ინფორმაცია

10.7B: ბაქტერიოფაგების ლიზოგენური სიცოცხლის ციკლი - ბიოლოგია


სწავლის მიზნები

  1. აღწერეთ ზომიერი ფაგების ლიზოგენური ცხოვრების ციკლი (სპონტანური ინდუქციის ჩათვლით).
  2. განსაზღვრეთ შემდეგი:
    1. ზომიერი ფაგ
    2. ლიზოგენი
    3. წინასწარმეტყველება

ბაქტერიოფაგებს, რომლებსაც აქვთ ლიზოგენური სიცოცხლის ციკლი, უწოდებენ ზომიერ ბაქტერიოფაგებს. როდესაც ზომიერი ბაქტერიოფაგი აინფიცირებს ბაქტერიას, მას შეუძლია გაიმეოროს ლიტიკური სიცოცხლის ციკლი და გამოიწვიოს მასპინძელი ბაქტერიის ლიზი, ან, მისი დნმ შეიტანოს ბაქტერიის დნმ -ში და გახდეს არაინფექციური პროპაგანდა (იხ. სურათი ( PageIndex {1} )). ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ციკლი იწყება ბაქტერიოფაგის მიერ მასპინძელ ბაქტერიასთან ან ლიზოგენთან შეწოვით და მისი გენომის ინექციით, როგორც ლიტიკური სიცოცხლის ციკლში (იხ. სურათი ( PageIndex {2} ) და ფიგურა ( PageIndex {3} )). თუმცა, ბაქტერიოფაგი არ ხურავს მასპინძელ უჯრედს. სამაგიეროდ, ბაქტერიოფაგის დნმ შეიყვანს ან ინტეგრირდება მასპინძელი ბაქტერიის დნმ -ში (იხ. სურათი ( PageIndex {4} )). ამ ეტაპზე ვირუსს ეწოდება წინასწარმეტყველება. ბაქტერიოფაგის გენების გამოხატვა, რომლებიც აკონტროლებენ ბაქტერიოფაგის რეპლიკაციას, დაბლოკილია რეპრესორული ცილით, ხოლო ფაგის დნმ -ი განმეორდება, როგორც ბაქტერიის დნმ -ის ნაწილი, ისე რომ ყველა ქალიშვილი ბაქტერია შეიცავს პროფაგს (იხ. სურათი ( PageIndex {5} )).

როგორც ჩანს, ვირუსების რაოდენობა, რომლებიც აინფიცირებენ ბაქტერიას, ასევე ბაქტერიის ფიზიოლოგიურ მდგომარეობას, განსაზღვრავს, შემოდის თუ არა ზომიერი ბაქტერიოფაგი ლიტიკურ ციკლში, თუ ხდება პროპაგანდა.

დაახლოებით ერთი მილიონიდან ერთი მილიარდიდან ყოველი პროპაგანდის შემცველი ბაქტერიიდან, ხდება სპონტანური ინდუქცია. ბაქტერიოფაგების გენები გააქტიურებულია და ახალი ბაქტერიოფაგები წარმოიქმნება ლიტიკური ცხოვრების ციკლის მიხედვით (იხ. სურათი ( PageIndex {5} ) A, ფიგურა ( PageIndex {6} ), ფიგურა ( PageIndex {7} ) , ფიგურა ( PageIndex {8} ) და ფიგურა ( PageIndex {9} )).

დაასახელეთ ადამიანის ვირუსული ინფექცია, რომელსაც აქვს სიცოცხლის ციკლი ექვივალენტი ბაქტერიოფაგების ლიზოგენური სიცოცხლის ციკლისთვის.


ბაქტერიოფაგი

ჩვენი რედაქცია განიხილავს თქვენს მიერ წარდგენილს და განსაზღვრავს გადახედოს თუ არა სტატიას.

ბაქტერიოფაგი, ასევე მოუწოდა ფაგი ან ბაქტერიული ვირუსი, ვირუსების ნებისმიერი ჯგუფი, რომელიც აინფიცირებს ბაქტერიებს. ბაქტერიოფაგები დამოუკიდებლად აღმოაჩინეს ფრედერიკ ვ. ტორტმა დიდ ბრიტანეთში (1915) და ფელიქს დ’ერელი საფრანგეთში (1917). ტერმინი დ’ჰერელმა შემოიღო ბაქტერიოფაგი, რაც ნიშნავს "ბაქტერიების მჭამელს", აღწერს აგენტის ბაქტერიოციდულ უნარს. ბაქტერიოფაგები ასევე აინფიცირებენ ერთუჯრედიან პროკარიოტულ ორგანიზმებს, რომლებიც ცნობილია როგორც არქეა.


შინაარსი

ბაქტერიოფაგები არის ვირუსები, რომლებიც აინფიცირებენ და მრავლდებიან ბაქტერიაში. ზომიერ ფაგებს (მაგალითად, ლამბდა ფაგს) შეუძლიათ გამრავლება ლითიკური და ლიზოგენური ციკლის გამოყენებით. ლიზოგენური ციკლის საშუალებით, ბაქტერიოფაგის გენომი არ არის გამოხატული და პირიქით ინტეგრირებულია ბაქტერიების გენომში, რათა წარმოქმნას პროფაგი. [3] მას შემდეგ, რაც ბაქტერიოფაგის გენეტიკური ინფორმაცია შედის ბაქტერიის გენეტიკურ ინფორმაციაში, როგორც პროპაგანდა, ბაქტერიოფაგი პასიურად მრავლდება, რადგან ბაქტერია იყოფა და ქმნის ქალიშვილ ბაქტერიების უჯრედებს. [3] ამ სცენარში, ქალიშვილი ბაქტერიების უჯრედები შეიცავს პროფაგს და ცნობილია როგორც ლიზოგენები. ლიზოგენები შეიძლება დარჩეს ლიზოგენურ ციკლში მრავალი თაობის განმავლობაში, მაგრამ შეუძლიათ ნებისმიერ დროს გადავიდნენ ლიტიკურ ციკლზე ინდუქციის სახელით ცნობილი პროცესის საშუალებით. [3] ინდუქციის დროს, პროპაგანდის დნმ ამოღებულია ბაქტერიული გენომიდან და ხდება მისი ტრანსკრიფცია და თარგმნა, რათა შეიქმნას ქურთუკის ცილები ვირუსისთვის და დაარეგულიროს ლიტიკური ზრდა. [3]

