bakteriofaga

bakteriofaga su virusi koji inficiraju bakterije i umnožavaju se u procesu. Za svaku bakteriju postoji i specifičan bakteriofag. Bakteriofagi se koriste u medicini i genetskom inženjerstvu.

Što su bakteriofagi?

Bakteriofagi su skupina virusa koji inficiraju bakterije i arheje (primordijalne bakterije). Pri tome se i dalje množe, uništavajući bakteriju.

Za svaku bakteriju postoji specifičan bakteriofag koji se temelji na principu zaključavanja i ključa. Prema tradicionalnoj definiciji, bakteriofagi, kao i svi virusi, nisu živa bića. Za reprodukciju su ovisni o domaćinu. Biokemijski procesi se ne odvijaju izvan domaćina. Fage koriste enzime svog domaćina za to.

Bakteriofagi se sastoje samo od DNA ili RNA, koji su okruženi proteinskim slojem. Međutim, velika većina faga ima DNK kao svoj genetski materijal.

Fage je prvi put opisao 1917. godine kanadski biolog Félix Hubert d'Hérelle. Struktura različitih faga je različita. U osnovi, bakteriofagi se sastoje od nekoliko komponenti. Glavni fokus bio je na strukturi takozvanih T faga, koji zaraze i bakterijom Escherichia coli.

T-fagi se sastoje od poliedarske glave koja je preko vrata spojena s izduženim injekcijskim kanalom (injekcijskim uređajem). Donja ploča s repnim vlaknima i šiljcima nalazi se ispod uređaja za ubrizgavanje. Glava je kapsid koji sadrži nukleinsku kiselinu. Kapsid, kanal za ubrizgavanje i osnovna ploča izrađeni su od proteina. Repna vlakna i šiljci služe za pričvršćivanje faga na staničnu stijenku bakterije.

Pojava, distribucija i svojstva

Bakteriofagi su univerzalni. U morskoj vodi ima oko 10 snage do 30 bakteriofaga. Za svaku bakteriju postoji i odgovarajući fag.

Razmnožavanje bakteriofaga može se podijeliti u pet faza. Prvo, fag se apsorbira u određeni receptor stanične stijenke. Krajevi repnih niti pričvršćuju se na staničnu površinu. U sljedećem koraku fag ubrizgava svoju DNA ili RNA u bakteriju. Prazne ljuske proteina ostaju na površini bakterija. Treća faza naziva se faza latencije, u kojoj se ne mogu detektirati fagi. Tijekom faze latencije koja traje nekoliko sati započinju transformacija u virusnu mRNA i replikacija u virusnu nukleinsku kiselinu. U takozvanoj fazi proizvodnje stvaraju se virusni proteini. Zatim se u fazi sazrijevanja sastavljaju pojedine komponente virusa. Nakon završetka proizvodnje virusa, lizocim koji nastaje pretvorena bakterijska stanica otapa bakteriju i oslobađa proizvedene fage.

Značenje i funkcija

Danas se bakteriofagi već uveliko koriste u mnogim područjima. Otvaraju se posebna područja primjene u medicini, biologiji ili poljoprivrednom inženjerstvu. U medicini se bakteriofazi koriste za otkrivanje bakterijskih sojeva zbog njihove specifičnosti za određene bakterije. To područje primjene naziva se lizotip.

Trenutno se provode intenzivna istraživanja u borbi protiv bakterija koje koriste bakteriofage u infekcijama. Ovo istraživačko područje dobiva na značaju, posebno pod utjecajem sve većeg broja bakterijskih sojeva otpornih na antibiotike. Međutim, problematična je slaba stabilnost faga u tijelu. Oni se odmah eliminiraju u tijelu vlastitim fagocitima.

Félix Hubert d'Hérelle je već razmatrao ovu moguću prijavu. Međutim, nakon otkrića i uvođenja antibiotika, rezultati istraživanja ove moguće primjene potpuno su zaboravljeni. Međutim, Eliava institut za fazna istraživanja osnovana od D'Hérelle 1934. još uvijek postoji u Tbilisiju u državi Georgia. Zajedno s Institutom za imunologiju i eksperimentalnu terapiju Ludwik Hirszfeld iz poljskog grada Wroclawa danas se tamo provode alternativne metode borbe protiv bakterija otpornih na antibiotike pomoću faga.

Fage se također koriste na mnogo različitih načina u prehrambenoj industriji. Primjerice, prilikom pakiranja sira ili kobasica koriste se različiti sprejevi za fage kako bi se zaštitili od bakterija.

Genetsko inženjerstvo je također veliko područje primjene. Na primjer, fagi se danas koriste kao vektori za određene gene i uvode u bakterije. Pomoću ove metode može se stvoriti bakterijski soj Escherichia coli koji proizvodi inzulin.

Ti vektori također postaju sve važniji za proizvodnju drugih aktivnih tvari. Osim toga, neke od njih mogu se koristiti u borbi protiv genetskih oštećenja.

Bolesti i bolesti

Međutim, bakteriofagi ne pokazuju samo pozitivne učinke. Neke ozbiljne zarazne bolesti izbijaju samo uz pomoć faga. Difteriju pokreće bakterija Corynebacterium diphtheriae. Međutim, bolest može izbiti samo ako je Corynebacterium diphtheriae istovremeno zaražena bakteriofazima. Nakon infekcije fagama, ove bakterije proizvode karakteristični toksin koji uzrokuje teške, ponekad opasne po život simptome.

Bolest počinje znakovima poput otežanog gutanja, umora, mučnine i bolova u trbuhu. Na bademima se nalazi bijeli premaz koji miriše gadno, slatko. Često postoje komplikacije poput upale pluća ili miokarditisa, što može biti fatalno.

Druga bolest uzrokovana bakteriofazima je grimizna groznica. Škrlatna groznica uzrokovana je streptokokom zaraženim bakteriofazima. Kao rezultat ove infekcije, bakterije proizvode posebno podmukao toksin. Postoje ozbiljni simptomi s groznicom, vrućicom, povraćanjem i grloboljom. U početku je jezik bijel, ali nakon nekoliko dana malina postaje crvena. Javlja se i osip. Ako bakterija nije bila zaražena bakteriofagom, to bi dovelo samo do bezopasnog tonzilitisa.

Koleru uzrokuje i bakterija zaražena bakteriofazima koja se nazivaju Vibrio cholerae.