Bakteriofag (wirus, który infekuje bakterie)

Bakteriofag to wirus infekujący bakterie. Bakteriofagi, odkryte po raz pierwszy około 1915 r., odegrały wyjątkową rolę w biologii wirusowej. Są to prawdopodobnie najlepiej rozumiane wirusy, ale jednocześnie ich struktura może być niezwykle złożona. Bakteriofag jest zasadniczo wirusem składającym się z DNA lub RNA, który jest zamknięty w otoczce białka. Powłoka białkowa lub kapsyd chroni genom wirusowy. Niektóre bakteriofagi, takie jak bakteriofag T4, który infekuje E coli, mają również białkowy ogon złożony z włókien, które pomagają przyczepić wirusa do gospodarza. Zastosowanie bakteriofagów odegrało istotną rolę w wyjaśnieniu, że wirusy mają dwa podstawowe cykle życiowe: cykl lityczny i cykl lizogenny.

Wirusy, które zabijają zainfekowaną komórkę gospodarza, są uważane za zjadliwe. DNA w tego typu wirusach jest reprodukowane przez cykl lityczny. W tym cyklu bakteriofag przyczepia się do ściany komórkowej bakterii i wstrzykuje DNA do gospodarza. Wirusowy DNA replikuje się i kieruje budową i montażem bardziej wirusowego DNA i innych części wirusowych. Po zmontowaniu nowo wyprodukowane wirusy nadal rosną w liczbie i otwierają się lub ulegają lizie. Liza powoduje zniszczenie gospodarza. Cały cykl można ukończyć w ciągu 20-30 minut w zależności od różnych czynników, takich jak temperatura. Rozmnażanie fagów jest znacznie szybsze niż typowe rozmnażanie bakterii, więc całe kolonie bakterii można bardzo szybko zniszczyć. The

Wirusy umiarkowane to te, które rozmnażają się bez zabijania swojej komórki gospodarza. Umiarkowane wirusy rozmnażają się przez cykl lizogeniczny i wejść w stan uśpienia. W cyklu lizogenicznym wirusowe DNA jest wstawiane do chromosomu bakteryjnego poprzez rekombinację genetyczną. Po wstawieniu genom wirusa jest znany jako profag. Kiedy bakteria gospodarza się rozmnaża, genom profagowania jest replikowany i przekazywany do każdej bakteryjnej komórki potomnej. Komórka gospodarz niosąca profagat ma potencjał do lizy, dlatego nazywa się ją komórką lizogenną. W stresujących warunkach lub innych wyzwalaczach profilowanie może przejść z cyklu lizogenicznego do cyklu litycznego w celu szybkiego rozmnażania cząstek wirusa. Powoduje to lizę komórki bakteryjnej. Wirusy infekujące zwierzęta mogą również rozmnażać się w cyklu lizogenicznym. Na przykład wirus opryszczki początkowo wchodzi w cykl lityczny po zakażeniu, a następnie przechodzi w cykl lizogeniczny. Wirus wkracza w okres utajony i może przebywać w tkankach układu nerwowego przez miesiące lub lata bez zjadliwości. Po uruchomieniu wirus wchodzi w cykl lityczny i wytwarza nowe wirusy.

Bakteriofagi mogą również wykazywać cykl życia nieco inny niż zarówno cykl lityczny, jak i lizogenny. W cyklu pseudolizogennym wirusowe DNA nie ulega replikacji (jak w cyklu litycznym) ani wstawianiu do genomu bakteryjnego (jak w cyklu lizogenicznym). Cykl ten zwykle występuje, gdy nie ma wystarczającej ilości składników odżywczych do utrzymania wzrost bakterii. Genom wirusowy staje się znany jako przedprofag który nie ulega replikacji w komórce bakteryjnej. Gdy poziomy składników odżywczych powrócą do wystarczającego stanu, pre-faga może albo wejść w cykl lityczny lub lizogenny.