ლიზოგენეზის შესწავლის მოდელი ორგანიზმია ლამბდა ფაგი. პროფაგის ინტეგრაცია, ლიზოგენეზის შენარჩუნება, ინდუქცია და ფაგების გენომის ამოკვეთის კონტროლი ინდუქციაში დეტალურად არის აღწერილი ლამბდა ფაგის სტატიაში.

ფიტნეს კომპრომისი ბაქტერიებისათვის Edit

ბაქტერიოფაგები პარაზიტულია, რადგან ისინი აინფიცირებენ მათ მასპინძლებს, იყენებენ ბაქტერიულ დანადგარებს გამეორების მიზნით და საბოლოოდ ახდენენ ბაქტერიების ლიზას. ზომიერმა ფაგებმა შეიძლება გამოიწვიოს როგორც უპირატესობა, ასევე უარყოფითი მხარეები მათი მასპინძლებისთვის ლიზოგენური ციკლის საშუალებით. ლიზოგენური ციკლის დროს ვირუსის გენომი ჩართულია როგორც პროფაგი და რეპრესი აფერხებს ვირუსის გამრავლებას. მიუხედავად ამისა, ზომიერ ფაგს შეუძლია გაექცეს რეპრესიას გამეორებისათვის, ვირუსული ნაწილაკების წარმოსაქმნელად და ბაქტერიების ლიზისისთვის. [4] ზომიერი ფაგა, რომელიც გადაურჩება რეპრესიებს, ბაქტერიების მინუსი იქნება. მეორეს მხრივ, წინასწარმეტყველებას შეუძლია გადასცეს გენები, რომლებიც აძლიერებენ მასპინძლის ვირუსულობას და წინააღმდეგობას იმუნურ სისტემაზე. ასევე, პროპაგანდის მიერ წარმოქმნილი რეპრესი, რომელიც ხელს უშლის პროფაგის გენების გამოხატვას, ანიჭებს იმუნიტეტს მასპინძელ ბაქტერიებს ლითიური ინფექციისგან დაკავშირებული ვირუსებით. [4]


სხვა სისტემა, არბიტრიუმი, ცოტა ხნის წინ აღწერილია ბაქტერიოფაგებზე, რომლებიც აინფიცირებენ რამდენიმე ადამიანს ბაცილიუსი სახეობები, რომლებშიც გადაწყვეტილება ლიზისსა და ლიზოგენეზს შორის გადადის ბაქტერიებს შორის პეპტიდური ფაქტორით. [5] [6]

ლიზოგენური გარდაქმნა რედაქტირება

ლიზოგენურ ფაგებსა და ბაქტერიებს შორის ურთიერთქმედებისას შეიძლება მოხდეს ლიზოგენური გარდაქმნა, რომელსაც ასევე შეიძლება ვუწოდოთ ფაგის გარდაქმნა. ეს მაშინ ხდება, როდესაც ზომიერი ფაგები იწვევს ინფიცირებული ბაქტერიების ფენოტიპის ცვლილებას, რაც არ არის ჩვეულებრივი ფაგური ციკლის ნაწილი. ცვლილებები ხშირად შეიძლება შეიცავდეს უჯრედის გარსს სხვა ფაგებისათვის შეუმჩნეველი ან თუნდაც მასპინძლისათვის ბაქტერიების პათოგენური შესაძლებლობების გაზრდით. ამ გზით, ზომიერი ბაქტერიოფაგები ასევე თამაშობენ როლს ვირუსულ ფაქტორთა გავრცელებაში, როგორიცაა ეგზოტოქსინები და ეგზოენზიმები, ბაქტერიებს შორის. ეს ცვლილება რჩება ინფიცირებული ბაქტერიების გენომში და კოპირდება და გადაეცემა ქალიშვილ უჯრედებს.

ბაქტერიული გადარჩენა შესწორება

ლიზოგენური გარდაქმნა აჩვენებს ბიოფილმის წარმოქმნას Bacillus anthracis [7] შტამები B. anthracis განკურნებული ყველა ფაგმა ვერ შეძლო შექმნას ბიოფილმები, რომლებიც ზედაპირზე დაფარული ბაქტერიული საზოგადოებებია, რაც ბაქტერიებს საშუალებას აძლევს უკეთესად მიიღონ საკვები ნივთიერებები და გაუძლონ გარემოს სტრესებს. [8] ბიოფილმის ფორმირების გარდა B. anthracis, ლიზოგენური გარდაქმნა Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensisდა Bacillus cereus აჩვენა სპორიზაციის გაზრდილი მაჩვენებელი ან მოცულობა. [7] სპორულაცია წარმოქმნის ენდოსპორებს, რომლებიც მეტაბოლურად მძინარე ბაქტერიების ფორმებია, რომლებიც ძალიან მდგრადია ტემპერატურის, მაიონებელი გამოსხივების, გამოშრობის, ანტიბიოტიკების და სადეზინფექციო საშუალებების მიმართ. [7]

