А. Луковкина. «Полный курс за 3 дня. Микробиология»

3. Бактериофаги

Бактериофаги (фаги) – это вирусы, поражающие клетки бактерий. Они не имеют клеточной структуры, не способны сами синтезировать нуклеиновые кислоты и белки, поэтому являются облигатными внутриклеточными паразитами. Бактериофаги широко распространены в природе и находятся в воде, почве, пищевых продуктах, различных выделениях из организма людей и животных. Выявляются у большинства патогенных и непатогенных микроорганизмов.

Фаги различаются по форме, типу взаимодействия с микробной клеткой и специфично-

сти.

Большинство фагов имеет форму головастика или сперматозоида, некоторые фаги имеют кубическую или нитевидную форму. Размеры колеблются от 20 до 800 нм у нитевидных фагов.

Фаги, напоминающие своим внешним видом головастиков, изучены наиболее полно. Под микроскопом отчетливо видно, что они состоят из вытянутой икосаэдрической головки и хвостового отростка, внутри которого имеется цилиндрический стержень, сообщающийся отверстием с головкой. Снаружи хвостовой отросток покрыт чехлом, который способен сокращаться наподобие мышцы. Заканчивается хвостовой отросток шестиугольной базальной пластинкой, имеющей короткие шипы с нитевидными структурами, называемыми фибриллами.

Химический состав фагов ограничивается двумя основными химическими компонентами: нуклеиновыми кислотами (ДНК или РНК) и белком. Двунитчатая ДНК плотно упакована в виде спирали внутри головки. Белки же входят в состав оболочки, окружающей нуклеиновую кислоту, и во все структурные элементы хвостового отростка. Структурные белки фага различаются по составу полипептидов и бывают в виде множества идентичных субъединиц, которые уложены по спиральному или кубическому типу симметрии. У некоторых фагов, кроме структурных белков, обнаружены геномные, или внутренние, белки, связанные с нуклеиновой кислотой, а также белки-ферменты, которые участвуют во взаимодействии фага с клеткой.

Фаги по сравнению с бактериями являются более устойчивыми к действию химических и физических факторов. Так, ряд дезинфицирующих веществ не оказывает существенного влияния на фаги, но отмечается их высокая чувствительность к формалину и кислотам. При температуре 65–70 °С наступает инактивация большинства фагов. При высушиваниии в запаянных ампулах, а также при замораживании в глицерине при температуре – 185 °С они способны сохраняться длительное время. Ультрафиолетовые лучи и ионизирующая радиация вызывают их инактивацию, а в более низких дозах – мутацию.

Фаги могут существовать в двух формах:

1)внутриклеточной (это профаг, чистая ДНК);

2)внеклеточной (это вирион).

Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические и типоспецифические антигены.

Различают два типа взаимодействия фага с клеткой:

1) литический (продуктивная вирусная инфекция). Это тип взаимодействия, при котором происходит репродукция вируса в бактериальной клетке. Она при этом погибает. Вначале происходит адсорбция фагов на клеточной стенке. Затем следует фаза проникновения. В месте адсорбции фага действует лизоцим, и за счет сократительных белков хвостовой части в клетку впрыскивается нуклеиновая кислота фага. Далее следует средний период, в течение которого подавляется синтез клеточных компонентов и осуществляется дисконъюнктивный способ репродукции фага. При этом в области нуклеоида синтезируется нуклеиновая кислота фага, а затем на рибосомах осуществляется синтез белка. Фаги, обладающие литическим типом взаимодействия, называют вирулентными.

36

А. Луковкина. «Полный курс за 3 дня. Микробиология»

В заключительный период в результате самосборки белки укладываются вокруг нуклеиновой кислоты и образуются новые частицы фагов. Они выходят из клетки, разрывая ее клеточную стенку, т. е. происходит лизис бактерии;

2)лизогенный. Это умеренные фаги. При проникновении нуклеиновой кислоты в клетку идет интеграция ее в геном клетки, наблюдается длительное сожительство фага с клеткой без ее гибели. При изменении внешних условий могут происходить выход фага из интегрированной формы и развитие продуктивной вирусной инфекции.

Клетка, содержащая профаг в геноме, называется лизогенной и отличается от исходной наличием дополнительной генетической информации за счет генов профага. Это явление лизогенной конверсии.

По признаку специфичности выделяют:

1)поливалентные фаги (лизируют культуры одного семейства или рода бактерий);

2)моновалентные (лизируют культуры только одного вида бактерий);

3)типовые (способны вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бактериальной культуры внутри вида бактерий).

Фаги могут применяться в качестве диагностических препаратов для установления рода

ивида бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследования. Однако чаще их применяют для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний. Умеренные фаги используются в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК в генной инженерии

ибиотехнологии.

37