Historia del descubrimiento y visualización
El término proviene de la palabra griega phagos, que significa devorador. La destrucción espontánea (lisis) de las bacterias del ántrax fue observada por primera vez por el científico ruso N. F. Gamaleya en 1898. Más tarde, en 1915, el británico F. Twort describió la capacidad de un filtrado para disolver un cultivo de estafilococos.
Una contribución clave fue realizada por el francés F. d'Herelle (1917): aisló el agente lítico de las heces de pacientes con disentería, demostró su naturaleza viral y propuso el propio término «bacteriófago».
Macroscópicamente, la acción de los fagos es muy característica:
- En medio líquido: un cultivo bacteriano turbio se aclara por completo.
- En medio sólido: al aplicar el fago sobre un «césped» bacteriano continuo, se forman manchas circulares estériles, denominadas placas negativas o «placas de lisis».
Morfología y estructura de los fagos complejos
Según su forma, los fagos se dividen en pequeños cúbicos, filamentosos y espermatozoides (con cabeza y cola). Los más estudiados son los fagos grandes con forma de espermatozoide (por ejemplo, los colífagos de la serie T). Su estructura incluye tres partes principales:
- Cabeza. Presenta un tipo de simetría icosaédrica (cúbica), con un tamaño de 65–100 nm. Consiste en una cápside proteica dentro de la cual se empaqueta densamente una molécula de ácido nucleico (más frecuentemente ADN bicatenario circular). Para el superenrollamiento del ADN, también contiene una proteína de tipo histona.
- Cola (apéndice caudal). De más de 100 nm de longitud. En su interior discurre un eje cilíndrico hueco, y externamente está rodeada por una vaina contráctil (contiene ATP e iones de calcio).
- Aparato basal. Parte distal con una placa hexagonal, espículas y fibras largas que se extienden desde ella, todo lo cual es necesario para la fijación a la bacteria. También contiene la enzima lisozima para la disolución local de la pared celular.
Ciclo vital de los bacteriófagos virulentos
Los fagos virulentos causan una infección productiva que inevitablemente termina con la muerte de la bacteria. El proceso, que dura de 20 a 40 minutos, se divide en varias etapas:
- Adsorción. El fago se fija mediante sus fibras a receptores específicos de la célula (lipopolisacáridos, ácidos teicoicos, pili).
- Inyección (penetración). La vaina de la cola se contrae, la lisozima disuelve una sección de la pared y el eje hueco perfora las membranas. A través de él, el genoma del fago es inyectado en el citoplasma. Mientras tanto, la «sombra» proteica del fago (cápside) permanece en el exterior.
- Reproducción. El ADN o ARN inyectado bloquea la síntesis de las propias sustancias de la célula. La bacteria comienza a producir los componentes del virus.
- Ensamblaje (autoensamblaje). Las cabezas vacías se llenan de ácido nucleico y luego se les acoplan los apéndices caudales.
- Liberación. Debido a los cambios en la presión osmótica y la acción de la lisozima del fago, la envoltura bacteriana se destruye y de 200 a 300 nuevos viriones salen al exterior.
Especificidad y aplicación en medicina
La interacción entre el fago y la bacteria es estrictamente específica. Según este criterio, se distinguen fagos polivalentes (infectan especies emparentadas), monovalentes (una sola especie) y tipificantes (variantes individuales de una misma especie).
La alta especificidad ha encontrado aplicación en tres áreas de la medicina:
- Diagnóstico (fagotipificación): permite identificar con precisión la especie o el tipo de patógeno según su sensibilidad a fagos diagnósticos de referencia.
- Terapia: uso oral o tópico de preparados para el tratamiento de infecciones bacterianas (por ejemplo, en cirugía purulenta, cólera, disentería). La evaluación de la eficacia terapéutica se clasifica como moderada.
- Profilaxis: uso durante brotes epidémicos para bloquear la propagación de la infección.
Los preparados de fagos se producen cultivando bacterias con fagos y aislando posteriormente el filtrado, cuya actividad se titula en cultivos susceptibles.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿En qué se diferencia el ciclo vital de un bacteriófago virulento del de uno templado?
El ciclo vital de los bacteriófagos virulentos y templados difiere en las posibles vías de desarrollo de la infección.
| Característica | Bacteriófago virulento | Bacteriófago templado |
|---|---|---|
| Tipo de infección | Solo productiva (ciclo lítico) | Productiva o integrativa (ciclo lisogénico) |
| Interacción con el genoma | No se integra | El ADN del fago se integra en el cromosoma bacteriano (forma un profago) |
| Resultado para la célula | Lisis obligatoria (muerte) de la bacteria | Lisis (en el tipo productivo) o coexistencia y división junto con el profago |
¿Qué tipos de ácidos nucleicos pueden formar el genoma de los bacteriófagos?
El genoma de los bacteriófagos puede estar formado por diversas variantes de moléculas de ADN y ARN.
- Con ADN: es el tipo predominante; por lo general, contienen ADN bicatenario cerrado en forma de anillo. También se encuentran formas monocatenarias.
- Con ARN: contienen moléculas de ARN (por ejemplo, ARN con sentido positivo).
Los ácidos nucleicos de los fagos pueden tener una estructura monocatenaria o bicatenaria, y ser lineales o circulares en su forma.
¿Qué es la conversión fágica (lisogénica) y cómo afecta a las propiedades de las bacterias?
La conversión fágica (lisogénica) es la adquisición de nuevas propiedades biológicas por parte de la célula bacteriana bajo la influencia del genoma de un profago integrado.
Puede alterar:
- propiedades morfológicas;
- propiedades culturales;
- propiedades bioquímicas (enzimáticas);
- propiedades antigénicas.
Por ejemplo, *Corynebacterium diphtheriae* produce la exotoxina diftérica solo en presencia de un profago específico. Las cepas no toxigénicas de estreptococos pueden adquirir la capacidad de producir toxinas eritrógenas cuando los genes correspondientes son transferidos por bacteriófagos específicos.
Los grados de especificidad de los fagos se recuerdan fácilmente con la regla mnemotécnica: Polivalentes, Monovalentes, Tipificantes (desde el espectro más amplio al más estrecho).
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué ocurre durante el tipo de interacción abortiva?
En el tipo abortivo, el fago penetra en la bacteria, pero la progenie fágica no se forma por alguna razón. Como resultado, la célula bacteriana sobrevive.
¿Cómo destruye el bacteriófago la pared celular durante la penetración?
La parte distal de la cola contiene la enzima lisozima. Al entrar en contacto, disuelve localmente el peptidoglicano de la pared celular de la bacteria, permitiendo que el eje perfora las membranas.
¿Qué tan estables son los bacteriófagos en el medio ambiente?
Son significativamente más resistentes que la mayoría de los virus humanos. Los fagos toleran muy bien las bajas temperaturas y la desecación, pero mueren rápidamente con la ebullición, la acción del formalina, los ácidos y la radiación.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de penetración de los fagos pequeños cúbicos y filamentosos
- Aparato genético de los bacteriófagos: variantes de la estructura de los ácidos nucleicos
- Estructura antigénica de los fagos y principio de división en serotipos
- Características del tipo de interacción integrativa (lisogenia)
- Métodos de titulación y evaluación de la actividad de los preparados de fagos
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