Бактериофаги

Содержение 

Введение

Основная  часть

1. История открытия бактериофагов.
2. Строение бактериофагов.
3. Их практическое применение

Заключение

Список  используемой литературы

Приложение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Кто такие  бактериофаги? Наши естественные союзники из Микромира. 

У каждого  обитателя Вселенной свое назначение: все в природе гармонично и  взаимосвязано, все имеет свои логические связи и требует баланса, чтобы  жить в равновесии и гармонии.

Бактериофаги - (от бактерии и греч. fagos - пожиратель) - это особые представители царства вирусов.

Особенность бактериофагов в том, что они  приспособились использовать для своего размножения клетки бактерий.

Эти маленькие  создания потрясающе многообразны.

Вирусы  бактериий, иначе называемые бактериофагами, - крупнейшая из известных групп вирусов.

Современная классификация бактериофагов включает 13 семейств, подразделенных более чем  на 140 родов, которые содержат более 5300 видов фагов.

Применение  современных электронных микроскопов  позволило детально изучить строение фагов. Оказалось, что многие из них устроены сложнее, чем вирусы человека, животных и растений.

Они очень  маленькие, самые мелкие - не имеют  и клеточки. Размер фага 0,1-0,2 миллимикрона (миллионные доли миллиметра!) , что  примерно составляет 1/1000 часть от бактериальной клетки величиной около 5 микрон.

Выглядят  фаги необычно. Есть среди них и  такие, что похожи на маленькие космические  станции: аккуратные кристаллы с  четкими гранями, стоящие на ножках-фибриллах. Стенки "корпуса" кристалла выстроены  из молекул белка, а внутри конструкции находится генная информация фага -- ДНК или РНК

У них  очень разная морфология, и среда  обитания. Они живут везде, где  есть бактерии - в воде, в почве, в  каплях дождя, на поверхностях предметов, овощей, фруктов, на шерсти животных, на коже человека и внутри организма.

Чем богаче среда микроорганизмами, тем больше в ней фагов. Особенно много фагов  в черноземе и почвах, в которые  вносились органические удобрения. В 1 мм3 обыкновенной воды - около миллиарда  фагов.

Бактериофаги - естественные ограничители популяции бактерий. Как они действуют?

Каждый  бактериофаг проникает в "свою" бактерию путем специального механизма  и начинает там размножаться. Размножается он там до тех пор, пока не разорвет бактерию и не выйдет наружу. И тогда  уже много бактериофагов начинают искать себе бактерии для того, чтобы в ней воспроизвестись.

От бактерии остаются лишь обломки, зато на свет появляются не менее 100-200 новых фагов, готовых  к нападению. Цикл - время с момента  заражения бактерии до выхода потомства - длится всего от 15 до 40 минут в зависимости от вида фага.

В микромире  фаги играют роль естественных ограничителей  численности бактерий. Количество фагов  колеблется в зависимости от количества бактерий.

Если  количество нужных фагу бактерий снижается, то и фагов становится меньше, иначе им негде будет размножаться. Поэтому фаги ограничивают, но не уничтожают полностью популяцию бактерий.

Соотношение фагов и соответствующих бактерий находится в таком же балансе, как и соотношение хищников и  грызунов в макромире.  

История открытия бактериофагов.

Открытие  бактериофагов произошло около 100 лет назад.

В 1896 году - Британский бактериолог Эрнест Ханкин заметил, что люди, которые живут  на берегу реки Ганга не болеют многими  инфекциями. Потому что они используют постоянно воду из этих рек.

Выяснилось, что там живут очень мелкие существа, и именно они вызывают гибель микроорганизмов. То есть в природе  существует некая сила, которая может  помочь человеку избавиться от инфекционных процессов.

Раньше  целые города, целые страны вымирали от болезней. Потому что люди не всегда могли найти ту невидимую силу, которая помогла бы им справится с той или иной болезнью.

Ученые  всего мира стали изучать эти  маленькие существа. Их называли «бактериофагами» - «бактерио» - это и «фаг» в переводе с латыни - пожирающий бактерию.

Хронология.

1896 год  - открытие бактериофагов Британским  бактериологом Эрнестом Ханкин 

1898 год  - Бактериофаги исследованы российским  ученым Николаем Гамалея.В этом  же году фаги стали использовать при лечении ран и различных инфекций.

1920-е  годы - Феликс д''Эрель - канадский  сотрудник Института Пастера  (Париж) назвал бактериофаги «бактериофагами»  и охарактеризовал их :

«вирусы, размножающиеся в бактериях».

1940-е  годы. Везде, кроме СССР разработки бактериофагов вычеркнуты из числа перспективных исследований. В СССР исследования продолжаются.

Во всем мире популярность приобретает метод  применения антибиотиков.

1980-е  годы Эффективность лечения антибиотиками  значительно понизилась Бактерии  выработали лекарственную устойчивость.

Интерес к фаговой терапии возобновился

Начало 2000-х годов - Гленн Моррис - сотрудник  Университета Мэриленд (США) совместно  с НИИ бактериофагов, микробиологии  и вирусологии в Тбилиси наладил  испытания фаговых препаратов для получения лицензии на их применение в США.

