Bacteriophages: modernong mga aspeto ng aplikasyon, mga prospect para sa hinaharap. Lektura: Paglalapat ng mga phage sa medisina at mikrobiyolohiya

Mga natatanging katangian ng bacteriophage bilang mga kinatawan ng kaharian ng Vira. Virulent phages, mga yugto ng pakikipag-ugnayan sa isang bacterial cell. Praktikal na aplikasyon ng mga bacteriophage

Virulent phages sanhi produktibong impeksyon, kung saan nangyayari ang pagpaparami ng mga phage at lysis ng isang bacterial cell.

Ang mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng isang virulent phage sa isang microbial cell:

1. Phage adsorption sa mga sensitibong cell. Nangyayari sa pagkakaroon ng mga pantulong na receptor sa cell wall ng bakterya at sa mga dulo ng mga filament ng proseso ng phage. Una, ang phage ay nakakabit ng mga thread, at pagkatapos ay mahigpit na nakakabit sa cell wall sa tulong ng mga ngipin ng banal na plato.

2. Pagpasok ng phage DNA sa isang bacterial cell. Sa tulong ng lysozyme, na matatagpuan sa banal na plato, ang isang seksyon ng cell wall ay hydrolyzed, ang kaluban ng proseso ay nabawasan at panloob na baras tumusok sa mga lamad ng cell. Ang molekula ng phage DNA ay pumapasok sa cell sa pamamagitan ng channel ng baras.

3. Pag-unlad ng intracellular phage. Ang Phase DNA ay nagdadala ng genetic na impormasyon sa bacterial cell. Mayroong biosynthesis ng mga sangkap na kinakailangan para sa pagpaparami. Sa maagang yugto Ang "mga maagang protina" ay synthesize - mga enzyme na gumagaya sa phage DNA upang makabuo ng maraming kopya nito. Pagkatapos ay nabuo ang structural "late proteins" sa cellular ribosomes.

4. Phage morphogenesis. Ang pagkahinog ng phage ay nangyayari kasama ang tatlong independiyenteng mga sanga sa iba't ibang bahagi ng cell, na isang prosesong dissociated. Hiwalay, nabuo ang mga ulo ng phage - isang capsid ang itinayo sa paligid ng molekula ng DNA. Independyente, ang proseso ay itinatayo. Ang mga filament ng proseso ay naka-synthesize nang hiwalay. Pagkatapos ang lahat ng mga bahagi ng phage ay pinagsama upang bumuo ng mga virion.

5. Lysis ng bacterial cell at paglabas ng phage. Ang lysis ay isinasagawa sa ilalim ng pagkilos ng lysozyme. Lumabas sa pamamagitan ng namumuko.

Ang mahigpit na pagtitiyak ng mga bacteriophage ay nagpapahintulot sa kanila na magamit para sa pag-type ng phage at pagkita ng kaibahan ng mga kultura ng bakterya, pati na rin para sa kanilang indikasyon sa panlabas na kapaligiran, halimbawa, sa mga katawan ng tubig.

Ang paraan ng phage type ng bacteria ay malawakang ginagamit sa microbiological practice. Pinapayagan nito hindi lamang matukoy ang kaugnayan ng mga species ng kultura sa ilalim ng pag-aaral, kundi pati na rin ang phagotype nito (fagovar). Ito ay dahil sa ang katunayan na ang bakterya ng parehong species ay may mga receptor na nag-adsorb ng mahigpit na tinukoy na mga phage, na nagiging sanhi ng kanilang lysis. Ang paggamit ng mga set ng naturang type-specific phage ay nagbibigay-daan sa phage type ng mga pinag-aralan na kultura para sa layunin ng epidemiological analysis. Nakakahawang sakit: (pagtukoy sa pinagmulan ng impeksiyon at mga paraan ng paghahatid nito)

II. Ang Phages ay ginagamit upang maiwasan at gamutin ang mga nakakahawang sakit:

a) phage prophylaxis- isang paraan ng pagpigil sa pag-unlad ng tiyak impeksyon sa bacterial sa pamamagitan ng paglunok ng isang partikular na bacteriophage. Ginagamit para maiwasan ang cholera, dysentery, typhoid fever, atbp.

b) Ang phage therapy ay isang paraan ng paggamot sa mga bacterial infection sa pamamagitan ng paglunok ng isang partikular na phage.(tipoid, salmonella, dysentery, proteus, pseudomonas, staphylococcal, streptococcal, coli-phage at pinagsamang gamot. Ginagamit ang mga ito sa paggamot ng mga nakakahawang sakit na dulot ng mga mikroorganismo sa itaas, pati na rin sa paggamot ng mga impeksyon sa sugat at anaerobic.)

Pagbabago ng genotype

Pathogenicity -

Pagdirikit

Pagsalakay

Pagsalakay.

4. Istraktura ng genetic apparatus ng prokaryotes. Phenotypic at genotypic variability. Mga genetic na base ng bacterial pathogenicity.

Ang genetic apparatus ng prokaryotes- walang nuclear envelope at kinakatawan ng isang pabilog na molekula ng DNA, na isang chromosome; na matatagpuan sa cytoplasm, ay hindi naglalaman ng mga protina ng histone. Hindi kaya ng mitosis

Phenotypic variability - mga pagbabago (mga pagbabago sa higit sa isa o higit pang mga katangian) - hindi nakakaapekto sa genotype. Nagaganap ang mga pagbabago sa phenotypic sa ilalim ng impluwensya ng mga salik sa kapaligiran. Ang mga pagbabago ay nakakaapekto sa karamihan ng mga indibidwal sa populasyon. Ang mga ito ay hindi minana at kumukupas sa paglipas ng panahon, ibig sabihin, bumalik sa orihinal na phenotype.

Pagbabago ng genotype- pagbabago ng mga katangian ng bakterya, na nakakaapekto sa kanilang genotype. Ito ay minana, ito ay pangmatagalan. Nangyayari bilang resulta ng mutations o genetic exchange (pagbabago, conjugation o transduction)

Pathogenicity - isang katangian ng species na minana, naayos sa genome ng isang microorganism, ibig sabihin, ito ay isang genotypic na katangian na sumasalamin sa potensyal na kakayahan ng isang microorganism na tumagos sa isang macroorganism at dumami dito (invasiveness), na nagiging sanhi ng isang kumplikadong mga proseso ng pathological na mangyari sa panahon ng isang sakit.

Ang mga kadahilanan ng pathogenicity ay kinabibilangan ng kakayahan ng mga microorganism na mag-attach sa mga cell (adhesion), tumira sa kanilang ibabaw (kolonisasyon), tumagos sa mga cell (invasion), at lumaban sa mga kadahilanan ng depensa ng katawan (aggression).

Ang ilan sa mga ito ay direktang naka-encode ng mga nucleoid genes (halimbawa, ang kapsula at mga enzyme sa ilang species). Ang iba pang bahagi ay naka-encode ng extrachromosomal factor ng heredity - plasmids at episomes. Karaniwang tinutukoy ng mga plasmid gene ang pakikipag-ugnayan ng mga pathogen sa epithelium, habang tinutukoy ng mga chromosomal genes ang pagkakaroon at pagpaparami ng bakterya sa extracellularly sa mga organo at tisyu.

Pagdirikit Ang mga istrukturang may pananagutan sa pagbubuklod ng isang mikroorganismo sa isang cell ay tinatawag na mga adhesin at sila ay matatagpuan sa ibabaw nito. Sa gram-negative na bakterya, ang pagdirikit ay nangyayari dahil sa pili I at pangkalahatang mga uri. Sa Gram-positive bacteria, ang mga adhesin ay mga protina at teichoic acid ng cell wall. Sa iba pang mga microorganism, ang function na ito ay ginagampanan ng iba't ibang mga istraktura ng cellular system: mga protina sa ibabaw, lipopolysaccharides, atbp.

Pagsalakay nasira ang enzyme hyaluronidase hyaluronic acid, na bahagi ng intercellular substance, at sa gayon ay pinapataas ang permeability ng mauhog lamad at connective tissue. Binababagsak ng Neuraminidase ang neuraminic acid, na bahagi ng mga receptor sa ibabaw ng mga selula ng mucous membrane, na nag-aambag sa pagtagos ng pathogen sa mga tisyu.