ბაქტერიული ვირულენტობის რედაქტირება

ასევე ნაჩვენებია, რომ არა-ვირულენტური ბაქტერიები გარდაიქმნება უაღრესად ვირუსენტულ პათოგენებად ლიზოგენური გარდაქმნის გზით, ლიზოგენურ პროპაგანდზე განხორციელებული ვირულენტობის ფაქტორებით. [9] ვირულენტობის გენები, რომლებიც გადატანილია წინასწარმეტყველებებში, როგორც დისკრეტული ავტონომიური გენეტიკური ელემენტები, რომლებიც ცნობილია როგორც მორონები, უპირატესობას ანიჭებენ ბაქტერიებს, რომლებიც არაპირდაპირ სარგებლობენ ვირუსით ლიზოგენის გადარჩენის გაზრდის გზით. [7]

  • Corynebacterium diphtheriae აწარმოებს დიფტერიის ტოქსინს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ის ინფიცირებულია β ფაგით. ამ შემთხვევაში, გენი, რომელიც ტოქსინებს ასახელებს, გადააქვს ფაგს და არა ბაქტერიას. [10]
  • ვიბრიო ქოლერა არის არატოქსიკური შტამი, რომელიც შეიძლება გახდეს ტოქსიკური, წარმოქმნის ქოლერის ტოქსინს, როდესაც ის ინფიცირდება ფაგით CTXφ.
  • Shigella dysenteriae, რომელიც აწარმოებს დიზენტერიას აქვს ტოქსინები, რომლებიც იყოფა ორ ძირითად ჯგუფად, Stx1 და Stx2, რომელთა გენები ითვლება ლამბდოიდური წინასწარმეტყველების გენომის ნაწილად.
  • Streptococcus pyogenes, აწარმოებენ პიროგენულ ეგზოტოქსინს, მიღებული ლიზოგენური გარდაქმნით, რაც იწვევს ცხელებას და ალისფერი წითელ გამონაყარს, ალისფერ ცხელებას.
  • გარკვეული შტამები Clostridium botulinum, რომელიც იწვევს ბოტულიზმს, გამოხატავს ბოტულინის ტოქსინს ფაგით გამოწვეული გენებიდან.

ლიზოგენური ინდუქციის პრევენცია რედაქტირება

სტრატეგიები გარკვეული ბაქტერიული ინფექციების წინააღმდეგ ბრძოლის გზით პროპაგანდის ინდუქციის დაბლოკვით (ლითიკური ციკლიდან ლიზოგენურ ციკლზე გადასვლა) აღმოფხვრის გზით in vivo შემოთავაზებულია ინდუქციური აგენტები. [9] ჟანგბადის რეაქტიული სახეობები (ROS), როგორიცაა წყალბადის ზეჟანგი, არის ძლიერი ჟანგვის აგენტები, რომლებსაც შეუძლიათ დაიშალა თავისუფალ რადიკალებად და გამოიწვიოს დნმ -ის დაზიანება ბაქტერიებზე, რაც იწვევს პროპაგანდის ინდუქციას. [9] პროპაგანდის ინდუქციასთან ბრძოლის ერთ – ერთი პოტენციური სტრატეგია არის გლუტათიონის გამოყენება, ძლიერი ანტიოქსიდანტი, რომელსაც შეუძლია თავისუფალი რადიკალების შუალედების ამოღება. [9] სხვა მიდგომა შეიძლება იყოს გამოიწვიოს CI რეპრესორის ჭარბი გამოხატულება, ვინაიდან პროპაგანდის ინდუქცია ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც CI რეპრესორის კონცენტრაცია ძალიან დაბალია. [9]


ლიზოგენური ციკლი

ლიზოგენური ციკლი (სურათი 3), რომელსაც ზოგჯერ ზომიერი ან არა-ვირუსული ინფექცია ეწოდება, არ კლავს მასპინძელ უჯრედს, არამედ იყენებს მას თავშესაფრად, სადაც ის მიძინებულ მდგომარეობაშია. მასპინძელ უჯრედში ფაგის დნმ-ის ინექციის შემდეგ ის ინტეგრირდება მასპინძლის გენომში, ფაგით კოდირებული ინტეგრაზების დახმარებით, სადაც მას უწოდებენ წინასწარმეტყველებას. შემდეგ წინასწარმეტყველების გენომი პასიურად რეპლიკდება მასპინძელ გენომთან ერთად, რადგან მასპინძელი უჯრედი იყოფა მანამ, სანამ ის იქ რჩება და არ ქმნის პროტეინებს, რომლებიც საჭიროა შთამომავლობის წარმოსაქმნელად. ვინაიდან ფაგების გენომი შედარებით მცირეა, ბაქტერიების მასპინძლები, როგორც წესი, შედარებით უვნებელია ამ პროცესით.

სურათი 3. ბაქტერიოფაგის ლიზოგენური ციკლის სტადიების გამოსახვა.


კლინიკური მნიშვნელობა

ბაქტერიოფაგები კლინიკურად მნიშვნელოვანია რამდენიმე მიზეზის გამო. პირველი, ბევრი უაღრესად პათოგენური ბაქტერიული ტოქსინი დაშიფრულია ბაქტერიოფაგების გენომებით, ისე რომ მასპინძელი ბაქტერია მხოლოდ პათოგენურია, როდესაც ლიზოგენირდება ტოქსინების მაკოდირებელი ფაგით. მაგალითებია ქოლერის ტოქსინი Vibrio cholerae 28), დიფტერიის ტოქსინი Corynebacterium diphtheriae 29), ბოტულინის ნეიროტოქსინი Clostridium botulinum 30), Clostridium difficile 31) ორობითი ტოქსინი და შიგელა სახეობების 32 შიგა ტოქსინი. მათი ფაგით კოდირებული ტოქსინების გარეშე, ეს ბაქტერიული სახეობები ან გაცილებით ნაკლებად პათოგენურია ან საერთოდ არ არის პათოგენური. რატომ აკოდირებენ ფაგები ამ ტოქსინებს, უცნობია. მიუხედავად იმისა, რომ ქოლერის ტოქსინი უდავოდ ეხმარება ფაგს და მის მასპინძელს მიაღწიონ თავიანთ მომდევნო მსხვერპლს უხვი, წყლიანი დიარეის გამოწვევით, ბოტულინური ტოქსინის შედეგად დამბლა, როგორც ჩანს, საპირისპირო ეფექტს გამოიღებს.

