Порівняльна дія антибіотиків і фітонцидів часнику на бактерії

(в перерахунку на 10 мкг)

	Стафілокок золотистий	Протей	Кишкова паличка
Антибіотики
Пеніцилін	3,57	0,0	0,0
Стрептоміцин	4,20	2,07	0,0
Еритроміцин	2,16	1,20	0,98
Тетрациклін	1,02	0,33	0,0
Мономіцин	1,39	0,74	0,29
Фітонциди
Часнику	0,86	0,65	0,66
Цибулі-пера	0,36	0,41	0,34
Хрону	0,58	0,56	0,42

Бактеріофаги (віруси бактерій). Вперше спонтанний лізис бактерій описав М.Ф. Гамалія в 1898 р. Детальніше явище лізису дизентерійних бактерій якимось невідомим агентом дослідив канадський мікробіолог Ф. д'Ерелль у 1917 р. Він назвав цей агент бактеріофагом (bаctеrіорhаgа — той, який руйнує бактерії). На основі вивчення феномена бактеріофагії були вирішені дуже важливі проблеми молекулярної біології та генетики. Бактеріофаги виявились основною моделлю для дослідження тонкої структури гена, універсального генетичного коду, впливу радіації на спадкові структури організмів.

Морфологія фага. Більшість бактеріофагів мають форму сперматозоїда (рис. 5.2). Вони складаються з гексагональної головки, в якій міститься ДНК (або РНК), хвостового відростка (стержня, оточеного білковим чохлом), базальної пластинки з фібрилами — ре­цепторами. Розмір головки 60-100 нм, її двошарова оболонка утворена капсо-мерами, які оточують одну щільно скручену молекулу ДНК. Порожни­стий відросток довжиною 100-200 нм служить для прикріплення до поверхні бактерійної клітини та її інфікування. Адсорбується фаг на клітині за допомо­гою базальної пластинки та фібрил — рецепторів. Існує шість морфологічних типів фагів: нитчасті, без відростка, з аналогом відростка, коротким відро­стком, з чохлом відростка, що не ско­рочується й з чохлом відростка, що скорочується.

Хімічний склад фагів, як і інших ві­русів, представлений нуклеїновою кислотою, білками, невеликою кількістю ліпідів у оболонці. Переважна більшість бактеріофагів містить ДНК і лише окремі — РНК.

За своїм складом фагові нуклеїнові кислоти не відрізняються від аналогічних структур інших мікроорганізмів і вірусів.

Всередині головки є невелика кількість «внутрішнього білка». В дистальній ча­стині відростка, під чохлом, міститься фермент лізоцим, який відіграє велику роль у проникненні фагової нуклеїнової кислоти в бактеріальну клітину.

У мікроорганізмів, виявляється, також існують «інфекційні хвороби» і викли­кають їх бактеріофаги. При цьому лізис бактерій під впливом фагів характеризу­ється суровою специфічністю. Для кожного виду як патогенних, так і сапрофітних мікроорганізмів існує індивідуальний бактеріофаг, який вибірково діє лише на «свій» мікроб. Ця вибіркова спеціалізація дії може бути спрямована тільки на певну різновидність (або навіть певний штам), що має велике значення для ідентифікації збудників інфекційних хвороб, їх окремих фаговарів. Це допо­магає епідеміологам і клініцистам встановити джерело інфекції та визначити ра­ціональні шляхи для її профілактики. Такі високо спеціалізовані бактеріофаги називають монофагами. Але в природі існують і поліфаги, які здатні лізувати кілька близьких між собою видів бактерій.

Бактеріофаги стійкі до дії багатьох факторів зовнішнього середовища. Зо­крема, вони витримують високий тиск, зберігають активність при дії іоні­зуючого та рентгенівського випромінювання, а також при значеннях рН — 2,5-8,5. Однак вони швидко втрачають свої властивості при кип'ятінні, дії дез-інфікуючих розчинів та ультрафіолетових променів.

Феномен бактеріофагії можна спостерігати як на рідких, так і на щільних живильних середовищах. Якщо в пробірку з МПБ, де росте кишкова паличка, додати декілька крапель відповідного бактеріофагу, то через певний час відбу­вається просвітління мутної суспензії бактерій за рахунок дії фагів. Для вивчення лізису клітин на щільних живильних середовищах їх попередньо засівають мік­роорганізмами, а потім наносять бактеріофаги. Через добу на фоні суцільного газону бактерій утворюються зони, де ріст відсутній. Такі зони мають, як пра­вило, круглу форму і виникають внаслідок літичної дії бактеріофагів. їх нази­вають негативними колоніями, або бляшками бактеріофагів.

Залежно від наслідків взаємодії фагів з бактеріальною клітиною вони поді­ляються на вірулентні та помірні.

