Бактериофаг - бактериолитический агент был сначала обнаружен Тортом в 1915, когда он наблюдал любопытное дегенеративное изменение в культурах стафилококков, полученное из лимфы теленка.
Морфология и строение бактериофагов
Вирусы, поражающие бактерий, актиномицеты и грибы, называются бактериофагами или просто фагами. Они имеют некоторые особенности, которые необходимо рассмотреть подробнее.
Строение фага более сложно, чем строение вирусов животных и растений. Довольно своеобразна морфология фага. У него различают головку, имеющую овальную форму, иногда шестигранную, призматическую, иногда круглую. От головки отходит более или менее длинный полый отросток. Фаг сравнивают с барабанной, палочкой, булавкой, головастиком. По своим размерам фаги относятся к средним по величине вирусам. Диаметр их головки составляет 60-90 мкм, длина отростка - 250 мкм, толщина - 10-25 мкм. Величина фагов довольно изменчива. Даже разные варианты одного и того же вида фага могут сильно различаться по своим размерам. Молекулярный вес фага 200 млн.
Частица фага является нуклеопротеидом и состоит из белка (50-60%) и ДНК (45-50%), некоторые фаги содержат небольшое количество липидов (1,5-2%). Белок образует оболочку фага, а ДНК находится во внутреннем пространстве головки фага. Белковая оболочка состоит из большого числа белковых частиц, называемых субъединицами.
Физические и химические свойства
Клетка бактерии-хозяина является средой для бактериофага, откуда он черпает вещества, необходимые для роста и размножения. Фаги более устойчивы к действию физических и химических факторов, чем неспороносные бактерии. В запаянных пробирках фаги могут сохраняться годами. Большинство фагов инактивируется при 65-75°С. Фаги очень чувствительны к действию кислот и устойчивы к действию антибиотиков.
Малые бактериофаги с икосаэдрической формой вириона содержат только белок и нуклеиновую кислоту типа РНК или ДНК.
Крупные спермиеобразные бактериофаги, из которых наиболее изучены бактериофаги 7П-четной серии, поражающие Escherichiacoli имеют сложный белковый состав и нуклеиновую кислоту типа ДНК. По структурным и функциональным особенностям белки бактериофага Т4 распределяются следующим образом:
1. Белковая оболочка головки.
2. Белок «чехла» отростка, обладающий сократительной функцией.
3. Белок проксимальной части отростка, обладающий ферментной логической активностью в отношении бактериальной оболочки.
4. Белок дистальной части отростка, служащий для прикрепления бактериофага к оболочке бактерии - хозяина.
5. Белок стержня отростка.
6.Внутренний белок с неизвестной функцией, находящийся в головке и связавший с системой ДНК.
Почти половина азота бактериофага Т2 приходится на белок, а другая половина -- на ДНК. Около 7% азота содержит кислотнорастворимый материал, химическая природа которого не установлена. Почти весь фосфор (99%) входит в состав ДНК и только 1 % его связан с кислотнорастворимой фракцией.
Разнообразие бактериофагов
Важным свойством фагов является их специфичность. Каждый вид фага специфичен к определенному виду микробов. Фаги, лизирующие актиномицеты, называются актинофагами, растворяющие грибы -- микофагами, сине-зеленые организмы (цианобактерий) -- цианофагами.
В зависимости от вида поражающих бактерий и вызываемые болезни или процессы фаги подразделяются на:
· Лизогеннический бактериофаг
· Литический бактериофаг
· Вегетативный бактериофаг
· Кишечный бактериофаг
· Стрептококковый бактериофаг
· Холерный бактериофаг
· Чумной бактериофаг
Практическое значение фага
Фаг оказался очень полезным вирусом для лечения и профилактики многих инфекционных заболеваний человека и животных, вызываемых бактериями. После работ Эрреля фаг стал широко применяться для этих целей. Хорошие результаты были получены при лечении гнойных ранений, газовой гангрены и других заболевании во время Великой Отечественной войны. Но затем с появлением антибиотиков применение фага сократилось, так как лечение антибиотиками оказалось более эффективным и действие их не имеет такой узкой специфичности.
При помощи заведомо известного фага, всегда имеющегося в лаборатории, определяют вид культуры бактерий, выделенной от больного или из внешней среды, что очень важно для диагностики.
Кроме того, определением выделенных культур при помощи узких типовых фагов можно установить источник инфекционных заболевании, что важно для принятия противоэпидемических мер. Наличие фага кишечной палочки и тем более фагов возбудителей кишечных инфекций в питьевой воде сигнализирует о неблагополучии санитарно-эпидемиологического состояния водоисточников, бактериальном их загрязнении. Но фаги нередко приносят большой вред в производствах, основанных на жизнедеятельности микробов - бактерий или актиномицетов, а именно: в сырном производстве, в производстве антибиотиков, вакцин, бактериальных удобрений. На этих производствах на оборудовании, во внешней среде, в заводских помещениях, в сырье всегда в огромном количестве имеются соответствующие микробы. Если производственные культуры, например, молочный стрептококк в производстве сыра или лучистый гриб в производстве стрептомицина, будут заражены соответствующим фагом, то, производство сыра пли антибиотика не сможет идти нормально. Поражение фагом производственных культур ведет к ослаблению производственного процесса вплоть до полной его остановки. Борьба с фагом в этих случаях бывает очень тяжелой. Необходимо тщательное обеззараживание всего процесса производства. Производственные культуры все время должны проверяться на отсутствие в них соответствующего фага. Необходимо пользоваться фагоустойчивыми культурами.
В почве клубеньковые бактерии и азотобактер могут быть заражены фагами. Значительная концентрация этих фагов в почве задерживает развитие клубеньков на корнях бобовых растений и азотобактера в почве, что в некоторых случаях влияет на урожай.