მეორეც, ბაქტერიოფაგები არის გენის ჰორიზონტალური გადაცემის ვექტორები, რომლებიც შეიძლება შეიცავდეს ანტიმიკრობული რეზისტენტობის გენებს 33). ისინი ასევე შეიქმნა გენების კლინიკური ეფექტისთვის სპეციფიკურ შტამებში დანერგვის მიზნით, თუმცა ეს გამოყენება ამჟამად ტესტირების ეტაპზეა 34).

ბაქტერიოფაგების მესამე კლინიკურად მნიშვნელოვანი ასპექტი ის არის, რომ მათი გამოვლენა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ბიომარკერი მათი მასპინძლის არსებობისათვის რთულ გარემოსდაცვით ნიმუშში. ეს ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც სუროგატი წყლის წყაროების ფეკალური დაბინძურებისათვის. თუ ფაგი იმყოფება, სავარაუდოდ მასპინძელიც არის. ალტერნატიულად, ფაგები შეიქმნა შესამჩნევი მოლეკულის წარმოსაქმნელად, როგორიცაა ლუციფერაზა, როდესაც ისინი აინფიცირებენ თავიანთ მასპინძელს, როგორც ბაქტერიების აღმოსაჩენად გარემოს შერეულ ნიმუშში 35).

მიუხედავად იმისა, რომ უმეტესწილად ჩანაცვლებულია ახალი ტექნოლოგიებით, ბაქტერიოფაგები ასევე კლინიკურად აქტუალურია მათივე ბაქტერიული სახეობების შტამების გარჩევის უნარის გამო. შესწავლილი ბაქტერიების უმეტესობას აქვს მრავალი ბაქტერიოფაგის გამომწვევი აგენტი, ისევე როგორც ადამიანი, როგორც სახეობა, მგრძნობიარეა მრავალი ვირუსის მიმართ. სახეობების შიგნით არსებული სხვადასხვა შტამები მდგრადია ზოგიერთი ფაგის მიმართ და არა სხვებისთვის. თითოეული შტამის სისტემატურად ინფიცირებით ამ სახეობის ფაგების სტანდარტიზებული პანელით, თითოეული შტამი შეიძლება გამოვლინდეს თითოეული ფაგის ტიპისადმი მგრძნობელობისა და წინააღმდეგობის ნიმუშით. მაგალითად, Staphylococcus aureus– ის ფაგების ტიპმა გამოიყენა ბაქტერიოფაგების სტანდარტიზებული პანელი, რომელიც საერთაშორისო დონეზეა გაზიარებული Staphylococcus aureus შტამების დიფერენცირებისათვის. ამ მიზნით მოლეკულური მეთოდების შემუშავებამდე, როგორიცაა მულტილოკუსური თანმიმდევრობის აკრეფა და პულსირებული ველის გელის ელექტროფორეზი, ფაგების აკრეფა იყო კრიტერიუმი სტანდარტი შტამების თვალყურის დევნებისთვის ეპიდემიოლოგიური მიზნებისათვის 36).

დაბოლოს, ბაქტერიოფაგები იყო პირველი ტიპის ვირუსი, რომელიც აღმოაჩინეს და მოლეკულური ბიოლოგიის მრავალი ფუნდამენტური აღმოჩენის ნაწილი იყო. მაგალითად, მტკიცებულება იმისა, რომ დნმ იყო მოლეკულა, რომელიც გადასცემდა გენეტიკურ ინფორმაციას, გენების რეგულირების ძირითადი მექანიზმები და გენეტიკური კოდი დასახელდა მხოლოდ რამდენიმე, ყველა აღმოჩენილია ბაქტერიოფაგების გამოყენებით.


ვირუსები

ადამიანებში ვირუსული ინფექციების მკურნალობა ძალიან რთულია, რადგან ეს ნაწილაკები რეალურად შედიან ცოცხალ უჯრედებში. ამიტომ ძნელია ამგვარი ინფექციების კონტროლის გზების პოვნა და ისტორიაში მრავალი სასიკვდილო დაავადება გამოწვეულია ვირუსებით.

ვირუსები, როგორიცაა ვირუსი და გრიპის 1918 წლის შტამიც კი წარსულში მილიონობით ადამიანს კლავდა. ვირუსული ინფექციებისგან საუკეთესო დაცვა არის ვაქცინაცია, სადაც ეს შესაძლებელია. სინამდვილეში, ჩუტყვავილას ვირუსი აღარ არსებობს ბუნებაში გარკვეული საშუალებების გარეთ, წარსულის ვაქცინაციის სტრატეგიების წარმატების გამო.

გრიპი ჯერ კიდევ არსებობს ბუნებაში და ყოველწლიურად კლავს ბევრ ადამიანს. საუკეთესო დაცვა აქ არის ასევე ვაქცინაცია, თუ ამის საშუალება გაქვთ.

ვირუსები შეიძლება აღწერილი იყოს როგორც ინფექციური ნაწილაკები, რომლებიც აინფიცირებენ მასპინძელ უჯრედებს, რომლებშიც ისინი მრავლდებიან. ვირუსი ვერ იმეორებს თავის თავს, თუ არ დაინფიცირებს მასპინძელ უჯრედს.

