бактериофаг са вируси, които заразяват бактериите и се размножават в процеса. За всяка бактерия има и специфичен бактериофаг. Бактериофагите се използват в медицината и генното инженерство.
Какво представляват бактериофагите?
Бактериофагите са група вируси, които заразяват бактериите и археите (първични бактерии). По този начин те продължават да се размножават, унищожавайки бактерията.
За всяка бактерия има специфичен бактериофаг, основан на принципа на заключване и ключ. Според традиционното определение бактериофагите, като всички вируси, не са живи същества. Те са зависими от домакин за тяхното възпроизвеждане. Никакви биохимични процеси не се извършват извън приемника. Фагите използват ензимите на своя гостоприемник за това.
Бактериофагите се състоят само от ДНК или РНК, които са заобиколени от протеинова обвивка. По-голямата част от фагите обаче имат ДНК като свой генетичен материал.
Фагите са описани за първи път през 1917 г. от канадския биолог Феликс Хюбер д'Херел. Структурата на различните фаги е различна. По принцип бактериофагите се състоят от няколко компонента. Основният акцент беше върху структурата на така наречените Т фаги, които също заразяват бактерията Escherichia coli.
Т-фагите се състоят от полиедрична глава, която е свързана с удължен инжекционен канал (инжекционно устройство) чрез шия. Основната плоча с опашка от влакна и шипове е разположена под устройството за инжектиране. Главата е капсид, който съдържа нуклеинова киселина. Капсидът, инжекционният канал и основната плоча са направени от протеин. Опашните влакна и шиповете служат за закрепване на фага към клетъчната стена на бактерията.
Възникване, разпространение и свойства
Бактериофагите са универсални. Има около 10 до мощността на 30 бактериофага в морската вода. За всяка бактерия има и съответния фаг.
Размножаването на бактериофагите може да бъде разделено на пет фази. Първо, фагът се абсорбира от специфичен рецептор на клетъчната стена. Краищата на опашните нишки се прикрепят към повърхността на клетката. В следващия етап фагът инжектира своята ДНК или РНК в бактерията. Празните протеинови обвивки остават на повърхността на бактериите. Третата фаза се нарича фаза на латентност, в която не могат да бъдат открити фаги. По време на фазата на латентност, продължила няколко часа, започва транслацията във вирусната иРНК и репликацията във вирусната нуклеинова киселина. В така наречената фаза на производство се създават вирусни протеини. След това във фазата на последващо узряване се съставят отделните компоненти на вируса. След завършване на производството на вируси, лизоцимът, получен от конвертираната бактериална клетка, разтваря бактерията и освобождава произвежданите фаги.
Значение и функция
Днес бактериофагите вече са широко използвани в много области. Откриват се специални области на приложение в медицината, биологията или селскостопанското инженерство. В медицината бактериофагите се използват за откриване на бактериални щамове поради тяхната специфичност за определени бактерии. Тази област на приложение се нарича лизотип.
В момента се провеждат интензивни изследвания в борбата с бактериите, използващи бактериофаги при инфекции. Тази изследователска област придобива все по-голямо значение, особено под влиянието на непрекъснато нарастващия брой бактериални щамове, резистентни на антибиотици. Лошата стабилност на фагите в тялото обаче е проблематична. Те незабавно се елиминират от собствените фагоцити на организма.
Феликс Хюбер д'Херел вече е разгледал това възможно приложение. След откриването и въвеждането на антибиотиците обаче резултатите от изследванията върху това възможно приложение са напълно забравени. Институтът за фагови изследвания Eliava обаче, основан от D'Hérelle през 1934 г., все още съществува в Тбилиси, Джорджия. Заедно с Института за имунология и експериментална терапия на Ludwik Hirszfeld от Вроцлав, Полша, сега се провеждат изследвания на алтернативни методи за борба с антибиотикорезистентните бактерии с помощта на фаги.
Фагите също се използват по много различни начини в хранителната промишленост. Например, при опаковане на сирене или колбаси се използват различни фагови спрейове, за да се предпазят от бактерии.
Генетичното инженерство също е голяма област на приложение. Например, фагите сега се използват като вектори за определени гени и се въвеждат в бактериите. Използвайки този метод, могат да се генерират произвеждащи инсулин бактериални щамове на Escherichia coli.
Тези вектори също стават все по-важни за производството на други активни вещества. В допълнение, някои от тях могат да бъдат използвани за борба с генетични дефекти.
Болести и неразположения
Въпреки това, бактериофагите не показват само положителни ефекти. Някои сериозни инфекциозни заболявания избухват само с помощта на фаги. Дифтерията се предизвиква от бактерията Corynebacterium diphtheriae. Въпреки това, болестта може да избухне само ако Corynebacterium diphtheriae е заразена едновременно с бактериофаги. След инфекция с фаги, тези бактерии произвеждат характерния токсин, който причинява тежките, понякога животозастрашаващи симптоми.
Заболяването започва с признаци като затруднено преглъщане, умора, гадене и коремна болка. На бадемите има бяло покритие, което мирише гадно, сладко. Често има усложнения като пневмония или миокардит, които могат да бъдат фатални.
Друго заболяване, причинено от бактериофагите, е скарлатина. Скарлатина се причинява от стрептококи, заразени с бактериофаги. В резултат на тази инфекция бактериите произвеждат особено коварен токсин. Има тежки симптоми с втрисане, висока температура, повръщане и болки в гърлото. В началото езикът е бял, но след няколко дни се превръща в малиново червено. Появява се и обрив. Ако бактерията не беше заразена с бактериофаг, това би довело само до безвреден тонзилит.
Холерата се причинява и от бактерия, заразена с бактериофаги, наречена Vibrio cholerae.
