Proprietățile antigene ale fagilor
Compoziția chimică a fagilor
Studiul compoziției chimice a fagilor a devenit posibil numai când s-au îmbunătățit metodele de obținere a preparatelor purificate de fag în cantități mari. În prezent, a fost studiată compoziția chimică a fagilor aparținând diferitelor tipuri morfologice și care afectează microorganismele aproape tuturor grupurilor sistematice.
Principalele componente ale fagilor sunt proteinele și acizii nucleici. Este important de menționat că fagii, ca și alți viruși, conțin numai un singur tip de acid nucleic - desoxiribonucleic (ADN) sau ribonucleic (ARN). Prin această proprietate, virusurile diferă de microorganismele care conțin ambele tipuri de acizi nucleici în celule.
Fig. 209. Diferiții fagi ai celui de-al cincilea tip morfologic, particula constă dintr-un cap și un proces lung, a cărui acoperire nu este capabilă să se contracteze. 1,2 mag. X 225 000, 3 - mărită. X250 000
Acidul nucleic este în cap. În interiorul capului de fag, o mică cantitate de proteină (aproximativ 3%) a fost de asemenea detectată.
Fig. 210. Fagul celui de-al șaselea tip morfologic, particula constă dintr-un cap și un proces lung, a cărui acoperire este capabilă de contracție. Uvel, aproximativ 400.000.
În plus față de aceste componente de bază, fagii conțin cantități mici de carbohidrați și unele grăsimi predominant neutre.
Fig. 211. Schema structurii unei particule de fag.
Toți fagii cunoscuți ai celui de-al doilea tip morfologic sunt de tip ARN. Dintre fagii celui de-al treilea tip morfologic, există atât forme ARN cât și ADN. Fagii tipurilor morfologice rămase sunt ADN-ova.
Se știe că atunci când un animal este injectat subcutanat sau intravenos cu proteine, celule bacteriene, anumite produse metabolice ale microorganismelor și alte substanțe din sângele animalului, se produc substanțe numite anticorpi. Substanțele care pot provoca formarea de anticorpi se numesc antigeni.
Anticorpii sunt foarte specifici și capabili să reacționeze numai cu acei antigeni care au cauzat formarea lor. Ei fie leagă antigenele corespunzătoare, fie le neutralizează sau se precipită sau se dizolvă.
Sa dovedit că toți fagii au proprietăți antigenice. Atunci când un fag este introdus în corpul unui animal, se formează anticorpi specifici în serul de sânge, capabili să acționeze numai împotriva unui anumit fag. Astfel de seruri se numesc antifag. Atunci când fagul este amestecat cu un anumit ser anti-fagic, inactivarea fagului fagi își pierde capacitatea de a provoca liză de microbi sensibili la acesta.
Deoarece fiecare ser antiphage este specific, acesta poate fi folosit cu succes pentru a identifica și clasifica fagii și pentru a purifica cultura microbiană de la fagi. Cu ajutorul serului a fost posibil să se demonstreze că proteina din carcasa fagului diferă de proteina de acoperire a procesului și de proteina plăcii bazale și formatele sale filamentoase, ceea ce indică complexitatea structurii particulei de fag. Conform proprietăților antigenice ale fagilor, acesta diferă brusc de microbii sensibili la acesta.
Relația dintre fag și celula sensibilă la acesta este foarte complexă și nu se termină întotdeauna cu liza celulară și cu multiplicarea fagului în ea. Vom lua în considerare o astfel de infecție a celulei, care se termină cu moartea celulei și înmulțirea fagului în ea. O astfel de infecție se numește produs productiv.
Cea mai importantă caracteristică a multiplicării fagului este că poate să apară numai în celulele vii care se află în faza de creștere.
În celulele moarte, precum și în produsele metabolismului celular, nu se produce multiplicarea fagului. Procesul de multiplicare a fagului este foarte complex și constă din următoarele etape succesive (Figura 212): 1) adsorbția unei particule de fag pe suprafața unei celule microbiene; 2) penetrarea conținutului capului unei particule de fag (acid nucleic) într-o celulă microbiană; 3) dezvoltarea intracelulară a fagului, având ca rezultat formarea de particule noi de fagi; 4) liza celulei și apariția unui nou fag din ea.
Timpul din momentul în care fagul este infectat cu celula înainte de liza celulei este numit o perioadă latentă sau latentă. Durata acestei perioade este diferită pentru diferitele tipuri de fagi, depinde de temperatura ambiantă, de compoziția mediului și de alți factori. Perioada latentă a fagilor specifice pentru unele bacterii, 15-40 min, pentru alții - 5 ore sau mai mult. În fagii actinomicidelor, perioada latentă poate fi și mai lungă. La o temperatură scăzută, perioada latentă crește semnificativ.
Fig. 212. Schema de multiplicare a fagilor.
Dintre toate etapele de multiplicare a fagului, prima este adsorbția.
Adsorbția fagului pe celulă - reacția este foarte specifică. În peretele celular al bacteriilor există structuri speciale (receptori) la care se pot atașa fagii. Adsorbit pe receptori numai acei fagi la care celula este sensibilă.