Pagsalakay Ang mga kadahilanan ng pagsalakay ay kinabibilangan ng: mga protease - mga enzyme na sumisira sa mga immunoglobulin; coagulase - isang enzyme na nag-coagulate ng plasma ng dugo; fibrinolysin - dissolving fibrin clot; lecithinase - isang enzyme na kumikilos sa mga phospholipid ng mga lamad ng fibers ng kalamnan, erythrocytes at iba pang mga selula .

Ang Bacteriophage gi o phages (mula sa ibang Griyego na φᾰγω "I devour") ay mga virus na piling nakahahawa sa mga bacterial cell. Kadalasan, ang mga bacteriophage ay dumarami sa loob ng bakterya at nagiging sanhi ng kanilang lysis. Bilang isang patakaran, ang isang bacteriophage ay binubuo ng isang shell ng protina at ang genetic na materyal ng isang single-stranded o double-stranded nucleic acid (DNA o, mas madalas, RNA). Ang kabuuang bilang ng mga bacteriophage sa kalikasan ay humigit-kumulang katumbas ng kabuuang bilang ng mga bakterya (1030 - 1032 na particle). Ang mga bacteriaophage ay aktibong kasangkot sa cycle mga kemikal na sangkap at enerhiya, ay may kapansin-pansing epekto sa ebolusyon ng microbes at bacteria Ang istraktura ng isang tipikal na bacteriophage myovirus.

Ang istraktura ng bacteriophages 1 - ulo, 2 - buntot, 3 - nucleic acid, 4 - capsid, 5 - "kwelyo", 6 - takip ng protina ng buntot, 7 - tail fibril, 8 - spike, 9 - basal plate

Ang mga bacteriaophage ay naiiba sa istrukturang kemikal, uri ng nucleic acid, morpolohiya, at pakikipag-ugnayan sa bakterya. Ang mga bacterial virus ay daan-daan at libu-libong beses na mas maliit kaysa sa mga microbial cell. Ang isang tipikal na phage particle (virion) ay binubuo ng isang ulo at isang buntot. Ang haba ng buntot ay karaniwang 2-4 beses ang diameter ng ulo. Ang ulo ay naglalaman ng genetic material - single-stranded o double-stranded RNA o DNA na may transcriptase enzyme sa isang hindi aktibong estado, na napapalibutan ng isang protina o lipoprotein shell - isang capsid na nagpapanatili ng genome sa labas ng cell. Ang nucleic acid at capsid ay magkasamang bumubuo sa nucleocapsid. Ang mga bacteriaophage ay maaaring may icosahedral capsid na natipon mula sa maraming kopya ng isa o dalawang partikular na protina. Karaniwan ang mga sulok ay binubuo ng mga pentamer ng protina, at ang suporta ng bawat panig ay binubuo ng mga hexamer ng pareho o isang katulad na protina. Bukod dito, ang mga phage ay maaaring spherical, lemon-shaped, o pleomorphic sa hugis. Ang buntot, o proseso, ay isang tubo ng protina - isang pagpapatuloy ng shell ng protina ng ulo, sa base ng buntot ay mayroong isang ATPase na nagbabagong-buhay ng enerhiya para sa iniksyon ng genetic material. Mayroon ding mga bacteriophage na may maikling proseso, walang proseso, at filamentous.

Sistematika ng mga bacteriophage Ang isang malaking bilang ng mga nakahiwalay at pinag-aralan na mga bacteriophage ay tumutukoy sa pangangailangan para sa kanilang systematization. Ginagawa ito ng International Committee on the Taxonomy of Viruses (ICTV). Sa kasalukuyan, ayon sa Internasyonal na pag-uuri at nomenclature ng mga virus, ang mga bacteriophage ay nahahati depende sa uri ng nucleic acid at morphology. Sa ngayon, labing siyam na pamilya ang nakikilala. Sa mga ito, dalawa lamang ang naglalaman ng RNA at limang pamilya lamang ang nakabalot. Sa mga pamilya ng mga virus na naglalaman ng DNA, dalawang pamilya lamang ang may mga single-stranded na genome. Sa siyam na pamilyang naglalaman ng DNA, ang genome ay kinakatawan ng pabilog na DNA, habang sa iba pang siyam ay linear ito. Siyam na pamilya ay partikular sa bacteria lamang, ang natitirang siyam ay partikular sa archaea, at (Tectiviridae) ay nakakahawa sa parehong bacteria at archaea.

Pakikipag-ugnayan ng isang bacteriophage sa mga bacterial cell Ayon sa likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ng isang bacteriophage na may isang bacterial cell, ang virulent at temperate phages ay nakikilala. Ang mga virulent phage ay maaari lamang tumaas sa bilang sa pamamagitan ng lytic cycle. Ang proseso ng pakikipag-ugnayan ng isang virulent bacteriophage sa isang cell ay binubuo ng ilang mga yugto: adsorption ng bacteriophage sa cell, pagtagos sa cell, biosynthesis ng phage component at kanilang pagpupulong, at paglabas ng mga bacteriophage mula sa cell. Sa una, ang mga bacteriophage ay nakakabit sa mga phage-specific na receptor sa ibabaw ng bacterial cell. Ang buntot ng phage, sa tulong ng mga enzyme na matatagpuan sa dulo nito (pangunahin ang lysozyme), lokal na dissolves ang cell lamad, kontrata, at ang DNA na nakapaloob sa ulo ay injected sa cell, habang ang protina shell ng bacteriophage ay nananatili sa labas . Ang iniksyon na DNA ay nagdudulot ng kumpletong muling pagsasaayos ng metabolismo ng cell: huminto ang synthesis ng bacterial DNA, RNA at mga protina. Ang bacteriophage DNA ay nagsisimulang ma-transcribe gamit ang sarili nitong transcriptase enzyme, na, pagkatapos na makapasok sa bacterial cell, ay isinaaktibo. Na-synthesize muna nang maaga, at pagkatapos ay huli at. RNA na pumapasok sa ribosomes ng host cell, kung saan maaga (DNA polymerases, nucleases) at huli (capsid at tail proteins, lysozyme, ATPase at transcriptase enzymes) ang mga bacteriophage na protina ay na-synthesize. Ang pagtitiklop ng DNA ng Bacteriophage ay nangyayari ayon sa isang semi-konserbatibong mekanismo at isinasagawa kasama ang paglahok ng sarili nitong DNA polymerases. Matapos ang synthesis ng huli na mga protina at ang pagkumpleto ng pagtitiklop ng DNA, ang pangwakas na proseso ay nangyayari - ang pagkahinog ng mga particle ng phage o ang kumbinasyon ng phage DNA na may isang envelope protein at ang pagbuo ng mga mature na nakakahawang mga particle ng phage.

Siklo ng buhay Ang mga temperate at virulent na bacteriophage ay may parehong cycle sa mga unang yugto ng pakikipag-ugnayan sa isang bacterial cell. Bacteriophage adsorption sa phage-specific cell receptors. Pag-iniksyon ng isang phage nucleic acid sa isang host cell. Co-replication ng phage at bacterial nucleic acid. Cell division. Dagdag pa, ang bacteriophage ay maaaring umunlad ayon sa dalawang modelo: lysogenic o lytic na paraan. Ang mga katamtamang bacteriophage pagkatapos ng paghahati ay nasa state of prophase (lysogenic pathway). Ang mga virulent na bacteriophage ay nabubuo ayon sa isang lytic model: Ang nucleic acid ng phage ay nagdidirekta sa synthesis ng phage enzymes, gamit ang protein-synthesizing apparatus ng bacterium para dito. Ang phage sa isang paraan o iba pa ay hindi aktibo ang DNA at RNA ng host, at ang mga enzyme ng phage ay ganap na pinuputol ito; Ang Phage RNA ay "nagsusupil" sa cellular na makinarya ng synthesis ng protina. Ang phage nucleic acid ay nagrereplika at nagdidirekta sa synthesis ng mga bagong envelope protein. Ang mga bagong particle ng phage ay nabuo bilang isang resulta ng kusang pagpupulong sa sarili ng shell ng protina (capsid) sa paligid ng phage nucleic acid; sa ilalim ng kontrol ng phage RNA, ang lysozyme ay synthesize. Cell lysis: ang cell burst sa ilalim ng impluwensya ng lysozyme; humigit-kumulang 200-1000 bagong phage ang inilabas; nakahahawa ang mga phage sa iba pang bakterya.

