الجراثيم

الجراثيم هي فيروسات تصيب البكتيريا وتتكاثر في هذه العملية. هناك أيضًا عاثية محددة لكل بكتيريا. تُستخدم العاثيات في الطب والهندسة الوراثية.

ما هي العاثيات؟

الجراثيم هي مجموعة من الفيروسات التي تصيب البكتيريا والعتائق (البكتيريا البدائية). من خلال القيام بذلك ، يستمرون في التكاثر ، ويدمرون البكتيريا.

لكل بكتيريا هناك عاثية محددة تعتمد على مبدأ القفل والمفتاح. وفقًا للتعريف التقليدي ، فإن العاثيات ، مثل جميع الفيروسات ، ليست كائنات حية. إنهم يعتمدون على مضيف لتكاثرهم. لا توجد عمليات كيميائية حيوية تحدث خارج المضيف. تستخدم العاثيات إنزيمات مضيفها لهذا الغرض.

تتكون العاثيات فقط من DNA أو RNA ، وهي محاطة بغلاف بروتيني. ومع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من العاثيات تحتوي على الحمض النووي كمادة جينية.

تم وصف العاثيات لأول مرة في عام 1917 من قبل عالم الأحياء الكندي فيليكس هوبير ديريل. يختلف هيكل العاثيات المختلفة. تتكون العاثيات بشكل أساسي من عدة مكونات. كان التركيز الرئيسي على بنية ما يسمى بالعاقمات T ، والتي تصيب أيضًا بكتيريا Escherichia coli.

تتكون العاثيات T من رأس متعدد السطوح متصل بقناة حقن ممدودة (جهاز حقن) عبر عنق. تقع اللوحة الأساسية مع ألياف الذيل والمسامير أسفل جهاز الحقن. الرأس عبارة عن قفيصة تحتوي على حمض نووي. يتكون الكابسيد وقناة الحقن واللوحة الأساسية من البروتين. تعمل ألياف الذيل والمسامير على تثبيت العاثية في جدار الخلية للبكتيريا.

التواجد والتوزيع والخصائص

الجراثيم عالمية. هناك حوالي 10 أسطوانات بقوة 30 عاثية في مياه البحر. هناك أيضًا عاثية مقابلة لكل بكتيريا.

يمكن تقسيم تكاثر العاثيات إلى خمس مراحل. أولاً ، يتم امتصاص العاثية على مستقبل محدد لجدار الخلية. نهايات خيوط الذيل تعلق على سطح الخلية. في الخطوة التالية ، تقوم العاثية بحقن الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي في البكتيريا. تبقى قشور البروتين الفارغة على سطح البكتيريا. المرحلة الثالثة تسمى مرحلة الكمون ، حيث لا يمكن اكتشاف العاثيات. خلال مرحلة الكمون التي تستغرق عدة ساعات ، تبدأ الترجمة إلى mRNA الفيروسي والتكاثر في الحمض النووي الفيروسي. في ما يسمى بمرحلة الإنتاج ، يتم تكوين البروتينات الفيروسية. ثم ، في مرحلة النضج اللاحقة ، تتكون مكونات الفيروس الفردية. بعد اكتمال إنتاج الفيروس ، يقوم الليزوزيم الذي تنتجه الخلية البكتيرية المحولة بإذابة البكتيريا وإطلاق العاثيات المنتجة.

المعنى والوظيفة

تستخدم العاثيات اليوم على نطاق واسع في العديد من المجالات. مجالات خاصة للتطبيق مفتوحة في الطب أو علم الأحياء أو الهندسة الزراعية. في الطب ، تُستخدم العاثيات للكشف عن السلالات البكتيرية نظرًا لخصوصيتها لبعض البكتيريا. يسمى هذا المجال من التطبيق lysotype.

تجري حاليًا أبحاث مكثفة في مكافحة البكتيريا باستخدام العاثيات في العدوى. يكتسب مجال البحث هذا أهمية خاصة تحت تأثير العدد المتزايد باستمرار من السلالات البكتيرية المقاومة للمضادات الحيوية. ومع ذلك ، فإن ضعف استقرار العاثيات في الجسم يمثل مشكلة. يتم التخلص منها على الفور بواسطة البالعات في الجسم.

لقد نظر Félix Hubert d’Hérelle بالفعل في هذا الطلب المحتمل. ومع ذلك ، بعد اكتشاف وإدخال المضادات الحيوية ، تم نسيان نتائج البحث حول هذا التطبيق المحتمل تمامًا. ومع ذلك ، فإن معهد Eliava لأبحاث Phage الذي أسسه D'Hérelle في عام 1934 لا يزال موجودًا في تبليسي ، جورجيا. بالاشتراك مع معهد Ludwik Hirszfeld لعلم المناعة والعلاج التجريبي من مدينة فروتسواف البولندية ، تُجرى اليوم أبحاث هناك حول طرق بديلة لمكافحة البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية باستخدام العاثيات.

تُستخدم العاثيات أيضًا بعدة طرق مختلفة في صناعة الأغذية. على سبيل المثال ، يتم استخدام البخاخات العاثية المختلفة عند تعبئة الجبن أو النقانق لحمايتها من البكتيريا.

تعد الهندسة الوراثية أيضًا مجالًا كبيرًا للتطبيق. على سبيل المثال ، تُستخدم العاثيات الآن كناقلات لجينات معينة ويتم إدخالها في البكتيريا. باستخدام هذه الطريقة ، يمكن إنتاج سلالات بكتيرية من الإشريكية القولونية منتجة للأنسولين.

تزداد أهمية هذه النواقل أيضًا لإنتاج المواد الفعالة الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام بعضها لمكافحة العيوب الوراثية.

الامراض والاعتلالات

ومع ذلك ، فإن العاثيات لا تظهر فقط آثارًا إيجابية. بعض الأمراض المعدية الخطيرة لا تظهر إلا بمساعدة العاثيات. يتم تحفيز الخناق بواسطة بكتيريا الوتدية الدفتيريا. ومع ذلك ، لا يمكن أن ينتشر المرض إلا إذا أصيبت الوتدية الخناقية في وقت واحد بالعاثيات. بعد الإصابة بالعاقمات ، تنتج هذه البكتيريا السم المميز الذي يسبب الأعراض الشديدة التي تهدد الحياة في بعض الأحيان.

يبدأ المرض بعلامات مثل صعوبة البلع والتعب والغثيان وآلام في البطن. يوجد طلاء أبيض على اللوز تنبعث منه رائحة كريهة وحلوة. غالبًا ما تكون هناك مضاعفات مثل الالتهاب الرئوي أو التهاب عضلة القلب ، والتي يمكن أن تكون قاتلة.

مرض آخر تسببه العاثيات هو الحمى القرمزية. تحدث الحمى القرمزية بسبب المكورات العقدية المصابة بالعاثيات. نتيجة لهذه العدوى ، تنتج البكتيريا سمًا خبيثًا بشكل خاص. هناك أعراض شديدة مصحوبة بقشعريرة وحمى وقيء والتهاب الحلق. في البداية يكون اللسان أبيض ، ولكن بعد بضعة أيام يتحول إلى لون التوت الأحمر. كما يحدث طفح جلدي. إذا لم تكن البكتيريا مصابة بالعاثية ، فسيؤدي ذلك فقط إلى التهاب اللوزتين غير الضار.

تحدث الكوليرا أيضًا بسبب بكتيريا مصابة بالعاثيات تسمى Vibrio cholerae.