Июль 2007 года - Бактериофаги одобрены для использования  в США 

На протяжении последних нескольких лет исследования свойств бактериофагов проводятся в России, Грузии, Польше, Франции, Германии, Финляндии, Великобритании, Канаде, США, Мексике, Израиле, Индии, Австралии.

Изучение  свойств фагов способствовало

развитию  концепции фаготерапии.

Строение  бактериофага. Все известные бактериофаги состоят из двух основных компонентов: белков и нуклеиновых кислотт. По типу нуклеиновой кислотыты они делятся на ДНК- и РНК-содержащие.                 

Изучение  бактериофага в электронном микроскопе показало, что они полиморфны: некоторые  из них представляют собой гибкую нить, другие — шестигранник. Наиболее сложными по строению являются бактериофаги кишечной палочки — так называемые фаги Т, среди которых детально изучены Т-2, Т-4, Т-6. Итоги этих исследований позволили создать функциональную анатомию частицы Т-четного бактериофага. (рис. 1). Т-четные бактериофаги имеют головку, внутри которой упакована его ДНК. ДНК, выделенная из головки бактериофага, имеет вид нити (рис. 2). От головки бактериофага отходит хвостовой отросток, играющий значительную роль в осуществлении заражения бактерии. Он состоит из сократительного наружного чехла, внутреннего стержня, пластинки основания (базальной) и шести тонких фибрилл. Все эти структуры, так же как и головка бактериофага, включают в себя индивидуальные белки. 

Применение  бактериофагов 

Фаговые препараты :

действуют лишь на определенные бактерии,

не нарушают баланса высшего организма,

постоянно эволюционируют,

не вызывают побочных эффектов,

не ослабляют  иммунитет,

не развивают устойчивость бактерий

Основное  условие успешного применения бактериофагов - грамотный подбор фага к бактерии

Как Альтернатива антибиотикам.

Бактериофаги  способны уничтожать бактерии, устойчивые к антибиотикам,

усложняют выработку бактерией механизма  устойчивости,

хорошо  проникают в ткани организма  человека и животного,

не подавляют  рост нормофлоры,

не вызывают побочных эффектов,

сочетаются  с любыми лекарственными

препаратами,оказывают  иммуностимулирующее действие.

В Ветеринарии 

Профилактика  и лечение бактериальных заболеваний птиц и животных

Лечение гнойно-воспалительных заболеваний  слизистых глаз,полости рта 

Профилактика  гнойно-воспалительных осложнений при  ожогах, ранениях, операционных вмешательствах

В Генной инженерии 

Фаги- это  идеальный объект для генетических манипуляций.

для трансдукции- естественной передачи генов между  бактериями

как векторы, переносящие участки ДНК 

С помощью  фагов можно конструировать

направленные  изменения в геноме хозяйской  ДНК.

В Пищевой промышленности

В массовом порядке фагосодержащими средствами уже обрабатывают готовые к употреблению продукты из мяса и домашней птицы.

В разработке - фаговый раствор для распыления на мясе и мясной продукции в убойных  цехахБактериофаги применяют в  производстве

продуктов питания из мяса, мяса птицы, сыров, растительной продукции, и пр.  

В Сельском хозяйстве 

Распыление  фагопрепаратов для защиты растений и урожая от гниения и бактериальных  заболеваний 

Применение  фагопрепаратов

для защиты скота иптицы от инфекций и 

бактериальных заболеваний

Для Экологической безопасности

Сферы практического применения :

антибактериальная обработка семян и растений

очистка помещений пищеперерабатывающих предприятий 

санитарная  обработка рабочего пространства и  оборудования

профилактика  помещений больниц

проведение  экологических мероприятий 

Перспективы

Прогноз инфекционистов :«Фаготерапия в скором времени станет прорывом в борьбе с инфекциями » 

Прогноз иммунологов :« Фаготерапия займет ту нишу, где несостоятельна современная  иммунотерапия »

Прогноз аналитиков :« В течение пяти лет  производство бактериофагов станет одной из лидирующих отраслей в фармацевтической промышленности »

в практике медицины. Бактериофаг применяют в качестве лечения и профилактических средств. Холерный бактериофаг оказался эффективным при ликвидации вспышек холеры. Специфические бактериофаги применяют также в качестве средства для предупреждения заражения холерой или дизентерией.

Применение  бактериофага с целью предупреждения инфекционного заболевания называется фагопрофилактикой. Бактериофаг применяют также при диагностике некоторых инфекций (чумы, холеры, дизентерии, брюшного тифа и др.). Использование бактериофага в этих целях основано на его специфичности, т. е. на способности заражать и лизировать только определенные виды бактерий. При необходимости установить природу (видовую принадлежность) бактерии, выделенной из организма больного и объектов окружающей среды, к культуре прибавляют известный бактериофаг. Ее лизис указывает на принадлежность к определенному возбудителю заболевания. 

Заключение