Морфология фагов. Химический состав фагов. Специфичность фагов

Лекция №6

Фаги –

Это вирусы бактерий и ряда других микрорганизмов. В определенных условиях они вызывают лизис (растворение) своих хозяев.

Фаги – это организмы, которые, подобно всем живым организмам, способны размножаться, передавать потомству свои свойства и изменяться под воздействием различных факторов. Они могут инфицировать и разрушать только молодые, развивающиеся клетки, являясь их паразитами.

Морфология фагов

Большинство фагов состоит из головки и хвостового отростка. Отросток – это полый цилиндр, покрытый чехлом и заканчивающийся базальной пластиной с шипами. Размеры, форма и величина фагов различны и зависят от вида микроорганизма.

Химический состав фагов

Как и все вирусы, фаги состоят из нуклеиновой кислоты одного типа (чаще ДНК) и белка. Молекула нуклеиновой кислоты скручена в спираль и находится в головке фага. Оболочка фага (капсид) и отросток имеют белковую природу. На кончиках шипов содержится литический фермент (лизоцим) или гиалуронидаза.

Специфичность фагов

Фаги обладают строгой специфичностью. Различают видовую специфичность, т.е. способность паразитировать только в определенном виде МО. Именуют фаги обычно по названию микроба-хозяина (стафилококковый, стрептококковый и т.д.). Фаги с более строгой специфичностью паразитируют только на определенных представителях данного вида – это типовые фаги. Фаги, лизирующие микроорганизмы близких видов, называют поливалентными.

Взаимодействие фага с чувствительной клеткой проходит в несколько последовательных стадий, в течение 1-2 часов:

1. Стадия 1 – адсорбция частиц фага на поверхностных рецепторах клетки. Осуществляется с помощью шипов. На 1 клетке могут адсорбироваться сотни фагов, для лизиса клетки достаточно одного. Адсорбция специфична.

2. Стадия 2 – проникновение (инъекция) нуклеиновой кислоты фага в клетку.

3. Стадия 3 – репродукция белка и нуклеиновой кислоты фага внутри клетки.

4. Стадия 4 – сборка и формирование зрелых частиц фага.

5. Стадия 5 – лизис клетки выход зрелых частиц фага из неё. Обычно происходит разрыв клеточной стенки, и в окружающую среду выходит несколько сотен новых фагов, способных поражать свежие клетки. Такой лизис называется лизисом изнутри.

В отличие от лизиса изнутри, лизис извне происходит тогда, когда на клетке адсорбируется сразу очень большое кол-во фагов. Они проделывают в клеточной стенке многочисленные отверстия, через которые вытекает содержимое клетки. Таким образом, при лизисе извне фаг не размножается и кол-во его частиц не увеличивается.

По характеру действия на микроорганизмы различают:

1. Вирулентные фаги - вызывают лизис зараженной клетки с выходом в окружающую среду большого кол-ва фаговых частиц, способных поражать новые клетки

2. Умеренные фаги (лизируют не все клетки в популяции, с частью из них вступают в симбиоз) – нуклеиновая кислота фага (его геном) встраивается в хромосому клетки и получает название профаг, происходит образование единой хромосомы. Бактериальная клетка при этом не погибает. Профаг, ставший частью генома клетки, при её размножении может передаваться неограниченному числу потомков, т.е. новым клеткам. Явление симбиоза микробной клетки с умеренным фагом (профагом) носит название лизогения, а культура, в которой имеется профаг, называется лизогенной. Это название отражает способность профага спонтанно покидать хромосому клетки и, переходя в цитоплазму, превращаться в вирулентный фаг. Те клетки культуры, в которых образовался вирулентный фаг, погибают (лизируются), остальные сохраняют лизогенность.

Умеренные фаги являются мощным фактором изменчивости МО.

Распространение фагов в природе

Повсеместное (вода, почва, сточные воды, выделения человека и животных). Почти все известные бактерии являются хозяевами специфических для них фагов.

Устойчивость фагов к физическим и химическим факторам выше, чем у вегетативных форм их хозяев. Фаги выдерживают нагревание до 75⁰С, длительное высушивание, изменение рН, нечувствительны к антибиотикам. Губительны для фагов – кислоты и дезинфицирующие вещества.