ვირუსი ჯერ აინფიცირებს მასპინძელ უჯრედს, შემდეგ კი მასპინძლის მექანიზმს იყენებს გენეტიკური მასალის მეტი ასლის შესაქმნელად. ვირუსის გენეტიკური მასალა შეიძლება იყოს დნმ ან თუნდაც რნმ, თუ ვირუსს აქვს რნმ, ის იყენებს საპირისპირო ტრანსკრიპტაზას ფერმენტებს დნმ ასლის შესაქმნელად.

ვირუსს ხშირად შეუძლია მხოლოდ მასპინძელი უჯრედების სპეციფიკურ რეცეპტორებთან მიმაგრება. მაგალითად, აივ ვირუსი უერთდება CD4+ რეცეპტორ ცილებს, რომლებიც გვხვდება სისხლის თეთრი უჯრედებში. ვირუსების მიმაგრება რეცეპტორებზე მნიშვნელოვანია პარაზიტის უჯრედის დაინფიცირების საშუალებას.


შეფასება

მოსწავლეები ასრულებენ მრავალჯერადი არჩევანის საშინაო დავალებას (S1. Lytic and lysogenic-Bacteriophages in Medicine Pre-Class საშინაო დავალება) და იღებენ თავიანთ შეფასებებს კლასამდე. კლასში მოსწავლეებს აქვთ თვითშეფასების მრავალი შესაძლებლობა, რადგანაც გაკვეთილის პრობლემები პერიოდულად განიხილება. მცირე ჯგუფებში დისკუსია აძლევს მოსწავლეებს ფორმირების თვითშეფასების შესაძლებლობას. ინსტრუქტორის მიერ შემფასებელი შეფასება ხდება თითოეულ მცირე ჯგუფთან ურთიერთქმედებით და დიდი კლასის დისკუსიით. ინსტრუქტორმა უნდა დაარეგულიროს ოთახი, რომ იყოს ხელმისაწვდომი კითხვებისთვის და საჭიროების შემთხვევაში დაუყოვნებლივ გამოაქვეყნოს უკუკავშირი. კლასის ზომიდან გამომდინარე, ინსტრუქტორმა უნდა უზრუნველყოს, რომ საკმარისი დროა გამოყოფილი თითოეულ ჯგუფთან ურთიერთობისათვის. თუ ეს შესაძლებელია, მასწავლებლის ასისტენტი დახმარება იქნება დიდი კლასების შემთხვევაში.

შემაჯამებელი შეფასებისთვის, ინსტრუქტორებმა უნდა წაიკითხონ პასუხები კლასების და კლასების შემდგომ სამუშაოების ყველა მონაკვეთზე, რათა დარწმუნდნენ, რომ თითოეულმა სტუდენტმა შეასრულა სასწავლო მიზნები. კლასში სამუშაო ფურცლის 1 ნაწილი (S2a. ლიტიკური და ლიზოგენური-ბაქტერიოფაგის რეპლიკაციის ციკლები კლასში სამუშაო ფურცელი ნაწილი 1) ეხება სწავლის მიზანს „მიუთითეთ ბაქტერიოფაგის ძირითადი ნაწილები“. ზოლების თანმიმდევრობის აქტივობისას მოსწავლეები მოაწყობენ ლითიური და ლიზოგენური ვირუსული ინფექციების საფეხურებს ბაქტერიოფაგით. სწავლის მიზნები "შეადარე და შეადარე T4 და lambda რეპლიკაციის ციკლები", "პროგნოზირება ვირუსის რეპლიკაციის ციკლი მისი გენების საფუძველზე" და "qPCR- ისა და დაფის ანალიზის მონაცემების გრაფიკული წარმოდგენების ინტერპრეტაცია და ანალიზი" განხილულია სექციებში 2, 3. შესაბამისად, და კლასში 4 სამუშაო ფურცელი, შესაბამისად. დაბოლოს, სწავლის მიზანი "შეადარეთ და შეადარეთ განსხვავებები ლიზოგენურ და ლატენტურ ვირუსულ ინფექციებს შორის" განხილულია პოსტკლასის სამუშაო ცხრილში (S5. ლითიკური და ლიზოგენური-პოსტკლასური საშინაო დავალება). მასწავლებელმა უნდა მიაწოდოს საკმარისი უკუკავშირი პოსტკლასის სამუშაო ფურცელზე, რადგან შინაარსი არ განიხილება შემდგომ კლასში, თუ ინსტრუქტორი ამას არ ირჩევს. ამ კურსში სტუდენტებს ეძლევათ მონაწილეობის ქულა, რომელიც ემყარება გაკვეთილზე დისკუსიების დროს გააზრებულ წვლილს და ჯგუფურ მუშაობაში აქტიურ ჩართულობას. სტუდენტებს, რომლებსაც ურჩევნიათ მეტი დრო დაუთმონ სამუშაო ფურცლის ნაწილების შევსებას, მიიღონ ისინი ონლაინ რეჟიმში გაკვეთილის დასრულებიდან 24 საათის განმავლობაში.

მთელი კლასობრივი პერიოდის განმავლობაში, სტუდენტებს სთხოვენ წარმოადგინონ დავალების დასრულებული ნაწილები სწავლის მართვის სისტემაზე. ეს ხელს უწყობს შეფასების პროცესს და უფრო სავარაუდოა, რომ შეინარჩუნოს ერთიანი ტემპი მთელ კლასში, მიუხედავად მოსწავლეთა მიღწევების სხვადასხვა დონისა. გაკვეთილის თითოეული წარმოდგენილი მონაკვეთი ფასდება ინსტრუქტორის მიერ გაკვეთილის შემდეგ სიზუსტესა და ძალისხმევაზე.


ბაქტერიოფაგის სიცოცხლის ციკლის ანიმაცია

ქვემოთ მოცემულია ბაქტერიოფაგის ლიტიკური სიცოცხლის ციკლის ანიმაციები.

