Применение бактериофагов в диагностике

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

• Изучить морфологическое строение бактериофага, его жизненный цикл.

• Определить практическое применение бактериофагов.

ЗАДАЧИ:

• Рассмотреть применение бактериофагов в диагностике

АКТУАЛЬНОСТЬ:

Благодаря своему разрушающему действию на бактериофаги могут использоваться в лечебно-профилактических и диагностических целях при различных инфекционных заболеваниях. В связи со снижением эффективность применения антибиотиков, бактериофаги используются в терапии в качестве альтернативы. Препараты бактериофагов не уступают по эффективности антибиотикам. Важнейшим достоинством фаготерапии является высокая чувствительность патогенной микрофлоры к бактериофагу, возможность применения малых доз, отсутствие противопоказаний. В настоящее время возобновляется интерес к фаготерапии в хирургии, урологии, офтальмологии, травматологии.

1.СТРОЕНИЕ БАКТЕРИОФАГА

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 -- 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал -- одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой -- капсидом, сохраняющим геном вне клетки.

Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Обычно углы состоят из пентамеров белка, а опора каждой стороны из гексамеров того же или сходного белка. Более того, фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные. Хвост представляет собой белковую трубку -- продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуют также бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные.

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственной репродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка. У некоторых фагов в геноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самый крупный из секвенированных фагов, содержит 480 000 пар оснований -- вдвое больше среднего значения для бактерий, хотя всё же недостаточного количества генов для важнейшего бактериального органоида как рибосомы. [Рис.1]

2.ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ БАКТЕРИОФАГА

Умеренные и вирулентные бактериофаги на начальных этапах взаимодействия с бактериальной клеткой имеют одинаковый цикл.

ДНК умеренных фагов, после попадания внутрь клетки, встраивается в ДНК хозяина-клетки и никак не проявляется на протяжении поколений. При каждом делении клетки фаговая ДНК копируется вместе с клеточной ДНК. Такой неактивный фаг называется профагом. Однако под воздействием некоторых факторов фаг способен активироваться: происходит высвобождение из клеточной ДНК, фаг завершает свой жизненный цикл, вызывая гибель клетки-хозяина. [Рис.2]

Вирулентные бактериофаги развиваются по литической модели:

Нуклеиновая кислота фага направляет синтез ферментов фага, используя для этого белоксинтезирующий аппарат бактерии. Фаг тем или иным способом инактивирует ДНК и РНК хозяина, а ферменты фага совсем расщепляют её; РНК фага «подчиняет» себе клеточный аппарат синтеза белка.

Нуклеиновая