Application Sa medisina Ang isa sa mga larangan ng aplikasyon ng bacteriophages ay antibiotic therapy alternatibo sa pag-inom ng antibiotics. Halimbawa, ginagamit ang mga bacteriophage: streptococcal, staphylococcal, klebsiella, dysentery at irrigation alent, pyobacteriophage, coli, proteus at coliproteus at iba pa. 13 ang nakarehistro at nag-apply sa Russia medikal na paghahanda batay sa phages. Sa kasalukuyan, ginagamit ang mga ito upang gamutin ang mga impeksyong bacterial na hindi sensitibo sa tradisyonal na paggamot sa antibiotic, lalo na sa Republic of Georgia. Karaniwan, ang paggamit ng mga bacteriophage ay mas matagumpay kaysa sa mga antibiotics, kung saan mayroon biological na lamad pinahiran ng polysaccharides, kung saan ang mga antibiotic ay karaniwang hindi tumagos. Sa kasalukuyan, ang therapeutic na paggamit ng mga bacteriophage ay hindi nakatanggap ng pag-apruba sa Kanluran, bagaman ang mga phage ay ginagamit upang sirain ang mga bakterya na nagdudulot ng pagkalason sa pagkain tulad ng Listeria. Sa maraming taon ng karanasan sa dami ng isang malaking lungsod at kanayunan na mga lugar, ang isang hindi karaniwang mataas na therapeutic at prophylactic efficacy ng dysentery bacteriophage ay napatunayan na (P. M. Lerner, 2010). Sa Russia, ang mga therapeutic phage na paghahanda ay ginawa sa loob ng mahabang panahon; ang mga phage ay ginagamot kahit na bago ang mga antibiotic. AT mga nakaraang taon Ang mga phage ay malawakang ginagamit pagkatapos ng baha sa Krymsk at Khabarovsk upang maiwasan ang dysentery.

Sa biology Ang mga Bacteriophage ay ginagamit sa genetic engineering bilang mga vector na naglilipat ng mga segment ng DNA; ang natural na paglipat ng mga gene sa pagitan ng bakterya sa pamamagitan ng ilang mga phage (transduction) ay posible rin. Ang mga vector ng Phage ay karaniwang nilikha batay sa isang mapagtimpi na bacteriophage λ na naglalaman ng isang double-stranded na linear na molekula ng DNA. Ang kaliwa at kanang braso ng phage ay mayroong lahat ng mga gene na kailangan para sa lytic cycle (pagtitiklop, pagpaparami). Ang gitnang bahagi ng genome ng bacteriophage λ (naglalaman ng mga gene na kumokontrol sa lysogeny, iyon ay, ang pagsasama nito sa DNA ng isang bacterial cell) ay hindi mahalaga para sa pagpaparami nito at humigit-kumulang 25 libong mga pares ng base. Ang bahaging ito ay maaaring palitan ng isang banyagang DNA fragment. Ang ganitong mga binagong phage ay dumadaan sa lytic cycle, ngunit ang lysogeny ay hindi nangyayari. Ang mga vector na nakabatay sa Bacteriophage λ ay ginagamit upang i-clone ang mga eukaryotic DNA fragment (ibig sabihin, mas malalaking gene) hanggang sa 23 kb. Bukod dito, ang mga phage na walang mga pagsingit ay mas mababa sa 38 kbp. o, sa kabaligtaran, na may masyadong malalaking pagsingit - higit sa 52 kb. huwag bumuo at hindi makahawa ng bakterya. Dahil ang pagpaparami ng bacteriophage ay posible lamang sa mga buhay na selula, ang mga bacteriophage ay maaaring gamitin upang matukoy ang posibilidad ng bakterya. Ang direksyon na ito ay may mahusay na mga prospect, dahil ang isa sa mga pangunahing isyu sa iba't ibang mga biotechnological na proseso ay ang pagpapasiya ng posibilidad na mabuhay ng mga kulturang ginamit. Gamit ang paraan ng electro-optical analysis ng mga cell suspension, ipinakita na posible na pag-aralan ang mga yugto ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang phage-microbial cell

At gayundin sa beterinaryo na gamot para sa: pag-iwas at paggamot mga sakit na bacterial mga ibon at hayop; paggamot ng purulent-inflammatory disease ng mauhog lamad ng mata, oral cavity; pag-iwas sa purulent-inflammatory complications sa mga paso, sugat, mga interbensyon sa kirurhiko; sa genetic engineering: para sa transduction - ang natural na paglipat ng mga gene sa pagitan ng bakterya; bilang mga vector na naglilipat ng mga seksyon ng DNA; gamit ang mga phage, posible na bumuo ng mga direktang pagbabago sa genome ng host DNA; sa industriya ng pagkain: sa maraming dami, ang mga ahente na naglalaman ng phage ay nagpoproseso na ng mga produktong karne at manok na handa nang kainin; ang mga bacteriophage ay ginagamit sa paggawa ng mga produktong pagkain mula sa karne, manok, keso, mga produktong halaman, atbp.;

sa agrikultura: pag-spray ng mga paghahanda ng phage upang maprotektahan ang mga halaman at pananim mula sa pagkabulok at mga sakit na bacterial; upang protektahan ang mga alagang hayop at manok mula sa mga impeksyon at bacterial na sakit; para sa kaligtasan sa kapaligiran: antibacterial na paggamot ng mga buto at halaman; paglilinis ng mga lugar ng mga negosyo sa pagproseso ng pagkain; sanitization ng working space at kagamitan; pag-iwas sa mga lugar ng ospital; pagsasagawa ng mga aktibidad sa kapaligiran

Kaya, ngayon ang mga bacteriophage ay napakapopular sa buhay ng tao at hayop. Ang isang bilang ng mga priyoridad na lugar para sa pagbuo at paggawa ng mga therapeutic at prophylactic bacteriophage ay nakabalangkas sa mga negosyo, na nauugnay sa mga bagong umuusbong na pandaigdigang uso. Ang mga bagong gamot ay nilikha at ipinakilala upang gamutin ang maraming sakit. Ang mga bacteriologist, virologist, biochemist, geneticist, biophysicist, molecular biologist, experimental oncologist, espesyalista sa genetic engineering at biotechnology ay nakikibahagi sa pag-aaral at paggamit ng mga bacteriophage.

mga bacteriophage sa medikal na kasanayan ginagamit sa pagsusuri, paggamot at pag-iwas sa mga nakakahawang sakit.

A. Sa mga diagnostic, ang bacteriophage ay ginagamit sa pagpapatupad ng kultural na pamamaraan ng pananaliksik upang matukoy ang uri ng nakahiwalay na purong kultura, gayundin para sa pag-type nito. Ang pamamaraan na inilarawan sa ibaba para sa paggamit ng isang bacteriophage upang ipahiwatig ang pagkakaroon ng isang tiyak na uri ng bakterya sa isang pathological na materyal nang hindi ibinubukod ito sa isang purong kultura ay hindi naging laganap.

1. Ang reaksyon ng pagtaas ng phage titer ay nakabatay sa kakayahan ng isang partikular na bacteriophage na magtiklop lamang sa mga bacterial cell ng "sariling" species nito. Isinasagawa ito ayon sa sumusunod na prinsipyo. Ang isang tiyak na halaga ng isang tiyak na bacteriophage ay idinagdag sa pathological na materyal, ito ay incubated sa isang termostat, at pagkatapos ay ang halaga ng phage ay muling tinutukoy. Kung ito ay tumaas, nangangahulugan ito na ang bacteriophage ay "nakahanap" ng mga cell ng kanyang "sariling" species para sa pagtitiklop, samakatuwid, ang bakterya ng nais na species ay naroroon sa pathological na materyal.

