бактеріофаги

Бактеріоф а ги (від бактерії і грец. phagos - пожирач; буквально - пожирачі бактерій), фаги, бактеріальні віруси, що викликають руйнування (лізис) бактерій та інших мікроорганізмів. Б. розмножуються в клітинах, лізують їх і переходять в інші., Як правило, молоді, зростаючі клітини. Вперше перещеплюваних лізис бактерій (сібіреязвенной палички) спостерігав у 1898 російський мікробіолог М. Ф. Гамалія . У 1915 англійський учений Ф. Туорт описав це ж явище у гнійного стафілокока, а в 1917 французький учений Ф. Д'Ерелль назвав політично агент, що проходить через бактеріальні фільтри, «Б».

Будова і хімічний склад. Частинки багатьох Б. складаються з головки округлої, гексагональної або паличкоподібні форми діаметром 45-140 нм і відростка товщиною 10-40 і довжиною 100-200 нм (рис.). Інші Б. не мають відростка; одні з них округлі, інші - ниткоподібні, розміром 8х800 нм. Вміст головки складається переважно з дезоксірібону клейновой кислоти (ДНК) (довжина її нитки у багато разів перевищує розмір головки і досягає 60-70 мкм, ця нитка щільно скручена в голівці) або рибонуклеїнової кислоти (РНК) і невеликої кількості (близько 3%) білка і деяких інших речовин. Відросток має вигляд порожнистої трубки, оточеній чохлом, що містить скоротливі білки, подібні м'язовим. У ряду Б. чохол здатний скорочуватися, оголюючи частина стрижня. На кінці відростка у багатьох Б. є базальна пластинка з кількома шіловіднимі або інші форми виступами. Від платівки відходять тонкі довгі нитки, які сприяють прикріплення фага до бактерії (див. Схему). Оболонки головки і відростка складаються з білків. Загальна кількість білка в частці фага 50-60%, нуклеїнових кислот - 40-50%. Кожен Б. має специфічні антигенними властивостями, відмінними від антигенів бактерії-господаря та інших фагів. Є антигени, спільні для ряду фагів (особливо що містять РНК).

Поширення. Б. знайдені для більшості бактерій, в тому числі патогенних і сапрофітних, а також .для актиноміцетів (актінофагі) і синьо-зелених водоростей. Зустрічаються Б. в кишечнику людини і тварин, в рослинах, грунті, водоймах, стічних водах, гної і т. Д. Б. грунтових мікроорганізмів впливають на перебіг мікробіологічних процесів в грунті ( денітрифікацію , амоніфікація , азотфіксацию ).

Розмноження. Б. прикріплюється своїм відростком до бактеріальної клітини й, виділяючи фермент, розчиняє клітинну стінку; потім вміст його головки через канадець відростка переходить усередину клітини, де під впливом нуклеїнової кислоти фага зупиняється синтез бактеріальних білків, ДНК і РНК і починається синтез нуклеїнової кислоти, а потім і білків фага. Частина цих білків - ферменти, інша частина утворює оболонку зрілої частки Б. Більш дрібні, сферичні фаги потрапляють в бактерії без участі відростка. Якщо клітина бактерії заражена одночасно частками Б., які відрізняються між собою по ряду властивостей, то серед потомства, крім частинок, подібних батькам, будуть і такі, у яких ці властивості зустрічаються в новій комбінації, т. К. При розмноженні Б. спостерігається рекомбінація - обмін шматками ниток нуклеїнової кислоти, яка є носієм спадкової інформації. Частинки великих фагів виходять з бактерії, руйнуючи її, а деяких дрібних і нитковидних - з живих бактерій (див. віруси ). Одні Б. дуже специфічні і здатні ціалізуватися клітини тільки одного якого-небудь виду мікроорганізмів (монофаги), інші - клітини різних видів (полифаги).

Б. ділять на вірулентні, що викликають лізис клітини з утворенням нових частинок, і помірні (симбіотичні), які адсорбуються клітиною і проникають в неї, але лізису не викликають, а залишаються в клітці в латентній (прихованій) неінфекційної формі ( профаг ). Культури, що містять латентний фаг, називаються Лізогенія. Лізогенія передається потомству бактерії. Лізогенна культура може містити 2-3 і більше фагів; вона, як правило, стійка проти знаходяться в ній фагів (лише невелика частина клітин лізує і звільняє зрілі фаги). Впливаючи на Лізогенія культуру ультрафіолетовими або рентгенівськими променями, перекисом водню і деякими іншими речовинами, можна значно збільшити кількість клітин, які звільняють фаг (т. Н. Індукція Б.). Лізогенія широко поширена серед всіх видів бактерій і актиноміцетів. У ряді випадків багато властивостей лізогенной культури (токсичність, рухливість бактерій та ін.) Залежать від наявності в ній певних профагов. Описано багато мутацій Б., що супроводжуються зміною їх літичної активності, будови частинок і «колоній», стійкості проти несприятливих впливів і інші властивостей. Б. грають велику роль в мінливості і еволюції мікробів, причому механізми впливу їх на клітку різні (див. трансдукція ). Б. можуть різко змінювати азотфіксуючу здатність азотобактера, токсичність і антигенні властивості патогенних бактерій та ін.

Практичне значення Б. Деякі фаги (одні або в поєднанні з антибіотиками ) Застосовували для профілактики (фагопрофілактика) і лікування (фаготерапіі) ряду бактеріальних інфекційних хвороб людини (дизентерія, черевний тиф, холера, чума, стафілококові і анаеробна інфекції та ін.) І тварин. Однак антибіотики та інші хіміотерапевтичні засоби виявилися ефективніше фагів, в зв'язку з чим застосування їх з лікувальною метою звузилося. Б. успішно застосовуються при визначенні виду бактерій, актиноміцетів. Б. можуть шкодити виробництва антибіотиків, амінокислот, молочних продуктів, бактеріальних добрив і в інших галузях мікробіологічного синтезу. Велике значення Б. для теоретичних робіт з генетики та молекулярної біології.

Літ .: Раутенштейн Я. І., бактеріофаги, М., 1955; Крівіскій А. С., Проблеми бактеріофагії, в збірці: Актуальні питання вірусології, М., 1960; Гольдфарб Д. М., бактеріофаги, М., 1961: Стент Р., Молекулярна біологія вірусів бактерій, пер. з англ., М., 1965.

Бібл .: Raettig Н., Bakteriophagie. 1917-1956, Тl 1-2, Stuttg., 1958; його ж, Bakteriophagie. 1957-1965, Bd 1-2, Stuttg., 1967.

Я. І. Раутенштейн.

Електронна мікрофотографія кишкової палички, оточеної частками заражающего її фага Т2.

Електронна мікрофотографія фага Т2 при б про льшем збільшенні.

Електронна мікрофотографія фага Т3 з коротким відростком, голівка 47х47 нм, відросток 10х15 нм

Електронна мікрофотографія частки фага з звільнилася ниткою дезоксирибонуклеїнової кислоти.

Електронна мікрофотографія фага Х174 без відростка з виступами, голівка 25 нм в діаметрі;

Електронна мікрофотографія фага МS2 без відростка, голівка ок. 25 нм в діаметрі.

Схема будови частки бактеріофага Т2 кишкової палички.