Назовите природную среду фагов

1. Распространение фагов в природе. Лизогения и ее значение. Фаговая конверсия. Применение фагов в микробиологии и медицине.

Естественной средой обитания фагов является бактериальная клетка, поэтому фаги распространены повсеместно (например, в сточных водах). Фагам присущи биологические особенности, свойственные и другим вирусам.

Наиболее морфологически распространенный тип фагов характеризуется наличием головки- икосаэдра, отростка (хвоста) со спиральной симметрией (часто имеет полый стержень и сократительный чехол), шипов и отростков (нитей), т.е. внешне несколько напоминают сперматозоид.

Взаимодействие фагов с клеткой (бактерией) строго специфично, т.е. бактериофаги способны инфицировать только определенные виды и фаготипы бактерий.

Основные этапы взаимодействия фагов и бактерий.

1.Адсорбция (взаимодействие специфических рецепторов).

2.Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага) осуществляется за счет лизирования веществами типа лизоцима участка клеточной стенки, сокращения чехла, вталкивания стержня хвоста через цитоплазматическую мембрану в клетку, впрыскивание ДНК в цитоплазму.

4.Выход дочерних популяций.

Различают вирулентные фаги, способные вызвать продуктивную форму процесса, и умеренные фаги, вызывающие редуктивную фаговую инфекцию (редукцию фага). В последнем случае геном фага в клетке не не реплицируется, а внедряется (интегрируется) в хромосому клетки хозяина (ДНК в ДНК), фаг превращается в профаг. Этот процесс получил название лизогении. Если в результате внедрения фага в хромосому бактериальной клетки она приобретает новые наследуемые признаки, такую форму изменчивости бактерий называют лизогенной (фаговой) конверсией. Бактериальную клетку, несущую в своем геноме профаг, называют лизогенной, поскольку профаг при нарушении синтеза особого белка- репрессора может перейти в литический цикл развития, вызвать продуктивную инфекцию с лизисом бактерии.

Умеренные фаги имеют важное значение в обмене генетическим материалом между бактериями- в трансдукции (одна из форм генетического обмена). Например, способностью вырабатывать экзотоксин обладают только возбудитель дифтерии, в хромосому которого интегрирован умеренный профаг, несущий оперон tox, отвечающий за синтез дифтерийного экзотоксина. Умеренный фаг tox вызывает лизогенную конверсию нетоксигенной дифтерийной палочки в токсигенную.

По спектру действия на бактерии фаги разделяют на :

— поливалентные (лизируют близкородственные бактерии, например сальмонеллы);

— моновалентные (лизируют бактерии одного вида);

— типоспецифические (лизируют только определенные фаговары возбудителя).

На плотных средах фаги обнаруживают чаще с помощью спот (spot) — теста (образование негативного пятна при росте колоний) или методом агаровых слоев (титрования по Грациа).

Практическое использование бактериофагов.

1.Для идентификации (определение фаготипа).

2.Для фагопрофилактики (купирование вспышек).

3.Для фаготерапии (лечение дисбактериозов).

4.Для оценки санитарного состояния окружающей среды и эпидемиологического анализа.

Источник

Природа фагов

Несмотря на то что явление бактериофагии интенсивно изучается более пятидесяти лет, на природу фагов нет единой точки зрения и этот вопрос до сих пор остается спорным. В нашей стране и за рубежом в специальной печати и на конференциях неоднократно возникали горячие дискуссии на эту тему. И это не случайно. Вопрос о происхождении фагов, как и других вирусов, имеет большое значение, так как с ним тесно связано решение многих актуальнейших задач современной биологии: происхождение жизни, возможные формы существования живого; существование живых существ, не имеющих клеточной структуры; происхождение клеточных форм жизни; развитие, изменчивость и видообразование у микроорганизмов и др.

До настоящего времени все еще существуют диаметрально противоположные точки зрения на природу вирусов, в том числе и фагов. По мнению одних ученых, фаги относятся к живым организмам; другие рассматривают их как особые вещества типа ферментов.

Важно отметить, что те исследователи, которые относят фаги к живым организмам, различно трактуют вопрос об их происхождении. Одни исследователи считают, что фаги, как и вирусы человека, животных и растений, произошли от древнейших доклеточных форм, которые в процессе эволюции приспособились к паразитированию в первичных одноклеточных организмах и в дальнейшем эволюционировали вместе со своими хозяевами. Таким путем, как думают эти ученые, возникли фаги микроорганизмов, которые по своему отношению к клетке-хоэяину являются паразитами экзогенного, т. е. внешнего, происхождения. Другие же считают, что происхождение фагов связано тем или иным образом с клеткой своего теперешнего хозяина (эндогенное происхождение).

По мнению ученых, рассматривающих фаг как фермент эндогенного происхождения, фаговая частица является продуктом жизнедеятельности микробной клетки. При попадании в клетку фаги вызывают каталитически протекающие процессы образования активного фага, способного разрушать микробную клетку. А размножение фага в клетке происходит приблизительно так же, как образование активного фермента из его неактивного предшественника — профермента.