2. Sa proseso ng pagtukoy ng isang purong kultura, ginagamit ang mga species at uri ng bacteriophage.
a. Ang mga species na bacteriophage ay ginagamit para sa indikasyon ng phage. Ang nakahiwalay na dalisay na kultura ay binibinhan ng isang damuhan sa plate agar at isang patak ng species na bacteriophage ay ibinabagsak dito. Kung ang kultura ay kabilang sa nais na mga species, pagkatapos ay walang paglago sa lugar ng aplikasyon ng drop, kung hindi, ang paglaki ng bacterial ay masusunod sa lugar ng aplikasyon ng phage drop. Minsan, pagkatapos mailapat ang bacteriophage, ang agar plate petri dish ay ikiling, na nagpapahintulot sa drop na dumaloy pababa sa gilid ng dish (kaya naman ang pamamaraang ito ay tinatawag na "dribble drop").

b. Ang mga karaniwang bacteriophage ay ginagamit para sa pag-type ng phage. Ang prinsipyo ng pamamaraan ay ang mga sumusunod.
1. Ang strain na ita-type ay seeded na may damuhan sa plate agar.
2. Pagkatapos, ang mga patak ng mga tipikal na bacteriophage ay ibinabagsak sa ibabaw ng seeded (bawat isa sa sarili nitong parisukat, na minarkahan nang maaga, halimbawa, na may glassgraph sa ilalim ng isang Petri dish).
3. Ang inoculation dish ay incubated sa isang thermostat.
4. Isinasaalang-alang ang karanasan sa pamamagitan ng pagrerehistro ng "mga sterile spot" o "mga plake" - mga lugar ng kakulangan ng paglago sa lugar ng aplikasyon ng isang drop ng bacteriophage, kung saan ito ay sensitibo pagpipiliang ito bakterya.
5. Ang Fagovar (phagotype) ay itinalaga sa pamamagitan ng paglilista ng mga tipikal na phage na nagli-lyse sa variant na ito.
B. Ang paggamit ng mga bacteriophage (karaniwan ay mga species) para sa paggamot ay tinutukoy bilang phage therapy. Para sa layunin ng paggamot, ang mga bacteriophage ay inilalapat nang topically (sa anyo ng patubig ng apektadong ibabaw, iniksyon sa isang lokal na pokus proseso ng pathological atbp.), dahil ang kanilang parenteral administration ay humahantong sa pagbuo ng isang immune response sa isang dayuhang phage protein. Kung ang isang therapeutic bacteriophage ay ginagamit nang pasalita (upang gamutin mga impeksyon sa bituka), pinakamahusay na gumamit ng isang tablet form ng gamot, na pinahiran ng isang acid-resistant shell na natutunaw sa alkaline na kapaligiran ng bituka - ang mga bacteriophage ay napaka-sensitibo sa mababang pH at mabilis na hindi aktibo sa acidic na kapaligiran ng tiyan.
C. Phage prophylaxis - ang paggamit ng isang bacteriophage (gayundin, bilang panuntunan, isang species) upang maiwasan ang pagbuo ng isang bacterial infection. Kasalukuyang ginagamit para sa emergency na pag-iwas sa typhoid fever at dysentery (sa ilalim ng pang-emergency na pag-iwas ay nauunawaan bilang isang hanay ng mga hakbang upang maiwasan ang pag-unlad ng sakit pagkatapos na maganap ang pagkilos ng impeksiyon, i.e. pagpasok ng pathogen sa katawan ng pasyente).

CM. ZAKHARENKO, Kandidato ng Medical Sciences, Associate Professor, Militar Medical Academy. CM. Kirov, St. Petersburg

Ang mga bacteriaophage ay mga natatanging microorganism, batay sa kung saan nilikha ang isang espesyal na grupo ng mga therapeutic at prophylactic na paghahanda sa mga tuntunin ng kanilang mga katangian at katangian. Ang mga natural na mekanismo ng pisyolohikal ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga phage at bakterya na pinagbabatayan ng kanilang pagkilos ay ginagawang posible upang mahulaan ang isang walang katapusang pagkakaiba-iba ng parehong mga bacteriophage sa kanilang sarili at mga posibleng paraan kanilang mga aplikasyon. Habang lumalawak ang mga koleksyon ng bacteriophage, walang alinlangan na lilitaw ang mga bagong target na pathogen, at lalawak ang hanay ng mga sakit kung saan maaaring gamitin ang mga phage bilang monotherapy at bilang bahagi ng mga kumplikadong regimen sa paggamot.

Kaya, ang paggamit ng polyvalent pyobacteriophage Sextaphage sa paggamot ng mga nahawaang pancreatic necrosis (Perm State Medical Academy na pinangalanang Academician E.A. Wagner) ay naging posible upang mabilis na maibalik ang pangunahing mga parameter ng homeostasis at ang mga pag-andar ng mga organo at sistema sa mga pasyente. Nagkaroon din ng makabuluhang pagbaba sa bilang mga komplikasyon pagkatapos ng operasyon at mga pagkamatay: sa pangkat ng mga pasyente na ginagamot sa karaniwang therapy, ang dami ng namamatay ay 100%, habang sa tropa na ginagamot sa BF - 16.6%.

Dahil sa hindi nakakapinsala at reactogenicity ng mga paghahanda ng BF, posible na gamitin ang mga ito sa pagsasanay sa pediatric, kabilang ang sa mga bagong silang. Ang karanasan ng Nizhny Novgorod Regional Children's klinikal na ospital, kung saan, sa panahon ng komplikasyon ng sitwasyong epidemiological, kasama ang karaniwang mga hakbang na anti-epidemya, ginamit ang BP - Intesti-bacteriophage at BP Pseucfomonas aeruginosa. Ang isang 11-tiklop na pagbaba sa saklaw ng nosocomial infection ng Pseudomonas aeruginosa ay nagpakita ng mataas na kahusayan ng paggamit ng BP. Ang mga paghahanda ng BF ay maaaring inireseta kapwa para sa paggamot ng dysbacteriosis at mga karamdaman sistema ng pagtunaw at upang maiwasan ang kolonisasyon ng mucosal gastrointestinal tract oportunistikong bakterya. Ang mga multicomponent na paghahanda ng BF ay mainam para sa agarang lunas sa mga unang palatandaan ng gastrointestinal upset.

Sa ngayon, ang kumpanya ay nagbalangkas ng isang bilang ng mga priyoridad na lugar para sa pagbuo at paggawa ng mga therapeutic at prophylactic bacteriophage, na nauugnay sa mga bagong umuusbong na global na uso. Ang mga bagong paghahanda ay nililikha at ipinakilala: Ang BF laban sa mga serrations at enterobacteria ay binuo, ang trabaho ay isinasagawa upang lumikha ng isang paghahanda ng phage laban sa Helicobacter pylori.

