Bài báo này giống như một phóng sự sinh học lớp 5 về virut thực khuẩn, sẽ giúp người đọc tìm hiểu những thông tin cơ bản về các dạng sống ngoại bào này. Ở đây chúng ta sẽ xem xét vị trí phân loại của chúng, đặc điểm cấu trúc và hoạt động sống, biểu hiện của chúng khi tương tác với vi khuẩn, v.v.
Giới thiệu
Mọi người đều biết rằng đại diện phổ quát của một đơn vị sự sống trên hành tinh Trái đất là một tế bào. Tuy nhiên, bước sang giữa thế kỷ 19 và 20 là thời kỳ mà một số bệnh được phát hiện có ảnh hưởng đến động vật, thực vật và thậm chí cả nấm. Phân tích hiện tượng này và tính đến thông tin chung về các bệnh ở người, các nhà khoa học nhận ra rằng có những sinh vật có thể không thuộc bản chất tế bào.
Những sinh vật như vậy cực kỳ nhỏ, và do đó có thể đi qua bộ lọc nhỏ nhất mà không dừng lại ở nơi mà ngay cả ô nhỏ nhất cũng có thể dừng lại. Điều này dẫn đến việc phát hiện ra vi-rút.
Dữ liệu chung
Trướcxem xét các đại diện của vi rút - đại thực khuẩn - chúng ta hãy làm quen với thông tin chung về vương quốc phân loại phân loại này.
Hạt virus có kích thước nhỏ nhất (20-300 nm) và cấu trúc đối xứng. Nó được xây dựng từ các thành phần lặp lại liên tục. Tất cả các sinh vật có bản chất virus là một đoạn RNA hoặc DNA, được bao bọc trong một lớp vỏ protein đặc biệt gọi là capsid. Chúng không có khả năng hoạt động độc lập và duy trì hoạt động quan trọng, ở bên ngoài tế bào khác. Sự biểu hiện của các đặc tính của sinh vật vốn có trong chúng chỉ sau khi được đưa vào cơ thể sinh vật khác, trong khi bản thân virus sẽ sử dụng các nguồn lực của tế bào mà nó chiếm được để duy trì sự ổn định ở trạng thái của chính nó. Theo đó, lĩnh vực phân loại này được trình bày như một dạng sống ký sinh, nội bào. Có những loại vi rút xâm nhập vào các phần của màng tế bào mà chúng đã phát triển và sống. Chúng tạo thành một lớp vỏ khác xung quanh những nơi như vậy, bao phủ lớp vỏ mũ.
Theo quy luật, vi rút hình thành liên kết với bề mặt tế bào mà chúng ký sinh. Sau đó, virus xâm nhập vào bên trong và bắt đầu tìm kiếm một cấu trúc cụ thể mà nó có thể tấn công. Ví dụ, các tác nhân gây bệnh viêm gan hoạt động và chỉ sống trong các đơn vị tế bào của gan, trong khi bệnh quai bị cố gắng xâm nhập vào các tuyến mang tai.
DNA (RNA) thuộc về vi rút, khi ở bên trong tế bào mang, bắt đầu tương tác với bộ máy di truyền để tế bào tự bắt đầu quá trình tổng hợp không kiểm soátmột loạt các protein cụ thể được mã hóa trong axit nucleic của chính mầm bệnh. Tiếp theo, quá trình sao chép diễn ra, được thực hiện trực tiếp bởi chính tế bào, và do đó quá trình tập hợp một hạt virus mới bắt đầu.
Lợi khuẩn
Virus xạ khuẩn là ai? Đây là một dạng sống đặc biệt trên Trái đất xâm nhập có chọn lọc vào các tế bào vi khuẩn. Sự sinh sản thường xảy ra nhất trong vật chủ, và bản thân quá trình này dẫn đến ly giải. Xem xét cấu trúc của vi rút bằng cách sử dụng ví dụ về thực khuẩn, chúng ta có thể kết luận rằng chúng bao gồm các lớp vỏ do protein tạo thành và có một bộ máy tái tạo tính di truyền dưới dạng một chuỗi RNA hoặc hai chuỗi DNA. Tổng số thực khuẩn xấp xỉ tương ứng với tổng số sinh vật vi khuẩn. Những virus này tham gia tích cực vào quá trình tuần hoàn hóa học của các chất và năng lượng trong tự nhiên. Gây ra nhiều biểu hiện dấu hiệu ở vi khuẩn và vi trùng phát triển hoặc phát triển trong quá trình tiến hóa.