Вірулентні бактеріофаги проникають всередину клітини, спричиняючи її лізис. Взаємодія їх з клітиною складається з ряду етапів, притаманних практично всім вірусам. Спочатку відбувається адсорбція фагів на поверхні клітини внаслі­док взаємодії їх рецепторного апарату з рецепторами клітини. Представлено його позитивно зарядженими аміногрупами білків та карбоксильними групами, які мають негативний заряд. Адсорбція залежить від багатьох чинників, зокрема, температури, складу середовища, де вона відбувається, концентрації іонів каль­цію та магнію. Завдяки ферментам (наприклад, лізоциму) головки бактеріофага руйнується клітинна стінка бактерії, хвостовий відросток бактеріофага скорочу­ється, а науклеїнова кислота вводиться в клітину. Оболонка фага при цьому за­лишається назовні. На наступних етапах відбувається синтез «ранніх» ферментів, які забезпечують відтворення (реплікацію) фагової ДНКта матричної РНК. Зго­дом на рибосомах та полісомах спрацьовує механізм синтезу білка вірусів. При появі в клітині достатньої кількості фагових нуклеїнових кислот та необхідного білка відбувається збирання фагових корпускул та вихід їх із клітини. При цьому клітинна стінка руйнується і сотні бактеріофагів виходять назовні.

Коли з клітиною взаємодіють помірні бактеріофаги, частина клітин залиша­ється неушкодженою ними, тому що спостерігається явище лізогенії — інтеграції генома бактеріофага в геном клітини. Такий фаг, який вмонтовано в хромосому клі­тини, називається профагом. Мікроорганізми з профагом називаються лізогенними бактеріями, і при дії деяких факторів (іонізуючого й ультрафіолетового випроміню­вання, мутагенів) вони здатні до продукції помірного фагу, втрачаючи свою лізо-генність. Лізогенізація має велике біологічне значення й широко розповсюджена у мікробному світі, тому що під впливом бактеріофагів можуть суттєво змінюватись біологічні властивості бактерій. Таке явище називають фаговою конверсією. Доведена можливість перетворення нетоксигенних дифтерійних паличок у токсигенні під впливом лізогенізації їх помірним бактеріофагом, який несе в своєму геномі К)х+-гени. Саме вони забезпечують синтез дифтерійними паличками сильного екзотоксину. Доведена роль бактеріофагів у забезпеченні продукцією токсинів збудників ботулізму, стафілококів та інших бактерій. У деяких випадках під впливом помірних бактеріофагів можуть змінюватись антигенні властивості бактерій кишкової групи, вібріонів, ферментативна активність мікробів, їх резистентність до антибіотиків.

Помірні бактеріофаги відіграють роль типових плазмід, їх використовують як моделі для вивчення актуальних проблем генетики мікроорганізмів, в генно-інженерних дослідженнях і біотехнологічних процесах.

Бактеріофаги широко розповсюджені у природі. Вони зустрічаються в будь-яких середовищах довкілля: грунті, воді, стічних водах — всюди, де є відповідні їм види мікроорганізмів. Фаги знайдено в кишечнику та виділеннях людей, тва­рин, птахів, плазунів, риб. Відповідно звідси в навколишнє середовище потрап­ляють бактеріофаги численних збудників інфекційних захворювань: черевного тифу та сальмонельозів, ешерихіозів, дизентерії, холери та ін.

Одержують бактеріофаги з лізогенних культур мікроорганізмів, або з навко­лишнього середовища, заражаючи матеріалом відповідні бактерії. Активність бактеріофагів визначають при їх титруванні на живильних середовищах, вико­ристовуючи відповідну тест-культуру. За титр бактеріофага беруть найбільше його розведення, яке викликає лізис мікроорганізмів.

Феномен бактеріофагії використовують у гуманній та ветеринарній меди­цині. У ветеринарній медицині застосовують частіше колі-гертнер фаг (суміш фагів, лікуючих збудника колібактеріозу та сальмонельозу). Оскільки фаги мають специфічну літичну дію на мікроорганізми, їх можна використовувати для фагоіндикації — визначення відповідних бактерій в патологічному матеріалі та об'єктах зовнішнього середовища, а також з метою ідентифікації патогенів, зокрема збудника сибірки. Нарешті, їх застосовують для фаготипування.

Фаги можуть завдавати великої шкоди, зокрема при виробництві біологічних препаратів, молочнокислих продуктів, бактеріальних добрив,пригнічуючи роз­виток корисних мікроорганізмів. У грунті азотофіксуючі бактерії, заражені фа­тами, втрачають можливість зв'язувати молекулярний азот, що негативно впливає на урожайність рослин.