 ni mahususi kwa bakteria, na nyingine 9 ni maalum kwa archaea.
Athari kwenye seli ya bakteria
Virusi vya Bacteriophage, kulingana na asili ya mwingiliano na seli ya bakteria, vinaweza kutofautiana katika mirija hatari na ya wastani. Wa kwanza wana uwezo wa kuongeza idadi yao tu kwa msaada wa mzunguko wa lytic. Michakato ambayo mwingiliano wa phaji mbaya na seli hufanyika, inajumuisha adsorption kwenye uso wa seli, kupenya ndani ya muundo wa seli, michakato ya biosynthesis ya vitu vya phaji na kuletwa kwao katika hali ya kufanya kazi, na pia kutolewa kwa seli. bacteriophage kutoka kwa mwenyeji.
Hebu tuzingatie maelezo ya virusi vya bacteriophage kulingana na hatua yao zaidi kwenye seli.
Bakteria wana juu ya uso wao miundo maalum maalum ya fagi, iliyowasilishwa kwa namna ya vipokezi, ambayo, kwa kweli, bacteriophage imeunganishwa. Kutumia mkia, phaji, kwa njia ya enzymes zilizomo mwisho wake, huharibu utando katika eneo fulani la seli. Zaidi ya hayo, contraction yake hutokea, kama matokeo ya ambayo DNA huletwa ndani ya seli. "Mwili" wa virusi vya bacteriophage na koti yake ya protini hubaki nje.
Sindano inayotengenezwa na fagio husababisha urekebishaji kamili wa michakato yote ya kimetaboliki. Mchanganyiko wa protini za bakteria, pamoja na RNA na DNA, imekamilika, na bacteriophage yenyewe huanza mchakato wa transcription kutokana na shughuli ya enzyme ya kibinafsi inayoitwa transcriptase, ambayo inaamilishwa tu baada ya kuingia kwenye seli ya bakteria.
Minyororo ya mapema na ya marehemu ya messenger RNA huunganishwa baada ya kuingia kwenye ribosomu ya seli ya mtoa huduma. Mchakato wa usanisi wa miundo kama vile nuclease, ATPase, lysozyme, capsid, mchakato wa mkia na hata polymerase ya DNA pia hufanyika. Mchakato wa kurudia unaendelea kulingana na utaratibu wa nusu ya kihafidhina na unafanywa tu mbele ya polymerase. Protini za marehemu huundwa baada ya kukamilika kwa michakato ya replication ya asidi deoxyribonucleic. Baada ya hayo, hatua ya mwisho ya mzunguko huanza, ambayo kukomaa kwa phage hutokea. Inaweza pia kuunganishwa na ganda la protini na kutengeneza chembe zilizokomaa tayari kwa maambukizi.
Mizunguko ya maisha
Bila kujali muundo wa virusi vya bacteriophage, zote zina sifa ya kawaida ya mzunguko wa maisha. Kwa mujibu wa kiasi au virusi, aina zote mbili za viumbe zinafanana katika hatua za awali za ushawishi kwenye seli yenye mzunguko sawa:
- mchakato wa utangazaji wa fagio kwenye kipokezi maalum;
- kudunga asidi nucleic ndani ya mwathiriwa;
- huanzisha mchakato wa pamoja wa urudufishaji wa asidi nucleiki, fagio na bakteria;
- mchakato wa kugawanya seli;
- maendeleo kwa njia ya lysogenic au lytic.
Bakteriophage ya kiasi hudumisha hali ya ueneaji, hufuata njia ya lisogenic. Wawakilishi hatari hukua kwa mujibu wa modeli ya lytic, ambayo kuna mfululizo wa michakato ya mfululizo:
- Mwelekeo wa usanisi wa asidi ya nukleiki huwekwa na vimeng'enya vya faji, vinavyoathiri kifaa kinachohusika na usanisi wa protini. Vimelea huanza kutofanya kazi kwa RNA na DNA ya mwenyeji, na hatua zaidi ya enzymatic inaongoza kwa kugawanyika kwake. Sehemu inayofuata ya mchakato ni "uwekaji chini" wa vifaa vya seli kwa usanisi wa protini.
- Phage n. Hupitia urudufishaji na huamua mwelekeo wa usanisi wa maganda mapya ya protini. Mchakato wa kutengeneza lisozimu ni chini ya RNA ya fagio.
- Uchanganuzi wa seli: Kupasuka kwa seli kunakosababishwa na shughuli ya lisozimu. Idadi kubwa ya fagio mpya hutolewa, ambayo itaambukiza viumbe vya bakteria zaidi.
Mbinu za uendeshaji
Virusibacteriophages hupata matumizi yao makubwa katika tiba ya aina ya antibacterial, ambayo hutumika kama njia mbadala ya antibiotics. Miongoni mwa viumbe vinavyoweza kutumika, vinavyojulikana zaidi ni: streptococcal, staphylococcal, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriophages, polyproteins na kuhara damu.
Dutu kumi na tatu za dawa kulingana na fagio husajiliwa na kutumika kwa vitendo katika eneo la Shirikisho la Urusi kwa madhumuni ya matibabu. Kama sheria, njia kama hizo za kupambana na maambukizo hutumiwa wakati njia ya jadi ya matibabu haileti mabadiliko makubwa, ambayo husababishwa na unyeti dhaifu wa pathojeni kwa antibiotic yenyewe au upinzani kamili. Katika mazoezi, matumizi ya bacteriophages husababisha mafanikio ya haraka na ya juu ya mafanikio yaliyotakiwa, lakini hii inahitaji uwepo wa membrane ya kibiolojia iliyofunikwa na safu ya polysaccharides, ambayo antibiotics haiwezi kupenya.
Aina ya matibabu ya uwekaji fagio haipatikani usaidizi katika nchi za Magharibi. Hata hivyo, mara nyingi hutumiwa kupambana na bakteria zinazosababisha sumu ya chakula. Uzoefu wa miaka mingi katika kusoma shughuli za bacteriophages unatuonyesha kwamba uwepo, kwa mfano, wa phaji ya kuhara katika nafasi ya kawaida ya miji na vijiji husababisha udhihirisho wa nafasi hiyo kwa hatua za kuzuia.
Wahandisi wa vinasaba hutumia bacteriophages kama vekta kuhamisha sehemu za DNA. Na pia kwa ushiriki wao, uhamisho wa habari za genomic hufanyikakati ya seli za bakteria zinazoingiliana.