Lịch sử khám phá
Nhà nghiên cứu vi khuẩn học F. Twort đã tạo ra một mô tả về một căn bệnh truyền nhiễm, mà ông đã đề xuất trong một bài báo xuất bản năm 1915. Căn bệnh này ảnh hưởng đến tụ cầu và có thể đi qua bất kỳ bộ lọc nào và cũng có thể được vận chuyển từ thuộc địa tế bào này sang thuộc địa tế bào khác.
F. D'Herelle, một nhà vi sinh vật học người Canada, đã phát hiện ra vi khuẩn vào tháng 9 năm 1917. Khám phá của họ được thực hiện độc lập với công trình nghiên cứu của F. Tworot.
Năm 1897, N. F. Gamaleya trở thành người quan sát hiện tượng ly giảivi khuẩn tiến hành dưới ảnh hưởng của quá trình tác nhân ghép.
Vi-rút vi khuẩn là những thực khuẩn ký sinh có vai trò rất lớn trong cơ chế sinh bệnh của các bệnh nhiễm trùng. Họ tham gia vào việc đảm bảo phục hồi loại sinh vật đa bào khỏi nhiều bệnh tật, và do đó hình thành một loại hệ thống miễn dịch cụ thể. D'Herelle lần đầu tiên nói về điều này, và sau đó đã phát triển nó thành một học thuyết. Vị trí này đã thu hút nhiều nhà khoa học bắt đầu khám phá khu vực này và cố gắng tìm câu trả lời cho những câu hỏi như: loại vi khuẩn-virus thực khuẩn có cấu trúc tế bào nào? Các quá trình bên trong chúng, số phận và sự phát triển tiếp theo của chúng là gì? Tất cả những điều này và hơn thế nữa đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu.
Có nghĩa là
Cấu trúc của vi-rút trên ví dụ về vi khuẩn có thể cho chúng ta biết rất nhiều điều, đặc biệt là về sự tương tác với thông tin khác mà một người có về chúng. Ví dụ, chúng được cho là dạng hạt virus cổ xưa nhất. Phân tích định lượng cho chúng ta thấy rằng dân số của họ có hơn 10 hạt30.
Trong tự nhiên, chúng có thể được tìm thấy ở cùng một nơi vi khuẩn sinh sống, nơi chúng có thể nhạy cảm. Vì các sinh vật được đề cập đến được xác định bởi môi trường sống của chúng, theo sở thích của vi khuẩn mà chúng lây nhiễm, nên theo đó vi khuẩn đất (phage) phân giải sẽ sống trong đất. Chất nền càng chứa nhiều vi sinh vật thì càng có nhiều phage cần thiết.
Trong thực tế, mọi vi khuẩn đều là hiện thân củamột trong những đơn vị nguyên tố cơ bản của di truyền. Sử dụng quá trình tải nạp, chúng gây ra sự xuất hiện của các gen mới trong vật liệu di truyền của vi khuẩn. Khoảng 1024tế bào vi khuẩn có thể bị nhiễm mỗi giây. Hình thức trả lời câu hỏi loại vi rút nào được gọi là đại thực khuẩn cho chúng ta thấy cách thức phân phối thông tin di truyền giữa các sinh vật vi khuẩn từ một môi trường sống chung.
Tính năng xây dựng
Trả lời câu hỏi virus thực khuẩn có cấu trúc gì, chúng ta có thể kết luận rằng chúng có thể được phân biệt theo cấu trúc hóa học, loại axit nucleic (n.c.), dữ liệu hình thái và hình thức tương tác với sinh vật vi khuẩn. Kích thước của một sinh vật như vậy có thể nhỏ hơn tế bào vi sinh vật vài nghìn lần. Một đại diện điển hình của phage được hình thành bởi một cái đầu và một cái đuôi. Chiều dài của đuôi có thể gấp hai đến bốn lần đường kính của đầu, bằng cách này, là nơi chứa tiềm năng di truyền, có dạng chuỗi DNA hoặc RNA. Ngoài ra còn có một enzym - enzym phiên mã, chìm trong trạng thái không hoạt động và được bao bọc bởi một lớp vỏ protein hoặc lipoprotein. Nó xác định việc lưu trữ bộ gen bên trong tế bào và được gọi là capsid.
