Розмноження бактеріофагів. Адсорбція бактеріофага. Ін'єкція фага. Репродукція бактеріофага. Вихід дочірніх популяцій бактеріофага. Негативні колонії бактеріофага.
Взаємодія бактеріофагів з кліткою специфічно, так як вони, як правило, інфікують бактерії тільки певного виду (рис. 5-11). Подібно до вірусів тварин, репродуктивний цикл літичних бактеріофагів включає адсорбцію вільного фага на клітці, ін'єкцію ДНК, репродукцію фага, вихід дочірніх популяцій.
адсорбція бактеріофага
Прикріплення фага до бактерії відбувається за допомогою поверхневих структур бактеріальної стінки, службовців рецепторами для вірусів. Наприклад, рецептори для фагів ТЗ, Т4 і розташовані в ліпополісахарідние шарі, для Т2 і Т6 - в зовнішній мембрані. На бактеріях клітинної оболонки (протопластів, L-форми) бактеріофаги НЕ адсорбуються. Деякі фаги як рецепторів використовують F-пили. Крім рецепторів, адсорбція фага залежить від рН середовища, температури, наявності катіонів та деяких ситуаціях (наприклад, триптофану для Т2-фага). При надлишку фага на одній клітці може адсорбуватися до 200-300 вірусних частинок.
ін'єкція бактеріофага
Після адсорбції відбувається ферментативне розщеплення клітинної стінки лізоцимом. знаходяться в дистальної частини відростка. Базальна пластина хвоста лізує прилеглий фрагмент клітинної стінки, виділяючи присутній в відростку лізоцим. Одночасно в чохлі вивільняються іони Са2 +, що активізують АТФазу, що викликає скорочення чохла і вштовхування стержня хвоста через ЦПМ в клітку. Потім вірусна ДНК впорскується в цитоплазму (впровадження вірусної ДНК). Оскільки діаметр каналу лише трохи перевищує діаметр молекули ДНК (близько 20 нм), то ДНК здатна потрапляти в цитоплазму тільки в формі нитки.
Репродукція бактеріофага
Проникнувши в клітину, ДНК фага «зникає»; вже через кілька хвилин виявити вірус не вдається. У цей, так званий прихований період (екліпс) вірус бере на себе генетичне управління кліткою, здійснюючи повний цикл репродукції фага. До його закінчення складові фага з'єднуються в зрілий віріон.
Синтез фагових білків. В першу чергу синтезуються ферменти, необхідні для утворення копій фаговой ДНК. До них відносяться ДНК-полімераза, кінази (для освіти нуклеозидтрифосфатів) і тимідилат синтетаза. Вони з'являються в клітці через 5-7 хв після її зараження. Клітинна РНК-полімераза транскрибирует вірусну ДНК в мРНК, яка транслюється бактеріальними рибосомами в «ранні» білки фага, включаючи вірусну РНК-полімерази і білки, здатні за допомогою різних механізмів обмежувати експресію бактеріальних генів. Вірусна РНК-полімераза здійснює транскрипцію «пізніх» білків (наприклад, білків оболонки і ендолізіна), необхідних для складання фагових частинок дочірнього покоління. Деякі віруси розщеплюють ДНК клітини-господаря до нуклеотидів, щоб використовувати їх для синтезу власних нуклеїнових кислот.
Реплікація нуклеїнових кислот реалізується за рахунок активності знову синтезованих вірусних ДНК-полімерази, що виробляють множинні копії вірусних нуклеїнових кислот.
Вихід дочірніх популяцій бактеріофага
Знову синтезовані білки формують в цитоплазмі пул попередників, які входять до складу головок і хвостів дочірніх вірусних частинок. Інший пул містить ДНК потомства. Спеціальні аффінниє області в вірусної ДНК індукують об'єднання попередників головок навколо агрегатів нуклеїнової кислоти і утворення ДНК-містять головок. Заповнена головка потім взаємодіє з хвостовою частиною, утворюючи функціональний фаг. Весь процес (від адсорбції до появи знову синтезованих вірусів) займає близько 40 хв. Після утворення потомства ( «урожай», або вихід фага, становить 10-200 з однієї инфицирующей частки) клітина господаря лізує, вивільняючи дочірню популяцію. У руйнуванні клітинної стінки беруть участь різні фактори: фагів лізоцим, збільшене внутрішньоклітинний тиск. Вірус, мабуть, також стимулює утворення аутолізінов або блокує механізми, що регулюють їх синтез (подібні літичні чинники виявлені в фаголізатов багатьох бактерій).
Негативні колонії бактеріофага
Розмноження фагів в бактеріальних культурах, засіяних суцільним «газоном» на твердих середовищах, супроводжується лізисом бактерій і утворенням зон просвітління - «стерильних плям». Для їх позначення запропонований термін «негативні колонії бактеріофага». У різних фагів вони мають строго певні розміри і форму (наприклад, зірчасті у дизентерійних фагів). При зараженні бульйонних культур литическим фагом спостерігають просвітлення середовища. Здатність утворювати негативні колонії в культурах чутливих бактерій в мікробіологічної діагностики збудників інфекційних хвороб відома як фагодіагностіка