ანიმაცია ა
ბაქტერიოფაგი მიმაგრებულია ბაქტერიის უჯრედის კედელზე.

ანიმაცია ბ
ბაქტერიოფაგი თავის გენომს შეჰყავს ბაქტერიაში.

ანიმაცია გ
ეს ანიმაცია გვიჩვენებს ვირუსული გენომის რეპლიკაციას.

ანიმაცია დ
ბაქტერიოფაგები გამოიყოფა ლიზისით.

ანიმაცია ე
ბაქტერიოფაგის მთელი ლიტიკური ცხოვრების ციკლის შეჯამება.


ვირუსების სიცოცხლის ციკლი პროკარიოტ მასპინძლებთან ერთად

ბაქტერიოფაგების სასიცოცხლო ციკლი იყო კარგი მოდელი იმის გასაგებად, თუ როგორ მოქმედებს ვირუსები მათ ინფიცირებულ უჯრედებზე, ვინაიდან მსგავსი პროცესები დაფიქსირდა ევკარიოტული ვირუსების მიმართ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედის დაუყოვნებელი სიკვდილი ან შექმნას ლატენტური ან ქრონიკული ინფექცია. ვირუსული ფაგები როგორც წესი იწვევს უჯრედის სიკვდილს უჯრედისის ლიზით. ზომიერი ფაგებიმეორეს მხრივ, შეიძლება გახდეს მასპინძელი ქრომოსომის ნაწილი და განმეორდეს უჯრედის გენომთან მანამ, სანამ ისინი აიძულებენ შექმნან ახლად აწყობილი ვირუსები, ან შთამომავალი ვირუსები.

ლიტიკური ციკლი

დროს ლიტიკური ციკლი ვირუსული ფაგისგან, ბაქტერიოფაგი იღებს უჯრედს, აღადგენს ახალ ფაგებს და ანადგურებს უჯრედს. T-even ფაგი არის ვირუსენტური ფაგების კარგად დამახასიათებელი კლასის კარგი მაგალითი. ბაქტერიოფაგის ლიტიკურ ციკლში ხუთი ეტაპია (იხ. სურათი 1). დანართი არის ინფექციის პროცესის პირველი ეტაპი, რომლის დროსაც ფაგი ურთიერთქმედებს სპეციფიკურ ბაქტერიულ ზედაპირულ რეცეპტორებთან (მაგალითად, ლიპოპოლისაქარიდები და OmpC ცილა მასპინძელ ზედაპირებზე). ფაგების უმეტესობას აქვს ვიწრო მასპინძელი დიაპაზონი და შეიძლება აინფიცირდეს ერთი სახეობის ბაქტერია ან ერთი შტამი სახეობის შიგნით. ეს უნიკალური აღიარება შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბაქტერიული ინფექციის მიზანმიმართული მკურნალობისთვის ფაგითერაპიისათვის ან ფაგების ტიპების დასადგენად უნიკალური ბაქტერიული ქვესახეობების ან შტამების დასადგენად. ინფექციის მეორე ეტაპი არის შესვლა ან შეღწევარა ეს ხდება კუდის გარსის შეკუმშვის გზით, რომელიც მოქმედებს როგორც ჰიპოდერმული ნემსი, ვირუსული გენომის ინექციისთვის უჯრედის კედლისა და მემბრანის მეშვეობით. ფაგის თავი და დარჩენილი კომპონენტები რჩება ბაქტერიების მიღმა.

სურათი 1. ვირუსული ფაგი აჩვენებს მხოლოდ ლიტიკურ ციკლს, რომელიც აქ არის გამოსახული. ლიტიკურ ციკლში ფაგი იმეორებს და ლიზებს მასპინძელ უჯრედს.

ინფექციის მესამე ეტაპია ბიოსინთეზი ახალი ვირუსული კომპონენტები. მასპინძელ უჯრედში შესვლის შემდეგ ვირუსი ახდენს ვირუსით კოდირებული ენდონუკლეაზების სინთეზირებას ბაქტერიული ქრომოსომის დეგრადაციის მიზნით. შემდეგ ის იტაცებს მასპინძელ უჯრედს ახალი ვირუსების შესაქმნელად საჭირო ვირუსული კომპონენტების (კაპსომერები, გარსი, ფუძე ფირფიტები, კუდის ბოჭკოები და ვირუსული ფერმენტები) გამეორების, ტრანსკრიფციისა და თარგმნის. პოლიმერაზას გენები ჩვეულებრივ ციკლის დასაწყისში გამოიხატება, ხოლო კაფსიდისა და კუდის ცილები მოგვიანებით. დროს მომწიფება ფაზა, იქმნება ახალი ვირიონები. თავისუფალი ფაგების გასათავისუფლებლად, ბაქტერიული უჯრედის კედელი ირღვევა ფაგის ცილებით, როგორიცაა ჰოლინი ან ლიზოზიმი. ბოლო ეტაპი არის გათავისუფლება. მომწიფებული ვირუსები გამოდიან მასპინძელი უჯრედიდან, რომელსაც ეწოდება ლიზისი და შთამომავალი ვირუსები თავისუფლდებიან გარემოში, რათა დაინფიცირონ ახალი უჯრედები.