Isang tagagawa lamang ng mga gamot na ito - NPO Microgen, ayon sa ulat ng representante na pinuno ng departamento ng agham at makabagong pag-unlad na si Alla Lobastova, ay gumagawa ng higit sa 2 milyong mga pakete taun-taon. Sa kasamaang palad, ang mga ideya ng maraming mga doktor tungkol sa mga bacteriophage ay malayo sa pagiging layunin. Hindi alam ng maraming tao na ang mga bacteriophage na aktibo laban sa parehong pathogen ay maaaring kabilang sa iba't ibang pamilya, may iba't ibang mga siklo ng buhay, atbp. Halimbawa, ang P. aeruginosa bacteriophages ay nabibilang sa mga pamilyang Myoviridae, Podoviridae, Siphoviridae, ikot ng buhay o katamtaman. Ang iba't ibang mga strain ng parehong pathogen ay maaaring magkaroon ng iba't ibang pagkamaramdamin sa mga bacteriophage. Karamihan sa mga eksperto ay alam (narinig, may gumamit) tungkol sa pagkakaroon ng likido at tableta form ng dosis therapeutic at prophylactic na paghahanda ng mga bacteriophage. Gayunpaman, ang kanilang spectrum ay mas malawak, na maaaring maiugnay sa walang kondisyon na mga pakinabang, lalo na sa kumbinasyon ng iba't ibang mga ruta ng pangangasiwa (paglunok, pangangasiwa sa enemas, aplikasyon, patubig ng mga sugat at mauhog na lamad, pagpapakilala sa mga lukab ng sugat, atbp.) . Ang mga halatang bentahe ng mga bacteriophage ayon sa kaugalian ay kinabibilangan ng isang tiyak na epekto sa isang medyo limitadong populasyon ng bakterya, isang limitadong oras na pag-iral (hanggang sa mawala ang target na populasyon ng mga microorganism), ang kawalan ng naturang side effects, bilang mga nakakalason at allergic na reaksyon, mga reaksiyong dysbiotic, atbp. Ang mga gamot na ito ay maaaring gamitin sa iba't ibang pangkat ng edad at sa panahon ng pagbubuntis. Ang mga bacteriaophage mismo ay hindi makabuluhang allergens. Ang mga kaso ng hindi pagpaparaan sa mga paghahanda ng bacteriophage ay kadalasang nauugnay sa isang reaksyon sa mga bahagi ng nutrient medium. Ang lahat ng mga pangunahing tagagawa ng pangkat na ito ng mga gamot ay nagsusumikap para sa pinakamataas na kalidad ng mga sangkap na ginamit, na binabawasan ang posibilidad ng gayong mga reaksyon. Sa konteksto ng lumalagong resistensya sa antibiotic, iminumungkahi ng ilang may-akda na isaalang-alang ang mga bacteriophage bilang pinakamahusay na alternatibo sa mga antibiotic. Ang mga therapeutic at prophylactic na paghahanda ng mga bacteriophage ay isang cocktail ng mga espesyal na piniling kumbinasyon (isang complex ng polyclonal highly virulent bacterial virus na espesyal na pinili laban sa mga pinakakaraniwang grupo ng mga pathogens ng bacterial infection) batay sa mga koleksyon ng phage ng gumawa. Ang mga sangay ng Federal State Unitary Enterprise NPO Microgen sa Ufa, Perm at Nizhny Novgorod ay mga modernong sentro para sa paggawa ng mga naturang gamot. Ang posibilidad ng paglikha ng mga therapeutic at prophylactic na paghahanda ng mga bacteriophage na inangkop sa mga tiyak na pathogenic microorganism ay isa pang pangunahing bentahe ng grupong ito ng mga paghahanda. Ang paglaki ng bacterial resistance sa mga antimicrobial na gamot at ang madalas na nagaganap na polyetiology ng mga modernong nakakahawang sakit ay nangangailangan ng pinagsamang antibiotic therapy (dalawa, tatlo, at kung minsan ay mas maraming antimicrobial na gamot). Upang pumili ng isang epektibong regimen ng antibiotic therapy, bilang karagdagan sa aktwal na sensitivity ng bakterya sa gamot, kinakailangang isaalang-alang ang sapat. malaking numero mga kadahilanan. Ang Phage therapy ay mayroon ding ilang mga pakinabang sa bagay na ito. Sa isang banda, ang paggamit ng isang kumbinasyon ng mga bacteriophage ay hindi sinamahan ng kanilang pakikipag-ugnayan sa isa't isa at hindi humantong sa isang pagbabago sa mga scheme ng kanilang aplikasyon. Sa loob ng umiiral na hanay ng mga therapeutic bacteriophage, mayroong isang bilang ng mga mahusay na napatunayan na mga kumbinasyon - bacteriophage coliproteus, pyobacteriophage polyvalent, intesti-bacteriophage. Sa kabilang banda, ang bakterya ay hindi karaniwang mekanismo paglaban sa antibiotics at phages, samakatuwid, maaari silang magamit pareho kapag ang pathogen ay lumalaban sa isa sa mga gamot, at sa kumbinasyon ng "antibiotic + bacteriophage". Ang kumbinasyong ito ay lalong epektibo para sa pagsira ng microbial biofilms. Ang eksperimento ay nakakumbinsi na nagpapakita na pinagsamang aplikasyon Ang mga iron antagonist at bacteriophage ay maaaring makagambala sa pagbuo ng Klebsiella pneumoniae biofilms. Kasabay nito, parehong nabanggit ang isang makabuluhang pagbaba sa bilang ng mga populasyon ng microbial at isang pagbaba sa bilang ng mga "batang" cell. Isa pa mahalagang katangian Ang pagkilos ng mga bacteriophage ay isang kababalaghan tulad ng induction ng apoptosis. Ang ilang mga strain ng E. coli ay may mga gene na nagdudulot ng pagkamatay ng cell pagkatapos ng pagpasok ng T4 bacteriophage dito. Kaya, bilang tugon sa pagpapahayag ng mga huling gene ng T4 phage, ang lit gene (nag-encode ng isang protease na sumisira sa EF-Tu elongation factor na kinakailangan para sa synthesis ng protina) ay humaharang sa synthesis ng lahat ng cellular protein. Ang prrC gene ay nag-encode ng isang nuclease na pumuputol sa lysine tRNA. Ang nuclease ay isinaaktibo ng produkto ng T4 phage stp gene. Sa T4 phage-infected na mga cell, ang mga rex genes (na kabilang sa phage genome at ipinahayag sa lysogenic cells) ay nagiging sanhi ng pagbuo ng mga channel ng ion, na humahantong sa pagkawala ng mga mahahalagang ion ng mga cell at kasunod ng kamatayan. Ang T4 phage mismo ay maaaring maiwasan ang pagkamatay ng cell sa pamamagitan ng pagsasara ng mga channel kasama ang mga protina nito, mga produkto ng rII genes. Sa kaso ng pagbuo ng bacterial resistance sa isang antibyotiko, kailangang maghanap ng mga bagong opsyon para sa pagbabago ng aktibong molekula o panimula ng mga bagong sangkap. Sa kasamaang palad, sa mga nakaraang taon, ang bilis ng pagpapakilala ng mga bagong antibiotics ay bumagal nang malaki. Ang sitwasyon sa mga bacteriophage ay sa panimula ay naiiba. Kasama sa mga koleksyon ng mga pangunahing tagagawa ang dose-dosenang mga yari na bacteriophage strain at patuloy na pinupunan ng mga bagong aktibong phage. Salamat sa patuloy na pagsubaybay sa pagiging sensitibo ng mga nakahiwalay na pathogen sa mga bacteriophage, inaayos ng mga tagagawa ang mga komposisyon ng phage na ibinibigay sa mga rehiyon. Salamat sa mga inangkop na bacteriophage, posibleng maalis ang mga paglaganap ng mga impeksyong nosocomial na dulot ng mga strain na lumalaban sa antibiotic.

Kapag kinuha nang pasalita, ang mga bacteriophage ay mabilis na nakarating sa foci ng lokalisasyon ng impeksyon: kapag kinuha nang pasalita ng mga pasyente na may purulent-inflammatory disease, ang mga phage ay pumapasok sa dugo pagkatapos ng isang oras, pagkatapos ng 1-1.5 na oras sila ay napansin mula sa bronchopulmonary exudate at mula sa ibabaw ng paso. mga sugat, pagkatapos ng 2 oras - mula sa ihi , pati na rin mula sa cerebrospinal fluid ng mga pasyente na may mga pinsala sa craniocerebral.