Fagii cu procese sunt atașați de peretele microbian prin capătul liber al anexei. Fagii filamentați, precum și fagii care nu au lăstari, nu sunt adsorbiți pe peretele microbian, ci pe structurile filiforme care înconjoară peretele, fimbria. Sunt descriși fagi, care sunt atașați de flagelul bacterian prin proces. În unele fagi, procesul de adsorbție poate fi realizat numai atunci când există anumite substanțe în cofactorii medii: aminoacizi (triptofan, tirozină etc.) sau săruri (calciu, magneziu).
La sfârșitul procesului de fag există o enzimă specială, cum ar fi lizozimul. După adsorbția fagului sub influența acestei enzime, peretele celulei microbiene se dizolvă și conținutul capului fag - acidul nucleic - este pompat în celula microbiană. Aceasta completează a doua etapă a procesului de multiplicare a fagilor.
Structurile rămase ale particulei de fagă - membrana capului, procesul și substructura sa - nu intră în interiorul celulei infectate cu fag. Rolul lor este de a asigura siguranța particulei de fag, care este localizată în afara celulei, și pentru a facilita penetrarea acidului nucleic fag în celulă în timpul infecției.
Fig. 213. Colonii negative mici (abia vizibile) ale actinofagei. Zoom. 6. 10.
În fagii filamentoși, spre deosebire de alte specii de fagi, întreaga proteină sau o parte din ea pătrunde în celulă. După penetrarea acidului nucleic fag în celulă, începe un proces complex de multiplicare intracelulară a fagului. Sub influența fagului acidului nucleic, întregul schimb de celule microbiene se schimbă brusc. Principalele procese care au loc în celula infectată sunt direcționate către formarea de particule noi de fagi. Inițial se formează capete și procese separate, care sunt apoi combinate în particule mature de fag. În acest moment, în interiorul celulei se formează o enzimă litiatică specială, care determină liza celulei din interior. Celula se dezintegrează și părăsesc particule noi de fagi maturi.
Fig. 214. Micile colonii negative ale actinofagei Uvel. 8. 9.
Numărul de noi particule de fag formate de o singură celulă într-o infecție fagă se numește randamentul unui fag sau randamentul acestuia. Randamentul fagului depinde de proprietățile acestui fag și nu depinde de celula gazdă și de dimensiunea sa. Unele fagi au randamente foarte scăzute (5-50 particule pe celulă), în altele randamentul este mult mai mare (de la 1000 la 2500). Randamentele deosebit de mari se disting prin fagii ARN mici (peste 20.000 de particule pe celula). Dacă un număr mare de celule bacteriene sunt amestecate cu o cantitate mică de particule de fagi, procesul de multiplicare a fagilor trece mai multe cicluri. La început, unele celule se infectează. Primul descendent al fagului infectează celulele rămase - apare un al doilea ciclu, urmat de oa treia, etc., până când toate celulele sensibile la fag sunt lizate. Printre fagi se găsesc astfel, reproducerea cărora este posibilă numai dacă există anumiți cofactori în mediu. Unele dintre aceste substanțe, așa cum s-a indicat deja, sunt necesare pentru adsorbția fagului; altele pentru multiplicarea fagului intracelular.
Fig. 215. Coloniile negative ale unui bacteriofag de dimensiune medie. Zoom. 1: 1.
Este procesul de înmulțire al fagului întotdeauna fatal pentru celula infectată? Fără îndoială, majoritatea absolută a fagilor determină, în timpul reproducerii, liza celulei și moartea ei. Numai recent sa stabilit că atunci când celula este infectată cu fagi filamentoși, este posibil să se înmulțească fără a ucide celula.
Dacă semănăm pe suprafața mediului nutritiv agarizat în vase Petri un amestec de fagi și microbi susceptibili și ținem paharul într-un termostat, atunci liza celulară are loc ca urmare a multiplicării fagului. Dacă luăm un număr mare de particule de fag, atunci cea mai mare parte sau întreaga pajiște crescută a culturii este lizată. Dacă numărul de particule de fag este astfel încât acestea sunt distribuite numai în anumite părți ale gazonului, lizând o cultură în aceste locuri, atunci apare o colonie de fagi.
Aceste colonii de fag au fost numite plăci, pete sterile. Este mai corect să le numim colonii negative. Fiecare colonie negativă este formată din zeci și sute de milioane de particule de fag. Mărimea coloniilor negative și a formei lor depinde în primul rând de proprietățile fagului, precum și de compoziția mediului și de cultura microbilor. În unele fagi, coloniile negative sunt foarte mici și abia vizibile cu ochiul liber, altele au diametrul de 10 mm sau mai mult. Coloniile sunt luminoase și clare, când întreaga cultură a fost lizată sau neclară, când nu toate celulele s-au lizat. În jurul coloniilor negative ale unor fagi, pot apărea forme și dimensiuni de halo diferite. Figurile 213-217 prezintă colonii negative de diferiți fagi.
Morfologia coloniilor negative este unul dintre semnele folosite în diferențierea fagilor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: