Artikel ini, seperti laporan biologi kelas 5 tentang virus bakteriofag, akan membantu pembaca mempelajari informasi dasar tentang bentuk kehidupan ekstraseluler ini. Di sini kita akan mempertimbangkan lokasi taksonomi mereka, fitur struktur dan aktivitas kehidupan, manifestasi dari diri mereka sendiri ketika berinteraksi dengan bakteri, dll.
Pengantar
Semua orang tahu bahwa perwakilan universal dari unit kehidupan di planet Bumi adalah sel. Namun, pergantian antara abad kesembilan belas dan kedua puluh adalah era di mana sejumlah penyakit ditemukan yang mempengaruhi hewan, tumbuhan, dan bahkan jamur. Menganalisis fenomena ini dan mempertimbangkan informasi umum tentang penyakit manusia, para ilmuwan menyadari bahwa ada organisme yang dapat bersifat non-seluler.
Makhluk seperti itu sangat kecil, dan karena itu mampu melewati filter terkecil tanpa berhenti di mana bahkan sel terkecil pun bisa berhenti. Hal ini menyebabkan ditemukannya virus.
Data umum
Sebelumnyapertimbangkan perwakilan virus - bakteriofag - mari berkenalan dengan informasi umum tentang kerajaan hierarki taksonomi ini.
Partikel virus memiliki dimensi terkecil (20-300 nm) dan struktur simetris. Itu dibangun dari komponen yang terus berulang. Semua organisme yang bersifat virus adalah fragmen RNA atau DNA, terbungkus dalam cangkang protein khusus yang disebut kapsid. Mereka tidak memiliki kemampuan untuk berfungsi secara mandiri dan mempertahankan aktivitas vital, berada di luar sel lain. Manifestasi sifat-sifat makhluk hidup melekat di dalamnya hanya setelah dimasukkan ke dalam organisme lain, sementara virus itu sendiri akan menggunakan sumber daya sel yang telah ditangkapnya untuk menjaga stabilitas dalam keadaannya sendiri. Oleh karena itu domain taksonomi ini disajikan sebagai parasit, bentuk kehidupan intraseluler. Ada virus yang menyerang bagian membran sel tempat mereka berkembang dan hidup. Mereka membentuk cangkang lain di sekitar tempat seperti itu, menutupi kapsid.
Sebagai aturan, virus membentuk ikatan dengan permukaan sel di mana mereka menjadi parasit. Kemudian virus masuk ke dalam dan mulai mencari struktur tertentu yang dapat diserangnya. Misalnya, agen penyebab hepatitis berfungsi dan hanya hidup di unit sel hati, sedangkan gondongan mencoba menembus kelenjar parotis.
DNA (RNA) milik virus, begitu berada di dalam sel pembawa, mulai berinteraksi dengan aparatus hereditas genetik sehingga sel itu sendiri memulai proses sintesis yang tidak terkendaliserangkaian protein spesifik yang dikodekan dalam asam nukleat patogen itu sendiri. Selanjutnya, terjadi replikasi, yang dilakukan langsung oleh sel itu sendiri, dan dengan demikian proses perakitan partikel virus baru dimulai.
Bakteriofag
Siapakah virus bakteriofag itu? Ini adalah bentuk khusus kehidupan di Bumi yang secara selektif menembus sel bakteri. Reproduksi paling sering terjadi di dalam inang, dan proses itu sendiri menyebabkan lisis. Mengingat struktur virus menggunakan contoh bakteriofag, kita dapat menyimpulkan bahwa mereka terdiri dari cangkang yang dibentuk oleh protein dan memiliki alat untuk mereproduksi hereditas dalam bentuk satu rantai RNA atau dua rantai DNA. Jumlah total bakteriofag kira-kira sesuai dengan jumlah total organisme bakteri. Virus ini berperan aktif dalam sirkulasi kimiawi zat dan energi di alam. Menyebabkan banyak manifestasi tanda pada bakteri dan mikroba yang berkembang atau berkembang dalam proses evolusi.
Riwayat penemuan
Peneliti bakteriologi F. Twort membuat deskripsi penyakit menular, yang ia usulkan dalam sebuah artikel yang diterbitkan pada tahun 1915. Penyakit ini menyerang stafilokokus dan dapat melewati filter apapun, dan juga dapat berpindah dari satu koloni sel ke koloni lainnya.
F. D'Herelle, ahli mikrobiologi kelahiran Kanada, menemukan bakteriofag pada September 1917. Penemuan mereka dibuat secara independen dari karya F. Tworot.
Pada tahun 1897, N. F. Gamaleya menjadi pengamat fenomena lisisbakteri yang berlangsung di bawah pengaruh proses agen pencangkokan.
Virus bakteri adalah bakteriofag parasit yang berperan besar dalam patogenesis infeksi. Mereka terlibat dalam memastikan pemulihan jenis organisme multiseluler dari banyak penyakit, dan karenanya membentuk jenis sistem kekebalan tertentu. D'Herelle pertama kali membicarakan hal ini, dan kemudian mengembangkannya menjadi sebuah doktrin. Posisi ini menarik banyak ilmuwan yang mulai menjelajahi area ini dan mencoba menemukan jawaban atas pertanyaan seperti: struktur seluler (kristal) seperti apa yang dimiliki bakteri-virus bakteriofag? Bagaimana proses di dalam diri mereka, nasib dan perkembangan mereka selanjutnya? Semua ini dan banyak lagi telah menarik perhatian banyak peneliti.
Arti
Struktur virus pada contoh bakteriofag dapat memberi tahu kita banyak hal, terutama untuk interaksi dengan informasi lain yang dimiliki seseorang tentang virus tersebut. Misalnya, mereka dianggap sebagai bentuk partikel virus paling kuno. Analisis kuantitatif menunjukkan kepada kita bahwa populasi mereka memiliki lebih dari 1030 partikel.
Di alam, mereka dapat ditemukan di tempat yang sama di mana bakteri hidup, di mana mereka bisa sensitif. Karena organisme yang dimaksud ditentukan oleh habitatnya, oleh preferensi bakteri yang mereka infeksi, maka bakteri tanah yang lisis (fag) akan hidup di tanah. Semakin banyak mikroorganisme yang terkandung dalam substrat, semakin banyak fag yang diperlukan.
Pada kenyataannya, setiap bakteriofag mewujudkansalah satu unit unsur dasar dari mobilitas genetik. Menggunakan transduksi, mereka menyebabkan munculnya gen baru dalam bahan keturunan bakteri. Sekitar 1024 sel bakteri dapat terinfeksi per detik. Bentuk menjawab pertanyaan tentang virus mana yang disebut bakteriofag ini secara terbuka menunjukkan kepada kita bagaimana informasi turun-temurun didistribusikan di antara organisme bakteri dari habitat yang sama.
Fitur bangunan
Menjawab pertanyaan tentang struktur apa yang dimiliki virus bakteriofag, kita dapat menyimpulkan bahwa mereka dapat dibedakan berdasarkan struktur kimia, jenis asam nukleat (n.c.), data morfologi dan bentuk interaksi dengan organisme bakteri. Ukuran organisme semacam itu bisa beberapa ribu kali lebih kecil dari sel mikroba itu sendiri. Perwakilan fag yang khas dibentuk oleh kepala dan ekor. Panjang ekornya bisa dua sampai empat kali diameter kepala, yang, omong-omong, menampung potensi genetik, yang berbentuk rantai DNA atau RNA. Ada juga enzim - transkriptase, terbenam dalam keadaan tidak aktif dan dikelilingi oleh cangkang protein atau lipoprotein. Ini menentukan penyimpanan genom di dalam sel dan disebut kapsid.
Fitur struktural virus bakteriofag mendefinisikan kompartemen ekornya sebagai tabung protein, yang berfungsi sebagai kelanjutan dari cangkang yang membentuk kepala. ATPase terletak di wilayah pangkal ekor, yang meregenerasi sumber daya energi yang dihabiskan untuk proses injeksi.materi genetik.
Data sistematis
Bacteriophage adalah virus yang menginfeksi bakteri. Beginilah cara ahli taksonomi mengklasifikasikannya dalam tabel urutan hierarkis. Pemberian gelar kepada mereka dalam ilmu ini adalah karena penemuan sejumlah besar organisme ini. Isu-isu ini sedang ditangani oleh ICTV. Sesuai dengan Standar Internasional untuk klasifikasi dan distribusi taksa di antara virus, bakteriofag dibedakan berdasarkan jenis asam nukleat yang dikandungnya atau ciri morfologisnya.
Saat ini, 20 famili dapat dibedakan, di antaranya hanya 2 yang mengandung RNA dan 5 dengan cangkang. Di antara virus DNA, hanya 2 keluarga yang memiliki bentuk genom untai tunggal. 9 virus yang mengandung DNA (genom tampak bagi kita sebagai molekul melingkar asam deoksiribonukleat) dan 9 lainnya dengan sosok linier. 9 famili khusus untuk bakteri, dan 9 lainnya khusus untuk archaea.
Pengaruh pada sel bakteri
Virus bakteriofag, tergantung pada sifat interaksinya dengan sel bakteri, dapat berbeda dalam jenis fag yang virulen dan sedang. Yang pertama dapat meningkatkan jumlahnya hanya dengan bantuan siklus litik. Proses terjadinya interaksi fag virulen dan sel, terdiri dari adsorpsi pada permukaan sel, penetrasi ke dalam struktur sel, proses biosintesis elemen fag dan membawanya ke keadaan fungsional, serta pelepasan bakteriofag dari inangnya.
