Бактериофаги. Описание и строение

Бактериофаги (от греч. phagos — пожиратель), фаги — вирусы бактерий.

Это мельчайшие организмы с неклеточным строением, которые не обладают собственным обменом веществ и могут существовать только как внутриклеточные паразиты бактерий. Наиболее сложно устроенные бактериофаги состоят из белковой капсулы-головки в виде многогранника (гексаэдра) диаметром от 60 до 420 нм (1 нм = 0,000001 мм), содержащей молекулу РНК или ДНК.

К ней примыкает чехол — полая трубочка из сократительных белков длиной до 500 нм и диаметром от 7 до 37 нм. На конце чехла расположены шипы и нити. Они ответственны за распознавание фагом нужной ему бактериальной клетки (а каждый фаг паразитирует на строго определенном виде бактерий) и прикрепление к ее поверхности.

Рис. Общий вид бактериофага. Модель

Когда жертва найдена и «взята на абордаж», чехол сокращается и с помощью особого фермента фаг «прокалывает» оболочку бактерии, вводя в клетку свой генетический материал. После этого ДНК или РНК фага берет на себя управление всеми процессами бактериальной клетки, заставляя ее многократно воспроизводить нуклеиновую кислоту агрессора.

Вокруг новых молекул ДНК или РНК образуются новые частицы бактериофага. Разорвав оболочку бактериальной клетки, они выходят наружу — на поиски новых жертв. Некоторые фаги устроены проще (например, состоят из одной головки с нитями или без них или же вообще представлены одной недлинной нитью), но механизм их действия остается таким же.

Рис. Схема действия бактериофага: 1. Головка. 2. ДНК. 3. Хвост. 4. Сердцевина. 5. Базальная пластинка. 6. Нити. 7. Бактериальная клетка. 8. Сократившийся хвост

Существуют и фаги, не губящие бактериальные клетки. Судя по всему, они всю свою жизнь проводят внутри бактерии, никаких видимых частиц не образуют (т. н. лизогения). Их строение и деятельность изучены пока очень мало.

Известны фаги (их разновидности обычно обозначают разными сочетаниями букв и цифр), агрессивные по отношению к большинству видов бактерий, а также актиномицетов и некоторых низших грибов.

Врачи пытались использовать некоторые из них для борьбы с болезнетворными бактериями, но опыты были не слишком результативны, а с распространением антибиотиков и вовсе прекратились. Зато бактериофаги, попавшие в бактериальные культуры, например, в сыроваренном производстве, заметно осложняют жизнь сыроделам, снижая эффективность маслянокислого и других видов брожения. В последние десятилетия на бактериофагов обратили внимание генетики: с их помощью оказалось очень удобно исследовать генетический материал микроорганизмов, действие разных ферментов.