Kaya, ang mga bacteriophage ay mga natatanging microorganism, batay sa kung saan ang isang espesyal na grupo ng mga therapeutic at prophylactic na paghahanda ay nilikha sa mga tuntunin ng kanilang mga katangian at katangian. Ang mga likas na mekanismo ng pisyolohikal ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga phage at bakterya na pinagbabatayan ng kanilang pagkilos ay ginagawang posible upang mahulaan ang isang walang katapusang pagkakaiba-iba ng parehong mga bacteriophage sa kanilang sarili at mga posibleng paraan ng paggamit ng mga ito. Habang lumalawak ang mga koleksyon ng bacteriophage, walang alinlangan na lilitaw ang mga bagong target na pathogen, at lalawak ang hanay ng mga sakit kung saan maaaring gamitin ang mga phage bilang monotherapy at bilang bahagi ng mga kumplikadong regimen sa paggamot. Ang isang modernong pananaw sa hinaharap na kapalaran ng phage therapy ay dapat na batay sa parehong mataas na pagtitiyak ng kanilang pagkilos at sa pangangailangan na mahigpit na obserbahan ang lahat ng mga patakaran ng phage therapy. Contrasting bacteriophage sa anumang paraan etiotropic therapy ay mali.

Sa unang pagkakataon, ginawa ang pagpapalagay na ang mga bacteriophage ay mga virus. D. Errel. Sa hinaharap, ang mga virus ng fungi, atbp., ay natuklasan, sinimulan nilang tawagan silang mga phage.

Morpolohiya ng Phage.

Mga Laki - 20 - 200nm. Karamihan sa mga phage ay hugis tadpoles. Ang pinaka-kumplikadong phages ay binubuo ng isang polyhedral head na naglalaman ng nucleic acid, isang leeg, at mga proseso. Sa dulo ng proseso ay ang basal plate, na may mga filament at ngipin na umaabot mula dito. Ang mga thread at ngipin na ito ay nagsisilbing ikabit ang phage sa bacterial shell. Ang pinaka kumplikadong organisadong mga phage sa malayong bahagi ng proseso ay naglalaman ng isang enzyme - lysozyme. Ang enzyme na ito ay nag-aambag sa paglusaw ng bacterial membrane sa pagtagos ng phage NK sa cytoplasm. Sa maraming mga phage, ang proseso ay napapalibutan ng isang kaluban, na sa ilang mga phage ay maaaring makontrata.

Mayroong 5 pangkat na morphological

1. Mga bacteriophage na may mahabang proseso at namumuong kaluban
2. Mga phage na may mahabang proseso ngunit hindi contractile sheath
3. Mga phage na may maikling buntot
4. Mga Phage na may analogue ng proseso
5. Filamentous phages

Komposisyong kemikal.

Ang mga phage ay binubuo ng nucleic acid at mga protina. Karamihan sa mga ito ay naglalaman ng 2-stranded na DNA na nakasara sa isang singsing. Ang ilang mga phage ay naglalaman ng isang solong strand ng DNA o RNA.

Phage shell - capsid, ay binubuo ng mga iniutos na subunit ng protina - capsomeres.

Ang pinaka kumplikadong organisadong mga phage sa malayong bahagi ng proseso ay naglalaman ng isang enzyme - lysozyme. Ang enzyme na ito ay nag-aambag sa paglusaw ng bacterial membrane sa pagtagos ng phage NK sa cytoplasm.

Ang mga phage ay pinahihintulutan ang pagyeyelo, pag-init hanggang sa 70, at pagpapatuyo ng mabuti. Sensitibo sa mga acid, UV at kumukulo. Ang mga Phage ay nakakahawa sa mahigpit na tinukoy na bakterya sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa mga partikular na receptor ng cell.

Ayon sa pagtitiyak ng pakikipag-ugnayan -

Polyphages - nakikipag-ugnayan sa ilang kaugnay na bacterial species

Monophage - species phages - nakikipag-ugnayan sa isang uri ng bacteria

Uri ng phages - nakikipag-ugnayan sa mga indibidwal na variant ng bakterya sa loob ng isang species.

Ayon sa pagkilos ng mga tipikal na phage, ang mga species ay maaaring nahahati sa hilera ng phage. Ang pakikipag-ugnayan ng mga phage sa bakterya ay maaaring magpatuloy produktibo, produktibo at integrative na uri.

uri ng produktibo- phage progeny ay nabuo, at ang cell ay lysed

Sa isang produktibo- ang cell ay patuloy na umiiral, ang proseso ng pakikipag-ugnayan ay nagambala sa paunang yugto

Uri ng pinagsama-samang- ang phage genome ay sumasama sa bacterial chromosome at kasama nito.

Depende sa uri ng pakikipag-ugnayan, mayroon virulent at mapagtimpi na mga phage.

Virulent makipag-ugnayan sa bakterya sa isang produktibong paraan. Sa simula, ang phage ay nasisipsip sa bacterial membrane dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga partikular na receptor. May penetration o pagtagos ng viral nucleic acid sa cytoplasm ng bacteria. Sa ilalim ng pagkilos ng Lysozyme, ang isang maliit na butas ay nabuo sa shell ng bacterium, ang shell ng phage ay nabawasan at ang NK ay na-injected. Ang shell ng phage sa labas ng bacterium. Susunod ay ang synthesis ng maagang mga protina. Nagbibigay sila ng synthesis ng phage structural proteins, pagtitiklop ng phage nucleic acid, at pagsupil sa aktibidad ng bacterial chromosome.

Sinusundan ito ng synthesis ng mga istrukturang bahagi ng phages at ang pagtitiklop ng nucleic acid. Mula sa mga elementong ito, isang bagong henerasyon ng mga particle ng phage ay binuo. Ang pagpupulong ay tinatawag na morphogenesis, mga bagong particle, kung saan 10-100 ay maaaring mabuo sa isang bacterium. Ang karagdagang lysis ng bacterium at ang paglabas ng isang bagong henerasyon ng mga phage sa panlabas na kapaligiran.

mapagtimpi bacteriophage nakikipag-ugnayan nang produktibo man o integrative. Ang produktibong cycle ay napupunta sa parehong paraan. Sa integrative na pakikipag-ugnayan, ang DNA ng isang mapagtimpi na phage, pagkatapos na makapasok sa cytoplasm, ay isinama sa chromosome sa isang tiyak na lugar, at sa panahon ng paghahati ng cell ay umuulit ito nang sabay-sabay sa bacterial DNA, at ang mga istrukturang ito ay inililipat sa mga cell ng anak. Ang nasabing built-in na phage DNA - prophage, at isang bacterium na naglalaman ng prophage ay tinatawag na lysogenic, at ang phenomenon ay tinatawag lysogeny.

Kusang, o sa ilalim ng impluwensya ng isang bilang ng mga panlabas na kadahilanan, ang prophage ay maaaring matanggal mula sa chromosome, i.e. lumipat sa isang malayang estado, nagpapakita ng mga katangian ng isang virulent phage, na hahantong sa pagbuo ng isang bagong henerasyon ng mga bacterial body - prophage induction.

Ang bacterial lysogenesis ay sumasailalim sa phage (lysogenic) conversion. Ito ay nauunawaan bilang isang pagbabago sa mga katangian o katangian sa lysogenic bacteria, kumpara sa non-lysogenic bacteria ng parehong species. Maaaring magbago iba't ibang katangian- morphological, antigenic, atbp.

Maaaring may depekto ang mga temperate phage - hindi makabuo ng phage progeny not in vivo at sa induction.

Virion - isang kumpletong partikulo ng viral, na binubuo ng NK at isang shell ng protina

Praktikal na aplikasyon ng mga phage -

1. Application sa diagnostics. May kaugnayan sa isang bilang ng mga bacterial species, ang mga monophage ay ginagamit sa phage lizaability reaction, bilang isa sa mga pamantayan para sa pagtukoy ng isang bacterial culture, ang mga tipikal na phage ay ginagamit para sa phage typing, para sa intraspecific na pagkakaiba-iba ng bacteria. Isinasagawa para sa mga layuning epidemiological, upang maitatag ang pinagmulan ng impeksiyon at mga paraan upang maalis
2. Para sa paggamot at pag-iwas sa isang bilang ng mga bacterial infection - uri ng tiyan, staphylococcal at streptococcal infection (mga tablet na may acid-resistant coating)
3. Ang mga temperate bacteriophage ay ginagamit sa genetic engineering bilang isang vector na may kakayahang magpasok ng genetic material sa isang buhay na cell.