Mari kita perhatikan deskripsi virus bakteriofag berdasarkan aksi selanjutnya di dalam sel.
Bakteri memiliki struktur khusus fag di permukaannya, disajikan dalam bentuk reseptor, yang sebenarnya, melekat pada bakteriofag. Menggunakan ekor, fag, melalui enzim yang terkandung di ujungnya, menghancurkan membran di lokasi tertentu dari sel. Selanjutnya, kontraksi terjadi, akibatnya DNA dimasukkan ke dalam sel. "Tubuh" virus bakteriofag dengan selubung proteinnya tetap berada di luar.
Injeksi yang dilakukan oleh fag menyebabkan restrukturisasi lengkap semua proses metabolisme. Sintesis protein bakteri, serta RNA dan DNA, selesai, dan bakteriofag itu sendiri memulai proses transkripsi berkat aktivitas enzim pribadi yang disebut transkriptase, yang diaktifkan hanya setelah memasuki sel bakteri.
Baik rantai awal dan akhir RNA messenger disintesis setelah mereka memasuki ribosom sel pembawa. Proses sintesis struktur seperti nuklease, ATPase, lisozim, kapsid, proses ekor dan bahkan DNA polimerase juga terjadi di sana. Proses replikasi berlangsung menurut mekanisme semi-konservatif dan dilakukan hanya dengan adanya polimerase. Protein akhir terbentuk setelah selesainya proses replikasi asam deoksiribonukleat. Setelah ini, tahap akhir siklus dimulai, di mana pematangan fag terjadi. Itu juga dapat bergabung dengan cangkang protein dan membentuk partikel matang yang siap untuk infeksi.
Siklus kehidupan
Terlepas dari struktur virus bakteriofag, mereka semua memiliki karakteristik siklus hidup yang sama. Sesuai dengan moderasi atau virulensi, kedua jenis organisme serupa satu sama lain pada tahap awal pengaruh pada sel dengan siklus yang sama:
- proses adsorpsi fag pada reseptor tertentu;
- menyuntikkan asam nukleat ke tubuh korban;
- memulai proses bersama replikasi asam nukleat, baik fag maupun bakteri;
- proses pembelahan sel;
- pengembangan dengan cara lisogenik atau litik.
Bakteriofag beriklim sedang mempertahankan mode profag, mengikuti jalur lisogenik. Perwakilan virulen berkembang sesuai dengan model litik, di mana ada serangkaian proses berurutan:
- Arah sintesis asam nukleat diatur oleh enzim fag, yang mempengaruhi aparatus yang bertanggung jawab untuk sintesis protein. Parasit memulai inaktivasi RNA dan DNA milik inang, dan tindakan enzimatik lebih lanjut sepenuhnya mengarah pada pemecahannya. Bagian selanjutnya dari proses ini adalah "subordinasi" aparatus seluler untuk sintesis protein.
- Fage n. mengalami replikasi dan menentukan arah sintesis cangkang protein baru. Proses pembentukan lisozim berada di bawah RNA fag.
- Lisis sel: Pecahnya sel yang disebabkan oleh aktivitas lisozim. Sejumlah besar fag baru dilepaskan, yang akan menginfeksi organisme bakteri lebih lanjut.
Metode operasi
Virusbakteriofag menemukan aplikasinya yang luas dalam terapi jenis antibakteri, yang berfungsi sebagai alternatif antibiotik. Di antara organisme yang mungkin berlaku, yang paling umum dibedakan adalah: streptokokus, stafilokokus, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriophages, poliprotein dan disentri.
Tiga belas zat obat berdasarkan fag terdaftar dan diterapkan dalam praktik di wilayah Federasi Rusia untuk tujuan medis. Sebagai aturan, metode memerangi infeksi seperti itu digunakan ketika bentuk pengobatan tradisional tidak menyebabkan perubahan signifikan, yang disebabkan oleh sensitivitas patogen yang lemah terhadap antibiotik itu sendiri atau resistensi total. Dalam praktiknya, penggunaan bakteriofag mengarah pada pencapaian yang cepat dan berkualitas tinggi dari keberhasilan yang diinginkan, tetapi ini membutuhkan adanya membran biologis yang dilapisi dengan lapisan polisakarida, yang tidak dapat ditembus oleh antibiotik.
Jenis terapi perwakilan fag tidak mendapat dukungan di Barat. Namun, sering digunakan untuk melawan bakteri yang menyebabkan keracunan makanan. Pengalaman bertahun-tahun dalam mempelajari aktivitas bakteriofag menunjukkan kepada kita bahwa kehadiran, misalnya, fag disentri di ruang umum kota dan desa menyebabkan paparan ruang untuk tindakan pencegahan.
Insinyur genetika memanfaatkan bakteriofag sebagai vektor untuk mentransfer segmen DNA. Dan juga dengan partisipasi mereka, transfer informasi genomik terjadiantara sel bakteri yang berinteraksi.