Các đặc điểm cấu trúc của vi-rút thực khuẩn xác định khoang đuôi của nó như một ống protein, đóng vai trò là phần tiếp nối của lớp vỏ tạo nên phần đầu. ATPase nằm ở vùng gốc đuôi, nơi tái tạo nguồn năng lượng dành cho quá trình tiêm.vật chất di truyền.
Dữ liệu có hệ thống
Bacteriophage là một loại vi-rút lây nhiễm vi khuẩn. Đây là cách nhà phân loại phân loại nó trong bảng thứ tự phân cấp. Việc gán cho họ một danh hiệu trong khoa học này là do việc phát hiện ra một số lượng lớn các sinh vật này. Các vấn đề này hiện đang được ICTV giải quyết. Theo các Tiêu chuẩn Quốc tế về phân loại và phân bố các đơn vị phân loại giữa các vi rút, thực khuẩn được phân biệt bằng loại axit nucleic mà chúng chứa hoặc các đặc điểm hình thái.
Ngày nay, có thể phân biệt được 20 họ, trong đó chỉ có 2 họ chứa RNA và 5 họ có vỏ. Trong số các virus DNA, chỉ có 2 họ có dạng chuỗi đơn của bộ gen. 9 loại virus có chứa DNA (bộ gen của chúng ta xuất hiện dưới dạng một phân tử hình tròn của axit deoxyribonucleic) và 9 loại còn lại có dạng hình tuyến tính. 9 họ đặc trưng cho vi khuẩn và 9 họ còn lại đặc trưng cho vi khuẩn cổ.
Ảnh hưởng đến tế bào vi khuẩn
Vi-rút thực khuẩn, tùy thuộc vào bản chất tương tác với tế bào vi khuẩn, có thể khác nhau ở loại thực khuẩn độc và loại trung bình. Những người trước đây chỉ có thể tăng số lượng của chúng với sự trợ giúp của các chu kỳ trữ tình. Các quá trình trong đó xảy ra sự tương tác giữa phage độc lực và tế bào, bao gồm sự hấp phụ trên bề mặt tế bào, xâm nhập vào cấu trúc tế bào, các quá trình sinh tổng hợp các phần tử phage và đưa chúng vào trạng thái chức năng, cũng như giải phóng vi khuẩn từ vật chủ.
Hãy xem xét mô tả của vi-rút thực khuẩn dựa trên hoạt động tiếp theo của chúng trong tế bào.
Vi khuẩn có trên bề mặt các cấu trúc đặc biệt dành riêng cho phage, được trình bày dưới dạng các thụ thể, trên thực tế, vi khuẩn được gắn vào đó. Bằng cách sử dụng đuôi, phage, bằng cách sử dụng các enzym có ở cuối của nó, phá hủy màng ở một vị trí nhất định của tế bào. Hơn nữa, sự co lại của nó xảy ra, do đó DNA được đưa vào tế bào. "Cơ thể" của vi-rút thực khuẩn với lớp áo protein vẫn còn bên ngoài.
Tiêm bởi một thể thực khuẩn gây ra sự tái cấu trúc hoàn toàn tất cả các quá trình trao đổi chất. Quá trình tổng hợp protein của vi khuẩn, cũng như RNA và DNA, được hoàn thành và bản thân thực khuẩn bắt đầu quá trình phiên mã nhờ hoạt động của một enzym cá nhân gọi là enzym phiên mã, enzym này chỉ được kích hoạt sau khi xâm nhập vào tế bào vi khuẩn.
Cả chuỗi RNA thông tin sớm và chuỗi muộn đều được tổng hợp sau khi chúng xâm nhập vào ribosome của tế bào mang. Quá trình tổng hợp các cấu trúc như nuclease, ATPase, lysozyme, capsid, quá trình đuôi và thậm chí cả DNA polymerase cũng diễn ra ở đó. Quá trình sao chép diễn ra theo cơ chế bán bảo tồn và chỉ được thực hiện khi có mặt polymerase. Các protein muộn được hình thành sau khi hoàn thành quá trình sao chép axit deoxyribonucleic. Sau đó, giai đoạn cuối cùng của chu kỳ bắt đầu, trong đó phage trưởng thành xảy ra. Nó cũng có thể kết hợp với vỏ protein và tạo thành các hạt trưởng thành sẵn sàng cho sự lây nhiễm.