Genetics ng bacteria

Ang bacterial genome ay binubuo ng mga genetic na elemento na may kakayahang mag-replika ng sarili - mga replika. Ang mga replika ay mga bacterial chromosome at plasmids. Ang bacterial chromosome ay bumubuo ng isang nucleoid na hindi nauugnay sa mga protina sa isang saradong singsing at nagdadala ng isang haploid na hanay ng mga gene.

Ang mga plasmid ay isa ring saradong singsing ng molekula ng DNA, ngunit mas maliit kaysa sa chromosome. Ang pagkakaroon ng mga plasmid sa cytoplasm ng bakterya ay hindi kinakailangan, ngunit nagbibigay sila ng isang kalamangan sa kapaligiran. Ang malalaking plasmid ay nababawasan kasama ng chromosome at ang kanilang bilang sa cell ay maliit. At ang bilang ng mga maliliit na plasmid ay maaaring umabot ng ilang sampu. Ang ilang mga plasmid ay nakakapag-reversibly na sumasama sa bacterial chromosome sa isang partikular na rehiyon at gumana bilang isang solong replicon. Ang ganitong mga plasmid ay tinatawag na integrative. Ang ilang mga plasmid ay maaaring ilipat mula sa isang bacterium patungo sa isa pa sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay - conjugative plasmids. Naglalaman ang mga ito ng mga gene na responsable para sa pagbuo ng F-pills, na bumubuo ng conjugative bridge para sa paglipat ng genetic material.

Ang mga pangunahing uri ng plasmids ay

F - integrative congative plasmid. Tinutukoy ng sex factor ang kakayahan ng bacteria na maging donor sa panahon ng conjugation

R - plasmids. Lumalaban. Naglalaman ng mga gene na tumutukoy sa synthesis ng mga salik na sumisira mga gamot na antibacterial. Ang mga bakteryang nagtataglay ng gayong mga plasmid ay hindi sensitibo sa maraming gamot. Samakatuwid, nabuo ang isang kadahilanan na lumalaban sa droga.

Plasmid tox - pagtukoy ng mga salik ng pathogenicity -

Ent - plasmid - naglalaman ng gene para sa paggawa ng mga enterotoxin.

Hly - sirain ang erythrocyte.

mga mobile genetic na elemento. Kabilang dito ang mga pagsingit - mga elemento ng pagpapasok. Ang karaniwang tinatanggap na pagtatalaga ay Is. Ito ang mga seksyon ng DNA na maaaring gumalaw pareho sa loob ng replicon at sa pagitan ng mga ito. Naglalaman lamang sila ng mga gene na kinakailangan para sa kanilang sariling paggalaw.

mga transposon- mas malalaking istruktura na may parehong mga katangian tulad ng Is, ngunit bilang karagdagan, naglalaman ang mga ito ng mga istrukturang gene na tumutukoy sa synthesis mga biyolohikal na sangkap tulad ng mga lason. Ang mga transposable genetic elements ay maaaring magdulot ng gene inactivation, pinsala sa genetic material, replicon fusion, at gene proliferation sa isang bacterial population.

pagkakaiba-iba sa bakterya.

Ang lahat ng uri ng pagkakaiba-iba ay nahahati sa 2 pangkat - hindi namamana (phenotypic, modification) at namamana (genotypic).

Mga pagbabago- phenotypic non-heritable na mga pagbabago sa mga katangian o katangian. Ang mga pagbabago ay hindi nakakaapekto sa genotype, at samakatuwid ay hindi minana. Ang mga ito ay mga adaptive na tugon sa mga pagbabago sa ilang partikular na kondisyon sa kapaligiran. Bilang isang patakaran, nawala sila sa unang henerasyon, pagkatapos ng pagwawakas ng kadahilanan.

Pagbabago ng genotype nakakaapekto sa genotype ng organismo, at samakatuwid ay may kakayahang mailipat sa mga inapo. Ang pagkakaiba-iba ng genotypic ay nahahati sa mutation at recombinations.

Mga mutasyon- paulit-ulit, minanang pagbabago sa mga katangian o katangian ng organismo. Ang batayan ng mutasyon ay isang qualitative o quantitative na pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng mga nucleotide sa isang molekula ng DNA. Maaaring baguhin ng mga mutasyon ang halos anumang ari-arian.

Sa pamamagitan ng pinagmulan, ang mga mutasyon ay kusang-loob at sapilitan.

Kusang Mutation nangyayari sa mga natural na kondisyon ng pagkakaroon ng organismo, at na-index lumitaw bilang isang resulta ng nakadirekta na pagkilos ng mutagenic factor. Ayon sa likas na katangian ng mga pagbabago sa pangunahing istraktura ng DNA sa bakterya, ang mga mutasyon ng gene o punto at mga chromosomal aberration ay nakikilala.

Mga mutation ng gene mangyari sa loob ng iisang gene at kaunti lang ang pagkuha ng isang nucleotide. Ang ganitong uri ng mutation ay maaaring magresulta mula sa pagpapalit ng isang nucleotide para sa isa pa, ang pagkawala ng isang nucleotide, o ang pagpasok ng isang dagdag.

Chromosomal- maaaring makaapekto sa ilang chromosome.

Maaaring may isang pagtanggal - ang pagkawala ng isang chromosome segment, isang duplikasyon - pagdodoble ng isang chromosome segment. Ang 180 degree na pag-ikot ng isang chromosome segment ay isang inversion.

Ang anumang mutation ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang tiyak na mutagenic factor. Sa kanilang likas na katangian, ang mutagens ay pisikal, kemikal at biyolohikal. ionizing radiation, X-ray, UV rays. Sa mga kemikal na mutagens - mga analogue ng nitrogenous base, nitrous acid mismo, at kahit na ilan mga gamot, cytostatics. Sa biological - ilang mga virus at transphazones

Recombination- pagpapalitan ng mga bahagi ng chromosome

Transduction – paglipat ng genetic material sa pamamagitan ng bacteriophage

Pag-aayos ng genetic material - pagpapanumbalik ng pinsala na nagreresulta mula sa mutations.

Mayroong ilang mga uri ng reparasyon

1. Photoreactivation - ang prosesong ito ay ibinibigay ng isang espesyal na enzyme na isinaaktibo sa pagkakaroon ng nakikitang liwanag. Ang enzyme na ito ay gumagalaw sa kahabaan ng DNA chain at nag-aayos ng pinsala. Pinagsasama ang mga thymer, na nabuo sa ilalim ng pagkilos ng UV. Ang mga resulta ng madilim na reparasyon ay mas makabuluhan. Hindi ito nakasalalay sa liwanag at ibinibigay ng ilang mga enzyme - una, pinutol ng mga nucleases ang nasirang seksyon ng DNA chain, pagkatapos ay nag-synthesize ang DNA polymerase ng patch sa matrix ng natitirang complementary chain, at tinatahi ng ligases ang patch sa nasirang lugar. .

Ang mga reparasyon ay napapailalim sa mutation ng gene, habang ang mga chromosome ay karaniwang hindi

1. Genetic recombination sa bacteria. Nailalarawan sa pamamagitan ng pagtagos ng genetic material mula sa isang donor bacterium sa isang tatanggap na bacterium na may pagbuo ng isang genome ng anak na babae na naglalaman ng mga gene ng parehong orihinal na indibidwal.

Ang pagsasama ng isang fragment ng DNA ng donor sa tatanggap ay nangyayari sa pamamagitan ng pagtawid

Tatlong uri ng paghahatid -

1. Pagbabago- ang proseso kung saan inililipat ang isang fragment ng nakahiwalay na donor DNA. Depende sa kakayahan ng tatanggap at sa estado ng donor DNA. Kakayahan- ang kakayahang sumipsip ng DNA. Depende ito sa pagkakaroon ng mga partikular na protina sa cell membrane ng tatanggap at nabubuo sa ilang partikular na panahon ng paglaki ng bacterial. Ang donor DNA ay dapat na double-stranded at hindi masyadong malaki ang sukat. Ang donor DNA ay tumagos sa bacterial membrane, ang isa sa mga kadena ay nawasak, ang isa ay isinama sa DNA ng tatanggap.
2. transduction- isinasagawa sa tulong ng mga bacteriophage. Pangkalahatang transduction at tiyak na transduction.

