Бактериофаги. Взаимодействие фага с бактериальной клеткой

Таким образом, если при неспецифической трансдукции фаг является только пассивным переносчиком генетического материала, то при специфической фаг включает этот материал в свой геном и передает его, лизогенизируя бактерии, реципиенту. Однако лизогенная конверсия может произойти и в том случае, если геном умеренного фага содержит такие собственные гены, которые у клетки отсутствуют, но отвечают за синтез существенно важных белков. Например, способностью вырабатывать экзотоксин обладают только те возбудители дифтерии, в хромосому которых интегрирован умеренный профаг, несущий оперон tox. Он отвечает за синтез дифтерийного токсина.

Фаги размножаются только за счет паразитирования в микробной клетке. Их размножение в бульонной культуре приводит к тому, что культура, бывшая перед добавлением фага мутной, через несколько часов инкубации при 37°С становится прозрачной. На плотных средах фаги обнаруживают либо с помощью спот - теста, либо методом агаровых слоев, предложенным А. Грациа (1936). В первом случае на поверхность агара в чашке засевают культуру, а затем на нее наносят каплю содержащего фаг материала. Если в нем содержится много вирионов, то на месте нанесения капли будет большое стерильное пятно (англ. spot - пятно).

Метод агаровых слоев заключается в следующем. Вначале в чашку наливают слой питательного агара. После застывания на этот слой добавляют 2 мл расплавленного и охлажденного до 45°С 0,7% - ного агара, в который предварительно добавляют каплю концентрированной суспензии бактерий и определенный объем суспензии фага. После того, как верхний слой застынет, чашку помещают в термостат. Бактерии размножаются внутри мягкого слоя агара, образуя сплошной непрозрачный фон, на котором хорошо видны колонии фага в виде стерильных пятен. Каждая колония образуется за счет размножения одного исходного фагового вириона. Применение этого метода позволяет:

а) путем подсчета колоний точно определить количество жизнеспособных фаговых вирионов в данном материале;

б) по характерным признакам (размер, прозрачность и др.), изучать наследственную изменчивость V фагов. [4, с. 236]

По спектру действия на бактерии фаги подразделяются на поливалентные (лизируют родственные бактерии), монофаги (лизируют бактерии только одного вида, например фаг Vi - I лизирует только возбудителей брюшного тифа) и типоспецифические фаги, которые избирательно лизируют отдельные варианты бактерий внутри вида. С помощью таких фагов производится наиболее тонкая дифференциация бактерий внутри вида, с разделением их на фаговарианты. Например, с помощью набора фагов Vi - II возбудитель брюшного тифа делится более чем на 100 фаговариантов. Поскольку чувствительность бактерий к фагам является относительно стабильным признаком, связанным с наличием соответствующих рецепторов, фаготипирование имеет важное диагностическое и эпидемиологическое значение.

Заключение

Таким образом, фаги могут быть вирулентными и умеренными. Вирулентные фаги проникают в микробную клетку, размножаются в ней и вызывают ее лизис. Умеренные фаги вступают в своеобразные симбиотические взаимоотношения с микробной клеткой: проникнув в клетку, они включают свой геномом в хромосому бактерий и реплицируются вместе с ней. Бактерии, несущие умеренный фаг, получили название лизогенных; фаг, присутствующий в них, называют профагом, а симбиоз бактериальной клетки с профагом - феноменом лизогении.

Лизогения широко распространена и практически выявлена почти у всех видов бактерий. В связи с этим лизогению следует считать не исключительным, а нормальным состоянием микроорганизмов. Фаг (в состоянии профага) может в течение многих лет находится в бактериях, не теряя способности при определенных условиях превратиться в полноценную фаговую частицу.

В эволюционном аспекте процесс лизогенизации можно расценивать как выгодный и фагу, и бактериальной клетке. Лизогенная культура приобретает ряд новых полезных для нее свойств: невосприимчивость к повторному заражению гомологичным вирулентным фагом, способность передавать фаг по наследству и продуцировать ряд веществ, синтез которых детерминируется профагом.

Бактериофаги играют большую роль в изменчивости и эволюции микробов, причём механизмы воздействия их на клетку разные. Бактериофаги могут резко изменять азотфиксирующую способность азотобактера, токсичность и антигенные свойства патогенных бактерий и др.

Список литературы

1. Раутенштейн Я.И., Бактериофагия, М., 2011. – 235с.

2. Кривиский А.С., Проблемы бактериофагии, в сборнике: Актуальные вопросы вирусологии, М., 2012. – 341с.

3. Общая биология. 10-11 кл.: учеб. для  общеобразоват. учреждений/ А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. М.: Дрофа, 2010. – 265с.

4. Габриэлян Н.И., Горская Е.М., Спирина Т.С., Дарбеева О.С.// Микробиология, 2011. – 485с.

5. Баев А.А. Бактериофаги. Пущино.: НЦБИ, 2010. – 278с.

6. Кочемасова З.Н. Микробиология: Учеб. Пособие/З.Н. Кочемасова. - М.: Знание, 2009. - 356с.

7. Покровский В.Н. Бактериофаг - вирус бактерии/ В.Н. Покровский. - М.: Знание,2010 - 164с. - (Медицина).