Chu kỳ của cuộc sống
Bất kể cấu tạo của virut xạ khuẩn như thế nào, chúng đều có đặc điểm chung là vòng đời. Phù hợp với điều độ hoặc độc lực, cả hai loại sinh vật tương tự nhau trong giai đoạn đầu ảnh hưởng đến tế bào với cùng một chu kỳ:
- quá trình hấp phụ phage trên một thụ thể cụ thể;
- tiêm axit nucleic vào nạn nhân;
- bắt đầu quá trình sao chép chung của các axit nucleic, cả thể thực khuẩn và vi khuẩn;
- quá trình phân chia tế bào;
- phát triển bằng cách lysogenic hoặc lytic.
Xạ khuẩn ôn đới duy trì chế độ prophage, theo con đường lysogenic. Các đại diện độc lực phát triển phù hợp với mô hình lytic, trong đó có một loạt các quá trình tuần tự:
- Hướng tổng hợp axit nucleic được thiết lập bởi các enzym của phage, ảnh hưởng đến bộ máy chịu trách nhiệm tổng hợp protein. Ký sinh trùng bắt đầu quá trình bất hoạt RNA và DNA của vật chủ, và các hoạt động tiếp theo của enzym hoàn toàn dẫn đến sự phân tách của nó. Phần tiếp theo của quá trình là "sự phụ thuộc" của bộ máy tế bào để tổng hợp protein.
- Phage n. trải qua quá trình sao chép và xác định hướng tổng hợp vỏ protein mới. Quá trình hình thành lysozyme phụ thuộc vào RNA của phage.
- Ly giải tế bào: Sự phá vỡ tế bào do hoạt động của lysozyme. Một số lượng lớn các thể thực khuẩn mới được giải phóng, chúng sẽ lây nhiễm sang các sinh vật vi khuẩn hơn nữa.
Phương pháp hoạt động
Virusvi khuẩn tìm thấy ứng dụng rộng rãi của chúng trong liệu pháp kháng khuẩn, dùng để thay thế cho thuốc kháng sinh. Trong số các sinh vật có thể áp dụng, thường được phân biệt nhất là: liên cầu, tụ cầu, klebsiella, coli, proteus, pyobacteriophages, polyprotein và bệnh kiết lỵ.
Mười ba dược chất dựa trên phage đã được đăng ký và áp dụng trên thực tế trên lãnh thổ Liên bang Nga cho các mục đích y tế. Theo quy định, các phương pháp chống nhiễm trùng như vậy được sử dụng khi hình thức điều trị truyền thống không dẫn đến những thay đổi đáng kể, nguyên nhân là do sự nhạy cảm yếu của mầm bệnh với bản thân kháng sinh hoặc tình trạng kháng thuốc hoàn toàn. Trên thực tế, việc sử dụng đại thực khuẩn dẫn đến thành công mong muốn nhanh chóng và chất lượng cao, nhưng điều này đòi hỏi sự hiện diện của một màng sinh học được bao phủ bởi một lớp polysaccharid, qua đó kháng sinh không thể xâm nhập.
Loại ứng dụng trị liệu của các đại diện thể thực khuẩn không tìm thấy sự hỗ trợ ở phương Tây. Tuy nhiên, nó thường được sử dụng để chống lại vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm. Nhiều năm kinh nghiệm nghiên cứu hoạt động của vi khuẩn cho chúng ta thấy rằng sự hiện diện của vi khuẩn lỵ trong không gian chung của các thành phố và làng mạc khiến không gian đó bị phơi nhiễm với các biện pháp phòng ngừa.
Kỹ sư di truyền khai thác thực khuẩn làm vector để chuyển các đoạn DNA. Và cũng với sự tham gia của họ, việc chuyển giao thông tin bộ gen diễn ragiữa các tế bào vi khuẩn tương tác.