General - nangyayari sa partisipasyon ng mga virulent na salik. Sa panahon ng pagpupulong ng mga particle phage, ang ulo ng phage ay maaaring magkamali na hindi kasama ang phage DNA, ngunit isang piraso ng bacterial chromosome. Ang mga naturang phage ay mga defective phage.

Tukoy- ito ay isinasagawa ng mga katamtamang phage. Kapag pinutol, ang pagputol nito ay mahigpit na isinasagawa sa hangganan. Ang mga ito ay ipinasok sa pagitan ng ilang partikular na gene at inililipat ang mga ito.

1. banghay- paglipat ng genetic na materyal mula sa isang bacterium ng isang donor sa isang tatanggap, sa kaso ng kanilang direktang pakikipag-ugnay. Ang isang kinakailangang kondisyon ay ang pagkakaroon ng isang congative plasmid sa donor cell. Sa panahon ng conjugation dahil sa pili, ang isang conjugation bridge ay nabuo, kung saan ang genetic material ay inililipat mula sa donor patungo sa pasyente.

Mga diagnostic ng gene

Isang hanay ng mga pamamaraan upang matukoy ang genome ng isang microorganism o ang fragment nito sa materyal na pinag-aaralan. Ang paraan ng NC hybridization ang unang iminungkahi. Batay sa prinsipyo ng complementarity. Ginagawang posible ng pamamaraang ito na makita ang pagkakaroon ng mga marker na mga fragment ng DNA ng pathogen sa genetic na materyal gamit ang mga molekular na probe. Ang mga molekular na probe ay mga maiikling hibla ng DNA na pantulong sa isang marker site. Ang isang label ay ipinakilala sa probe - fluorochrome, radioactive isotope, enzyme. Ang materyal na pagsubok ay sumasailalim sa isang espesyal na paggamot na nagpapahintulot sa pagsira ng mga mikroorganismo, pagpapakawala ng DNA at paghahati nito sa mga single-stranded na mga fragment. Pagkatapos nito, ang materyal ay naayos. Pagkatapos ay nakita ang aktibidad ng label. Ang pamamaraang ito ay hindi masyadong sensitibo. Posible upang makilala ang pathogen lamang sa isang sapat na malaking bilang nito. 10 hanggang 4 na mikroorganismo. Ito ay medyo kumplikado sa teknikal at nangangailangan isang malaking bilang probes. Hindi ito malawak na ginagamit sa pagsasanay. Dinisenyo bagong paraan - polymerase chain reaction - PCR.

Ang pamamaraang ito ay batay sa kakayahan ng DNA at viral RNA na magtiklop, i.e. sa sariling pagpaparami. Ang kakanyahan ng pasyente ay paulit-ulit na pagkopya - in vitro amplification ng isang fragment ng DNA na isang marker para sa isang naibigay na microorganism. Dahil ang proseso ay nagaganap sa isang sapat mataas na temperatura 70–90, naging posible ang pamamaraan pagkatapos ng paghihiwalay ng thermostable DNA polymerase mula sa thermophilic bacteria. Ang mekanismo ng amplification ay tulad na ang pagkopya ng mga chain ng DNA ay hindi nagsisimula sa anumang punto, ngunit lamang sa ilang mga panimulang bloke, para sa paglikha ng kung saan ang tinatawag na mga primer ay ginagamit. Ang mga panimulang aklat ay mga polynucleotide na pagkakasunud-sunod na pantulong sa mga huling pagkakasunud-sunod ng kinopyang fragment ng nais na DNA, at ang mga panimulang aklat ay hindi lamang nagpapasimula ng pagpapalakas, kundi pati na rin ang limitasyon. Ngayon mayroong maraming mga pagpipilian para sa PCR, 3 yugto ang katangian -

1. DNA denaturation (paghihiwalay sa 1 strand fragment)
2. Pangunahing kalakip.
3. Komplimentaryong extension ng DNA strands sa 2 strands

Ang cycle na ito ay tumatagal ng 1.5-2 minuto. Bilang resulta, ang bilang ng mga molekula ng DNA ay dumoble ng 20-40 beses. Ang resulta ay 10 hanggang ika-8 kapangyarihan ng mga kopya. Pagkatapos ng amplification, ang electrophoresis ay ginaganap at ihiwalay sa anyo ng mga piraso. Isinasagawa ito sa isang espesyal na aparato na tinatawag na amplifier.

Mga kalamangan ng PCR

1. Nagbibigay ng mga direktang indikasyon ng pagkakaroon ng pathogen sa materyal ng pagsubok, nang hindi naghihiwalay ng purong kultura.
2. Napakataas na sensitivity. Sa teoryang, mahahanap mo ang 1st.
3. Ang materyal para sa pananaliksik ay maaaring agad na madidisimpekta pagkatapos ng sampling.
4. 100% pagtitiyak
5. Mabilis na resulta. Kumpletuhin ang Pagsusuri- 4-5 na oras. Pamamaraan ng pagpapahayag.

Ito ay malawakang ginagamit para sa pagsusuri ng mga nakakahawang sakit, ang mga sanhi ng ahente na kung saan ay hindi nilinang o mahirap na linangin na mga organismo. Chlamydia, mycoplasmas, maraming mga virus - hepatitis, herpes. Ang mga sistema ng pagsubok ay binuo para sa pagtukoy ng anthrax, tuberculosis.

Pagsusuri ng paghihigpit- sa tulong ng mga enzyme, ang molekula ng DNA ay nahahati ayon sa ilang mga pagkakasunud-sunod ng mga nucleoid at ang mga fragment ay sinusuri ayon sa kanilang komposisyon. Sa ganitong paraan makakahanap ka ng mga natatanging site.

Biotechnology at genetic engineering

Ang biotechnology ay isang agham na, batay sa pag-aaral ng mga mahahalagang proseso ng mga nabubuhay na organismo, ay gumagamit ng mga bioprocess na ito, pati na rin ang mga biological na bagay mismo, para sa pang-industriyang produksyon ng mga produkto na kailangan para sa mga tao, para sa pagpaparami ng mga bioeffects na hindi nagpapakita ng kanilang mga sarili. sa hindi natural na mga kondisyon. Bilang mga biological na bagay, ang mga unicellular microorganism, pati na rin ang mga cell, hayop at halaman ay kadalasang ginagamit. Ang mga cell ay nagpaparami nang napakabilis, na nagbibigay-daan para sa maikling panahon dagdagan ang biomass ng producer. Sa kasalukuyan, ang biosynthesis ng mga kumplikadong sangkap, tulad ng mga protina, antibiotics, ay mas matipid at mas madaling ma-access sa teknolohiya kaysa sa iba pang mga uri ng hilaw na materyales.

Ginagamit ng biotechnology ang mga cell mismo bilang pinagmumulan ng target na produkto, pati na rin ang malalaking molecule na na-synthesize ng cell, enzymes, toxins, antibodies, at pangunahin at pangalawang metabolites - amino acids, bitamina, hormones. Ang teknolohiya para sa pagkuha ng mga produkto ng microbial at cellular synthesis ay nabawasan sa ilang mga tipikal na yugto - ang pagpili o paglikha ng isang produktibong punong-tanggapan. Pagpili ng pinakamainam na nutrient medium, paglilinang. Paghihiwalay ng target na produkto, paglilinis nito, standardisasyon, form ng dosis. Ang genetic engineering ay nabawasan sa paglikha ng isang target na produkto na kinakailangan para sa isang tao. Ang resultang target na gene ay pinagsama sa isang vector, at ang vector ay maaaring isang plasmid at ipinasok sa cell ng tatanggap. Tatanggap - bacteria - Escherichia coli, yeast. Ang mga target na produkto na na-synthesize ng mga recombinant ay ihiwalay, dinadalisay at ginagamit sa pagsasanay.

Insulin at interferon ng tao ang unang nalikha. Erythropoietin, growth hormone, monoclonal antibodies. Bakuna sa Hepatitis B.