Какая же иэ изложенных точек зрения на природу фага является наиболее приемлемой, исходя из современных знаний о свойствах фага и его взаимоотношений с клеткойхоэяином? Является ли фаг живым существом или это — вещество подобное ферменту? За последние годы благодаря применению новейших современных методов исследования (электронная микроскопия, меченые атомы) знания о структуре фагов, их химическом составе, особенностях размножения значительно расширились. Фаговая частица оказалась довольно сложно организованной. Она содержит основные химические соединения, свойственные живому организму,— нуклеиновые кислоты и белок. Подобно другим живым сущест вам, фаги способны изменять все свои свойства. Поэтому рассматривать их как ферменты нет никаких оснований. Верно, они не обладают собственным обменом веществ. Они являются абсолютными паразитами, живущими полностью за счет клетки-хозяина.

Следовательно, фаги логично рассматривать как особые формы живых существ. Однако вопрос о происхождении фагов пока еще нельзя считать окончательно решенным.

Жизнь растений: в 6-ти томах. — М.: Просвещение. Под редакцией А. Л. Тахтаджяна, главный редактор чл.-кор. АН СССР, проф. А.А. Федоров . 1974 .

Источник

2. Бактериофаги. Распространение фагов в природе. Умеренные бактериофаги, особенности их взаимодействия с клеткой. Лизогения, ее значение. Фаговая конверсия.

Бактериофаги — вирусы бактерий. Являются неклеточными формами жизни, содержат одну из нуклеиновых кислот — ДНК или РНК, которые выполняют функцию генома. У фагов отсутствует белоксинтезирующие системы и самостоятельный метаболизм. Они являются генетическими паразитами и вносят в чувствительную бактериальную клетку закодированную в их геноме программу, выполняя которую ,бактерия на своих структурах воспроизводит множество фагов, а сама при этом погибает. Такой способ размножения называется репродукцией.

Фаги широко распространены в природе. Это возбудители инфекционных заболеваний человека, животных, растений. Бактериофаги встречаются везде, где есть микроорганизмы, в которых они паразитируют: в молоке и молочных продуктах, овощах и фруктах, в почве, водоемах, сточных водах, выделениях людей и животных и т.д

Умеренные фаги также способны вызывать продуктивную инфекцию, но для них характерна интегративная(лизогенная) инфекция, при которой ДНК фага встраивается в бактериальную хромосому в виде профага. При этом клетка остается жизнеспособной и становится лизогенной.

Явление лизогении — это особый тип взаимодействия бактериофага с клеткой-хозяином. Суть этого явления заключается в наследственном свойстве бактерий выделять фаг в среду без предварительного инфицирования их данным фагом. Такие бактерии называются лизогенными. Фаг в лизогенных бактериях находится в форме профага. Профаг — это не инфекционная форма фага, свойственная лишь умеренным бактериофагом. Геном умеренного фага в процессе фаговой инфекции интегрируется в геном бактериальной клетки, приобретает форму профага. В такой форме он передается бактериями из поколения в поколение. Бактериальная клетка, несущая профаг, становится иммунной к повторной инфекции ее таким фагом.

Явление лизогении имеет общебиологическое значение для популяции бактерий и фагов. Оно обеспечивает сохранение и распространение популяции фагов в природе, защищает бактерии от лизиса вирулентными фагами, обеспечивает обмен генетической информацией между про-и эукариотами, что имеет большое значение для эволюции. Благодаря этому явлению возможна селекция штаммов микроорганизмов, которые найдут применение в биотехнологии, генной инженерии.

Фаговая конверсия — изменение фенотипа бактериальной клетки ( в результате лизогенизации) , обусловленное включением в ее хромосому генома умеренного фага.

3.Отличительные свойства бактериофагов как представителей царства Vira. Вирулентные фаги, стадии взаимодействия с бактериальной клеткой. Практическое применение бактериофагов

Бактериофаги — вирусы бактерий. Являются неклеточными формами жизни, содержат одну из нуклеиновых кислот — ДНК или РНК, которые выполняют функцию генома. У фагов отсутствует белоксинтезирующие системы и самостоятельный метаболизм. Они являются внутриклеточными генетическими паразитами.

Вирулентные фаги вызывают продуктивную инфекцию, при которой происходит репродукция фагов и лизис бактериальной клетки.

Механизм взаимодействия вирулентного фага с микробной клеткой:

1. Адсорбция фага на чувствительной клетке. Происходит при наличии комплементраных рецепторов в клеточной стенке бактерий и на концах нитей фагового отростка. Сперва фаг присоединяется нитями, а затем прочно прикрепляется к клеточной стенке с помощью зубцов банальной пластинки.
2. Проникновение ДНК фага в бактериальную клетку. С помощью лизоцима, находящегося в банальной пластинке , участок клеточной стенки гидролизируется, чехол отростка сокращается и внутренний стержень прокалывать оболочки клетки. Молекула фаговой ДНК по каналу стержня проникает внутрь клетки.
3. Внутриклеточное развитие фага. Фазовая ДНК вносит в бактериальную клетку генетическую информацию. Происходит биосинтез компонентов , необходимых для репродукции. На начальных этапах синтезируются «ранние белки» — ферменты , осуществляющие репликацию фаговой ДНК с целью образования множества ее копий. Затем на клеточных рибосомах формируются структурные «поздние белки»
4. Морфогенез фага. Созревание фага происходит по трем независимым ветвям в различных участках клетки, является разобщенным процессом. Отдельно формируются головки фага — вокруг молекулы ДНК строится капсид. Независимо идет построение отростка. Отдельно синтезируются нити отростка. Затем все составные части фага объединяются, образуя вирионы.

1. Лизис бактериальной клетки и выход фага. Лизис осуществляется под действием лизоцима. Выход путем отпочковывания.

Источник