Histórico da descoberta e visualização
O termo deriva da palavra grega phagos — devorador. A destruição espontânea (lise) de bactérias do antraz foi observada pela primeira vez pelo cientista russo N. F. Gamaleya em 1898. Mais tarde, em 1915, o britânico F. Twort descreveu a capacidade do filtrado de dissolver uma cultura de estafilococos.
Uma contribuição fundamental foi dada pelo francês F. d'Hérelle (1917): ele isolou o agente lítico das fezes de pacientes com disenteria, provou sua natureza viral e propôs o termo «bacteriófago».
Macroscopicamente, a ação dos fagos é muito característica:
- Em meio líquido: a cultura bacteriana turva torna-se completamente clara.
- Em meio sólido: ao aplicar o fago em um «gramado» bacteriano confluente, formam-se manchas circulares estéreis — chamadas de colônias negativas ou «placas».
Morfologia e estrutura de fagos complexos
Quanto à forma, os fagos são divididos em pequenos cúbicos, filamentosos e espermatozoides. Os fagos grandes em forma de espermatozoide são os mais estudados (por exemplo, os colifagos da série T). Sua estrutura inclui três partes principais:
- Cabeça. Possui tipo de simetria icosaédrica (cúbica), com tamanho de 65–100 nm. Consiste em um capsídeo proteico dentro do qual está firmemente empacotada uma molécula de ácido nucleico (mais frequentemente DNA circular de fita dupla). Para o superenrolamento do DNA, há também uma proteína semelhante a histona.
- Processo caudal (cauda). Com mais de 100 nm de comprimento. No interior passa um eixo cilíndrico oco, e do lado de fora é cercado por uma bainha capaz de se contrair (contém ATP e íons de cálcio).
- Aparelho basal. A parte distal com uma placa hexagonal, espinhos e longas fibras que se estendem a partir dela (fibrilas) — tudo isso é necessário para a fixação à bactéria. Ele também contém a enzima lisozima para a dissolução local da parede celular.
Ciclo de vida de bacteriófagos virulentos
Os fagos virulentos causam uma infecção produtiva que termina inevitavelmente com a morte da bactéria. O processo, que leva de 20 a 40 minutos, é dividido em várias etapas:
- Adsorção. O fago fixa-se por meio de fibrilas a receptores celulares específicos (lipopolissacarídeos, ácidos teicoicos, pili).
- Injeção (penetração). A bainha da cauda se contrai, a lisozima derrete uma área da parede e o eixo oco perfura as membranas. Através dele, o genoma do fago é injetado no citoplasma. Enquanto isso, a «sombra» proteica do fago (capsídeo) permanece do lado de fora.
- Reprodução. O DNA ou RNA injetado bloqueia a síntese das próprias substâncias da célula. A bactéria começa a produzir partes do vírus.
- Montagem (auto-montagem). As cabeças vazias são preenchidas com ácido nucleico, após o qual os processos caudais se anexam a elas.
- Liberação. Devido a alterações na pressão osmótica e à ação da lisozima fágica, a parede celular da bactéria se rompe e 200–300 novos vírions são liberados.
Especificidade e aplicação na medicina
A interação entre fago e bactéria é estritamente específica. Com base nessa característica, distinguem-se fagos polivalentes (infectam espécies relacionadas), monovalentes (apenas uma espécie) e tipificados (variantes separadas de uma única espécie).
A alta especificidade encontrou aplicação em três áreas da medicina:
- Diagnóstico (fagotipagem): permite identificar com precisão a espécie ou o tipo de patógeno com base em sua sensibilidade a fagos diagnósticos de referência.
- Terapia: uso oral ou tópico de preparações para o tratamento de infecções bacterianas (por exemplo, em cirurgia purulenta, cólera, disenteria). A avaliação da eficácia terapêutica é caracterizada como moderada.
- Profilaxia: uso durante surtos epidêmicos para bloquear a disseminação da infecção.
As preparações de fagos são produzidas cultivando bactérias com fagos e subsequente isolamento do filtrado, cuja atividade é titulada em culturas suscetíveis.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Qual é a diferença entre o ciclo de vida de um bacteriófago virulento e o de um moderado?
O ciclo de vida de bacteriófagos virulentos e moderados difere nos caminhos possíveis de desenvolvimento da infecção.
| Característica | Bacteriófago virulento | Bacteriófago moderado |
|---|---|---|
| Tipo de infecção | Apenas produtiva (ciclo lítico) | Produtiva ou integrativa (ciclo lisogênico) |
| Interação com o genoma | Não se integra | O DNA do fago se integra ao cromossomo bacteriano (forma um pró-fago) |
| Resultado para a célula | Lise obrigatória (morte) da bactéria | Lise (no tipo produtivo) ou coexistência e divisão junto com o pró-fago |
Quais tipos de ácidos nucleicos podem formar o genoma dos bacteriófagos?
O genoma dos bacteriófagos pode ser formado por várias variantes de moléculas de DNA e RNA.
- Contendo DNA — o tipo predominante, contendo mais frequentemente DNA circular de fita dupla. Formas de fita simples também são encontradas.
- Contendo RNA — contêm moléculas de RNA (por exemplo, RNA mais).
Os ácidos nucleicos dos fagos podem ter estrutura de fita simples ou dupla e podem ser lineares ou circulares em termos de forma.
O que é conversão fágica (lisogênica) e como ela afeta as propriedades das bactérias?
A conversão fágica (lisogênica) é a aquisição de novas propriedades biológicas por uma célula bacteriana sob a influência do genoma de um pró-fago integrado.
Ela pode alterar:
- propriedades morfológicas;
- propriedades culturais;
- propriedades bioquímicas (enzimáticas);
- propriedades antigênicas.
Por exemplo, a Corynebacterium diphtheriae produz a exotoxina diftérica apenas na presença de um pró-fago específico. Cepas não toxigênicas de estreptococos podem adquirir a capacidade de produzir toxinas eritrogênicas quando os genes correspondentes são transferidos por bacteriófagos específicos.
Os graus de especificidade dos fagos são fáceis de lembrar pela sigla PMT: Polivalentes, Monovalentes, Tipificados (do amplo espectro para o mais restrito).
Questões de aulas e exames
O que acontece no tipo abortivo de interação?
No tipo abortivo, o fago penetra na bactéria, mas a prole fágica não é formada por algum motivo. Como resultado, a célula bacteriana sobrevive.
Como o bacteriófago destrói a parede celular durante a penetração?
A parte distal do processo caudal contém a enzima lisozima. Durante o contato, ela dissolve localmente o peptideoglicano da parede celular da bactéria, permitindo que o eixo perfure as membranas.
Quão resistentes são os bacteriófagos no meio ambiente?
Eles são significativamente mais resistentes do que a maioria dos vírus humanos. Os fagos toleram muito bem baixas temperaturas e a dessecação, mas morrem rapidamente com a fervura, a ação de formalina, ácidos e radiação.
O que mais estudar sobre o tema
- Mecanismos de penetração de fagos pequenos cúbicos e filamentosos
- Aparelho genético dos bacteriófagos: variantes da estrutura dos ácidos nucleicos
- Estrutura antigênica dos fagos e o princípio da divisão em sorotipos
- Características do tipo integrativo de interação (lisogenia)
- Métodos de titulação e avaliação da atividade de preparações de fagos
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