ლიზოგენური ციკლი

Ში ლიზოგენური ციკლი, ფაგის გენომიც შედის უჯრედში მიმაგრებისა და შეღწევის გზით. ამ ტიპის სასიცოცხლო ციკლის მქონე ფაგის მთავარი მაგალითია ლამბდა ფაგი. ლიზოგენური ციკლის დროს, მასპინძლის მოკვლის ნაცვლად, ფაგის გენომი ინტეგრირდება ბაქტერიულ ქრომოსომაში და ხდება მასპინძლის ნაწილი. ინტეგრირებული ფაგის გენომს ეწოდება a წინასწარმეტყველებარა ბაქტერიულ მასპინძელს პროფაგით ეწოდება a ლიზოგენირა პროცესს, რომლის დროსაც ბაქტერია ინფიცირებულია ზომიერი ფაგით, ეწოდება ლიზოგენეზირა ზომიერი ფაგებისათვის დამახასიათებელია ფარული ან არააქტიური უჯრედის შიგნით. როდესაც ბაქტერია იმეორებს თავის ქრომოსომას, ის ასევე იმეორებს ფაგის დნმ -ს და რეპროდუქციის დროს გადასცემს ახალ ქალიშვილ უჯრედებს. ფაგის არსებობამ შეიძლება შეცვალოს ბაქტერიის ფენოტიპი, ვინაიდან მას შეუძლია მოიტანოს დამატებითი გენები (მაგ. ტოქსინის გენი, რომელსაც შეუძლია გაზარდოს ბაქტერიული ვირუსულობა). მასპინძელი ფენოტიპის ამ ცვლილებას ეწოდება ლიზოგენური გარდაქმნა ან ფაგის გარდაქმნარა ზოგიერთი ბაქტერია, როგორიცაა ვიბრიო ქოლერა და Clostridium botulinum, ნაკლებად ვირუსულნი არიან წინასწარმეტყველების არარსებობისას. ამ ბაქტერიების ინფიცირების ფაგები ატარებენ ტოქსინის გენებს მათ გენომში და აძლიერებენ მასპინძლის ვირუსულობას ტოქსინის გენების გამოხატვისას. Იმ შემთხვევაში V. ქოლერა, ფაგით კოდირებული ტოქსინი შეიძლება გამოიწვიოს მძიმე დიარეა C. botulinum, ტოქსინმა შეიძლება გამოიწვიოს დამბლა. ლიზოგენეზის დროს, პროფაგი გაგრძელდება მასპინძელ ქრომოსომაში მანამ ინდუქცია, რაც იწვევს მასპინძელი ქრომოსომის ვირუსული გენომის ამოკვეთას. მას შემდეგ, რაც ინდუქცია მოხდა ზომიერმა ფაგმა შეიძლება გაიაროს ლითიკური ციკლი და შემდეგ გაიაროს ლიზოგენეზი ახლად დაინფიცირებულ უჯრედში (იხ. სურათი 2).

სურათი 2. ზომიერ ბაქტერიოფაგს აქვს როგორც ლიზური, ასევე ლიზოგენური ციკლები. ლიზოგენურ ციკლში, ფაგის დნმ ინტეგრირებულია მასპინძლის გენომში, ქმნის პროფაჟს, რომელიც გადადის უჯრედების შემდგომ თაობებზე. გარემოს სტრესმა, როგორიცაა შიმშილი ან ტოქსიკური ქიმიკატების ზემოქმედება, შეიძლება გამოიწვიოს პროპაგანდის ამოკვეთა და ლიტიკურ ციკლში შესვლა.

ეს ვიდეო ასახავს ბაქტერიოფაგის ლიზოგენური სიცოცხლის ციკლის ეტაპებს და ლიტიკურ ფაზაზე გადასვლას.

Იფიქრე ამაზე


ფაგების სიცოცხლის ციკლი (დიაგრამით)

ლიტიკური ციკლი (ასევე უწოდებენ ვეგეტატიურ ციკლს ან ინფექციის ციკლს ან ზოგჯერ გამრავლების ციკლს) იწვევს მასპინძელი უჯრედის ლიზისს (რღვევას). შედეგად წარმოიქმნება რიგი ახლად სინთეზირებული ვირუსული შთამომავლობა. ამრიგად, ბაქტერიოფაგები, რომლებიც გადიან ლიტიკური ცხოვრების ციკლს (მხოლოდ), ასევე ცნობილია როგორც ვირუსული ბაქტერიოფაგები.

ასეთი ვირუსული ფაგის კლასიკური მაგალითია T4. არსებობს სხვა ისეთი ფაგებიც, რომლებსაც T- ფაგებს უწოდებენ (მაგ., T2, T4 და T6). T4– ის სასიცოცხლო ციკლი, რომელიც გადის ლიტიკურ ციკლს, ნაჩვენებია ნახ .14.1.

ლიტიკური სიცოცხლის ციკლი (დაწყებული ინფექციიდან მასპინძელ უჯრედამდე) შედგება ხუთი ნაბიჯისგან:

(5) ახალი ვირუსული შთამომავლობის გათავისუფლება

T4- ის შემთხვევაში ინფექციის ციკლი გრძელდება დაახლოებით 25 წუთი 37 ° C ტემპერატურაზე.

ტიპი # 2.ლამბდა ფაგების სიცოცხლის ციკლი:

Λ ფაგები ჩვეულებრივ გამოიყენება დნმ -ის კლონირებაში. მათ შეუძლიათ ჰქონდეთ ლითიკური ან ლიზოგენური ციკლი, რაც დამოკიდებულია გარემოზე. ლიტიკურ ციკლში λ ფაგები სწრაფად მრავლდება და საბოლოოდ იწვევს მასპინძელი უჯრედის ლიზისს. ლიზოგენურ ციკლში ვირუსული დნმ ცირკულირებს და ინტეგრირდება მასპინძელ დნმ -ში. შემდეგ, λ ფაგი შეიძლება გამეორდეს მასპინძელ უჯრედთან ერთად.

გარკვეულ პირობებში (მაგალითად, უჯრედების ულტრაიისფერი დასხივება), λ ფაგი შეიძლება გადავიდეს ლიზოგენური ციკლიდან ლიტიკურ ციკლზე. ეს ტრანსფორმაცია ძირითადად კონტროლდება ორი ცილით: cl (ასევე ცნობილია როგორც λ რეპრესორი) და Cro. cl ცილების ზრდა ხელს უწყობს ლიზოგენურ ციკლს, ხოლო Cro ცილების ზრდა ლიტიკურ ციკლს.

