Бактериофаги

Структура фага Т2. 1-головка, 2-отросток, 3-нуклеиновая кислота, 4-капсид, 5-воротничок, 6-чехол, 7-хвостви нити, 8-шипы, 9-базальная пластинка Бактериофаг, фаг – вирусы бактерий, классический объект молекулярной биологии.
Открытие
Через 25 лет после открытия вирусов, канадский ученый Феликс ДьЕрел, используя метод фильтрации, обнаружил новую группу вирусов, которые поражают бактерии. Их так и назвали – бактериофагами (или просто фагами).
Строение
Строение бактериофагов вичалы основном на примере фагов серии Т кишечной палочки. Такой вирус состоит из расширенной головки, содержащий ДНК, оболочек с пустым стержнем внутри, который напоминает растянутую пружину, и хвостовых нитей. Кроме того фаги могут иметь более простое устройство – нитевидные, а также в виде кристаллов икосаэдрической и октаэдрические формы.
Жизненный цикл бактериофагов
Фаги, адсорбированные на бактерии под электронным микроскопом Фаги как и другие вирусы неподвижны. Взаимодействие вируса с клеткой хозяина начинается после случайного столкновения в среде. Жизненный цикл бактериофагов, которые попали в клетку, может проходить двумя путями, которые существенно отличаются, выделяют вирулентных и лизогенным фагов.
Вирулентные фаги
Развитие вирулентных фагов проходит в несколько этапов.
Адсорбция. Фаги могут развиваться не на любой бактерии, а только на видоспецифические. Специфичность хозяина и фага определяется специфичностью адсорбции, которая в свою очередь зависит от рецепторов, которые присутствуют в клеточной стенке хозяина. По степени специфичности выделяют полифаг – способны поражать несколько видов бактерий одного рода, монофаг – поражают бактерий одного вида, типичные фаги – поражают только определенный штамм (тип) бактерий одного вида. Рецепторы могут находиться в липопротеинового или липополисахаридному слое. 
Инъекция (введение нуклеиновой кислоты фага в клетку). При этом в фага Т2 базальная пластинка прикрепляется к клетке, чехол отростка сокращается, а пустой стержень прокалывает клеточную стенку, через него геном вируса попадает в клетки. Пустая белковая оболочка остается наружу.
Латентный период. Во время него останавливается синтез ДНК, РНК и белков клетки-хозяина.
Синтез молекул фага. Начинается синтез фаговой ДНК из разрушенной ДНК хозяина, а также синтез белков вируса.
Созривання Т-фагов – сложный многоступенчатый процесс, при котором сначала образуются капсиды, полость которых заполнена белками. После растворения этих белков полость заполняется ДНК в определенной плотности, капсиды закупориваются. Затем достраиваются компоненты отростка.
Выход фагов. Под влиянием фермента лизоцима, синтезированном под контролем ДНК фагов, клеточная стенка бактерии разрушается, фаги выходят наружу и инфицируют другие клетки-хозяина.
Лизогенным фаги 
Некоторые фаги поражают клетки-хозяина но не размножаются в них автономно и не вызывает лизиса (разрушения клеток до определенного момента. Такие бактериофаги называют умеренными или лизогенным, их жизненный цикл был изучен на примере фага ? (лямбда) кишечной палочки. При этом нуклеиновая кислота фага попав в клетку, интегрируется в бактериальную хромосому с помощью специфических ферментов. После этого на протяжении нескольких поколений геном фага реплицируется вместе с геномом бактерии. Информация, содержащаяся в ДНК фага никак не проявляется. Такое состояние может продолжаться неопределенно долгое время. Но под влиянием некоторых факторов внешней среды ДНК вируса высвобождается из генома бактерии и начинается стадия вирулентного фага с построением вирусных частиц и лизисом клетки-хозяина.
Значение
Применение в медицине
Свойство бактериофагов разрушать бактерии используется для предупреждения и лечения бактериальных заболеваний. Через 10-15 минут после введения бактериофагов в организм возбудителя чумы, брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллеза они обезвреживаются. Но у этого метода есть серьезный недостаток: иммунная система человека воспринимает фагов как инфекцию и обезвреживает их раньше, чем они поразят болезнетворных бактерий. Кроме того бактерии более изменчивы (в плане защиты от фагов) чем бактериофаги, поэтому бактериальные клетки быстро становятся нечувствительными к фагам.
Применение в молекулярной биологии
В молекулярной биологии бактериофаги является очень удобным объектом для изучения механизмов функционирования белков и нуклеиновых кислот в клетке.