Бактериофагите са вируси които заразяват бактерии и се умножават в процеса. За всяка бактерия има и специфичен бактериофаг. Бактериофагите се използват в медицината и генното инженерство.
Какво представляват бактериофагите?
Бактериофагите представляват група от вируси които заразяват бактерии и археи (първични бактерии). По този начин те продължават да се възпроизвеждат, докато унищожават бактерията. За всяка бактерия има специфичен бактериофаг според принципа на ключалката. Бактериофагите, според традиционното определение, като всички вируси, не са живи организми. За размножаването си те зависят от домакин. Не се провеждат биохимични процеси извън гостоприемника. Фагите използват ензими на техния домакин за тази цел. Бактериофагите се състоят само от ДНК или РНК, които са заобиколени от протеинова обвивка. По-голямата част от фагите обаче притежават ДНК като техен генетичен материал. Фагите са описани за първи път през 1917 г. от канадския биолог Феликс Юбер д'Ерел. Структурата на различните фаги се различава. По принцип бактериофагите се състоят от няколко компонента. Изследвана е основно структурата на така наречените Т-фаги, които освен всичко друго заразяват и бактерията Escherichia coli. Т фагите се състоят от многоъгълник глава, който е свързан чрез a шия към удължен инжекционен канал (инжекционен апарат). Под инжекционния апарат се намира основната плоча с опашка и шипове. The глава е капсид, който съдържа нуклеинова киселина. Капсидът, инжекционният канал и основната плоча са направени от протеин. Опашните влакна и шиповете служат за закрепване на фага към клетъчната стена на бактерията.
Възникване, разпространение и характеристики
Бактериофагите са широко разпространени. Приблизително 10 до степента на 30 бактериофаги присъстват в морска вода. За всяка бактерия има и съответния фаг. Размножаването на бактериофаги може да бъде разделено на пет фази. Първо, фагът се абсорбира при специфичен рецептор на клетъчната стена. Краищата на опашните нишки се прикрепят към клетъчната повърхност. В следващия етап фагът инжектира своята ДНК или РНК в бактерията. Това оставя празните протеинови обвивки на бактериалната повърхност. Третата фаза се нарича фаза на латентност, през която не може да бъде открит фаг. По време на латентната фаза, която продължава няколко часа, започва транслация във вирусна иРНК и репликация във вирусна нуклеинова киселина. В така наречената производствена фаза, вирусната протеини се произвеждат. След това, в следващата фаза на узряване, отделните вирусни компоненти се сглобяват. След завършване на производството на вируси, a лизозим произведена от реконструираната бактериална клетка разтваря бактерията и освобождава произведените фаги.
Значение и функция
Днес бактериофагите вече се използват широко в много области. Определени области на приложение се откриват в медицината, биологията или селското стопанство. В медицината бактериофагите се използват за откриване на бактериални щамове поради тяхната специфичност към определени бактерии. Тази област на приложение се нарича лизотипия. В момента се провеждат интензивни изследвания за борба с бактериите, използващи бактериофаги при инфекции. Особено под впечатлението от непрекъснато нарастващия брой на антибиотик устойчиви бактериални щамове, тази изследователска област придобива все по-голямо значение. Ниската стабилност на фагите в организма обаче е проблематична. Те незабавно се елиминират от собствените фагоцити на организма. По принцип това възможно приложение вече беше разгледано от Félix Hubert d'Hérelle. След откриването и въвеждането на антибиотици, резултатите от изследванията на това възможно приложение бяха напълно забравени. Институтът за изследване на фаги Eliava обаче, основан от D'Hérelle през 1934 г., все още съществува и днес в Тбилиси, Грузия. Заедно с Института за имунология и експериментални изследвания "Лудвик Хиршфелд" Терапия във Вроцлав, Полша, днес там се провеждат изследвания за алтернативни начини за борба антибиотик-устойчиви бактерии, използващи фаги. Фагите също се използват по различни начини в хранителната индустрия. Например, различни спрейове от фаги се използват в опаковката на сирене или колбаси, за да ги предпазят от бактерии. Генното инженерство също е основна област на приложение. Днес например фагите се използват като вектори за определени гени и се въвеждат в бактериите. С помощта на този метод, инсулин-продуциращи бактериални щамове на Escherichia coli могат да бъдат генерирани. Тези вектори стават все по-важни и за производството на други активни вещества. Освен това те могат да се използват отчасти за борба с генетични дефекти.
Болести и разстройства
Бактериофагите обаче не показват само положителни ефекти. Някои сериозни инфекциозни заболявания избухват само с участието на фаги. Например, дифтерит се причинява от бактерията Corynebacterium diphtheriae. Заболяването обаче може да избухне само ако Corynebacterium diphtheriae също е заразена едновременно с бактериофаги. След инфекция с фаги, тези бактерии произвеждат характерния токсин, който причинява тежките, понякога животозастрашаващи симптоми. Болестта започва с признаци като затруднено преглъщане, умора, гадене намлява коремна болка. На сливиците се появява бяло покритие, което има неприятна, сладка миризма. Усложнения като пневмония or миокардит са често срещани и могат да бъдат фатални. Друго заболяване, причинено от бактериофаги, е ален треска. Ален треска е причинено от стрептококи заразени с бактериофаги. Чрез тази инфекция бактериите произвеждат особено коварен токсин. Тежки признаци на заболяване се появяват с втрисане, треска, повръщане намлява фарингит. Първоначално език е с бяло покритие, но става малиново червено след няколко дни. A кожен обрив също се случва. Ако бактерията не беше заразена с бактериофаги, тя би само олово до безвреден възпаление на сливиците. Холера също се причинява от бактерия, заразена с бактериофаги, наречена Vibrio cholerae.