ფაგი თავდაპირველად ემაგრება ბაქტერიის უჯრედის კედელზე მდებარე მასპინძლის უჯრედის სპეციფიკურ მოლეკულებს (რეცეპტორებს). შეღწევის მომდევნო ეტაპზე, იგი უჯრედში შემოაქვს თავის გენეტიკურ მასალას. T4 ფაგები პრაქტიკულად ბურღავს ბაქტერიული უჯრედის კედლისა და მემბრანის ერთ წუთში ხვრელს და შემდეგ უბიძგებს მისი კუდის ბირთვს [ნახ. 14.1 (ბ)] ციტოპლაზმაში ბირთვის გარშემო გარსის შეკუმშვის გზით.

ვირუსული დნმ შემდეგ შეჰყავთ უჯრედში ფაგის თავში კონფორმული ცვლილებებით. მას შემდეგ, რაც ფაგის გენომი შედის ციტოპლაზმაში, ის ანგრევს მასპინძლის ნუკლეინის მჟავისა და ცილის სინთეზის აპარატს და იწყებს ვირუსული ცილებისა და დნმ -ის სინთეზს. ვირუსული ცილების სინთეზთან ერთად, ახლადშექმნილი შთამომავლები საკუთარ თავში აწყობენ ვირუსულ კომპონენტს, როგორიცაა თავი (შეიცავს ფაგის დნმ-ს), კუდს და ბოჭკოებს.

შეკრების ნაბიჯი (ან პროცესი) იწვევს უჯრედში მრავალი ხელუხლებელი ფაგის ნაწილაკების წარმოქმნას. მომდევნო ეტაპზე ვირუსული ცილები იწვევენ მასპინძელი უჯრედის ლიზისს და ყველა ვირუსული შთამომავალი გამოიყოფა გარემოში. ბევრი გამოთავისუფლებული შთამომავალი აინფიცირებს სხვა მიმდებარე ბაქტერიულ უჯრედებს და შედის რეპლიკაციის სხვა რაუნდში.

Დაკავშირებული სტატიები:

კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება BiologyDiscussion! ჩვენი მისიაა უზრუნველყოს ონლაინ პლატფორმა, რომელიც დაეხმარება სტუდენტებს გაუზიარონ შენიშვნები ბიოლოგიაში. ეს ვებგვერდი მოიცავს სასწავლო ჩანაწერებს, კვლევით ნაშრომებს, ესეებს, სტატიებს და სხვა მოკავშირე ინფორმაციას, რომელიც წარმოდგენილია თქვენნაირი ვიზიტორების მიერ.

სანამ თქვენს ცოდნას გაუზიარებთ ამ საიტს, გთხოვთ წაიკითხოთ შემდეგი გვერდები:

კითხვები

Ჩვენს შესახებ

წინადადებები

ახალი კითხვები და პასუხები და ფორუმის კატეგორიები

ეს არის კითხვა -პასუხის ფორუმი სტუდენტებისთვის, მასწავლებლებისთვის და ზოგადი ვიზიტორებისთვის სტატიების, პასუხებისა და ჩანაწერების გაცვლის მიზნით. უპასუხე ახლა და დაეხმარე სხვებს.


რა ხდება როგორც ლიტიკურ ციკლში, ასევე ლიზოგენურ ციკლში? ვირუსული და მასპინძელი გენეტიკური ინფორმაციის ვირუსული ნაწილაკების ინტეგრაციის განადგურება ვირუსული ნაწილაკების მასპინძელი მასპინძელი უჯრედის მეტაბოლიზმში

სწორი პასუხი იქნება ვარიანტი D (მასპინძელი უჯრედის მეტაბოლური მოქმედების გატაცება).

ლითიკური და ლიზოგენური ციკლი არის სიცოცხლის ციკლის ტიპები, ბაქტერიოფაგის ვირუსი იყენებს ბაქტერიული მასპინძელი უჯრედის ინფიცირებისთვის, რაც დამოკიდებულია გარემოზე და სხვა ფაქტორებზე.

ლიტიკური ციკლის დროს, ფაგი უერთდება ბაქტერიული უჯრედის ზედაპირზე არსებულ რეცეპტორს, აერთიანებს მის დს-დნმ-ს მასპინძლის ციტოპლაზმაში, სადაც ფაგის დნმ-ის კოპირება ხდება და შემდეგ იყენებს მასპინძელ უჯრედს ცილების სინთეზისთვის ფაგის კაფსიდის ახალი ნაწილაკების შესაქმნელად. მასპინძელი უჯრედები შესუსტებულია და ლიზდება ფაგის ფერმენტების მოქმედებით მასპინძელ ფაგის ნაწილაკებისა და დნმ -ის შეკრების შემდეგ.

ლიზოგენური ციკლის დროს მასპინძელ უჯრედთან შეკავშირების შემდეგ, ფაგი ინექციას ახდენს და ინტეგრირებს თავის დნმ -ს ბაქტერიულ გენომში, სადაც ფაგი იყენებს ბაქტერიული დნმ -ის გამრავლების მექანიზმს მისი დნმ -ის გასამეორებლად და ფაგის გენომი რეპლიკაცია ხდება და გადაეცემა ქალიშვილ უჯრედებს. ლიზოგენური ფაგები არ აზიანებენ ბაქტერიულ მასპინძლებს.

ამრიგად, ლითიკური და ლიზოგენური ფაგები იტაცებენ მის მასპინძელ უჯრედს მეტაბოლურ მოქმედებას მრავალი ფაგის შესაქმნელად. ასე რომ, ვარიანტი D არის სწორი პასუხი.