Bacteriófago son virus que infectan bacterias y se multiplican en el proceso. También hay un bacteriófago específico para cada bacteria. Los bacteriófagos se utilizan en medicina e ingeniería genética.
¿Qué son los bacteriófagos?
Los bacteriófagos son un grupo de virus que infectan bacterias y arqueas (bacterias primordiales). Al hacerlo, continúan multiplicándose, destruyendo la bacteria.
Para cada bacteria hay un bacteriófago específico basado en el principio de cerradura y llave. Según la definición tradicional, los bacteriófagos, como todos los virus, no son seres vivos. Dependen de un huésped para su reproducción. No se producen procesos bioquímicos fuera del huésped. Los fagos usan las enzimas de su anfitrión para esto.
Los bacteriófagos solo consisten en ADN o ARN, que están rodeados por una capa de proteína. Sin embargo, la gran mayoría de los fagos tienen ADN como material genético.
Los fagos fueron descritos por primera vez en 1917 por el biólogo canadiense Félix Hubert d’Hérelle. La estructura de los distintos fagos es diferente. Básicamente, los bacteriófagos constan de varios componentes. La atención se centró principalmente en la estructura de los denominados fagos T, que también infectan la bacteria Escherichia coli.
Los fagos T consisten en una cabeza poliédrica que está conectada a un canal de inyección alargado (dispositivo de inyección) a través de un cuello. La placa base con fibra de cola y púas se encuentra debajo del dispositivo de inyección. La cabeza es una cápside que contiene ácido nucleico. La cápside, el canal de inyección y la placa base están hechos de proteína. Las fibras de la cola y las espinas sirven para anclar el fago a la pared celular de la bacteria.
Ocurrencia, distribución y propiedades
Los bacteriófagos son universales. Hay alrededor de 10 a la potencia de 30 bacteriófagos en el agua de mar. También hay un fago correspondiente para cada bacteria.
La multiplicación de bacteriófagos se puede dividir en cinco fases. Primero, el fago se absorbe en un receptor de pared celular específico. Los extremos de los hilos de la cola se adhieren a la superficie celular. En el siguiente paso, el fago inyecta su ADN o ARN en la bacteria. Las cáscaras de proteínas vacías permanecen en la superficie bacteriana. La tercera fase se denomina fase de latencia, en la que no se pueden detectar fagos. Durante la fase de latencia que dura varias horas, comienza la traducción al ARNm viral y la replicación al ácido nucleico viral. En la denominada fase de producción, se crean las proteínas virales. Luego, en la siguiente fase de maduración, se componen los componentes individuales del virus. Una vez que se completa la producción del virus, una lisozima producida por la célula bacteriana convertida disuelve la bacteria y libera los fagos producidos.
Significado y función
Hoy en día, los bacteriófagos ya se utilizan ampliamente en muchas áreas. Se abren campos de aplicación especiales en la medicina, la biología o la ingeniería agrícola. En medicina, los bacteriófagos se utilizan para detectar cepas bacterianas debido a su especificidad para determinadas bacterias. Esta área de aplicación se llama lisotipo.
Actualmente se está llevando a cabo una intensa investigación para combatir las bacterias mediante el uso de bacteriófagos en las infecciones. Esta área de investigación está ganando importancia, especialmente bajo la influencia del número cada vez mayor de cepas bacterianas resistentes a los antibióticos. Sin embargo, la escasa estabilidad de los fagos en el cuerpo es problemática. Son eliminados inmediatamente por los propios fagocitos del cuerpo.
Félix Hubert d’Hérelle ya ha considerado esta posible aplicación. Sin embargo, tras el descubrimiento y la introducción de los antibióticos, los resultados de la investigación sobre esta posible aplicación fueron completamente olvidados. Sin embargo, el Instituto Eliava de Investigación de Fagos, fundado por D’Hérelle en 1934, todavía existe en Tbilisi, Georgia. Junto con el Instituto Ludwik Hirszfeld de Inmunología y Terapia Experimental de la ciudad polaca de Wroclaw, se están llevando a cabo investigaciones allí hoy sobre métodos alternativos para combatir las bacterias resistentes a los antibióticos utilizando fagos.
Los fagos también se utilizan de muchas formas diferentes en la industria alimentaria. Por ejemplo, se utilizan varios aerosoles de fagos al envasar queso o salchichas para protegerlos de las bacterias.
La ingeniería genética también es un gran campo de aplicación. Por ejemplo, los fagos ahora se utilizan como vectores para ciertos genes y se introducen en bacterias. Usando este método, se podrían generar cepas bacterianas productoras de insulina de Escherichia coli.
Estos vectores también son cada vez más importantes para la producción de otras sustancias activas. Además, algunos de ellos se pueden utilizar para combatir defectos genéticos.
Enfermedades y dolencias
Sin embargo, los bacteriófagos no solo muestran efectos positivos. Algunas enfermedades infecciosas graves solo brotan con la ayuda de fagos. La difteria es provocada por la bacteria Corynebacterium diphtheriae. Sin embargo, la enfermedad solo puede brotar si Corynebacterium diphtheriae se infecta simultáneamente con bacteriófagos. Después de la infección con fagos, estas bacterias producen la toxina característica que causa los síntomas graves, a veces potencialmente mortales.
La enfermedad comienza con signos como dificultad para tragar, fatiga, náuseas y dolor abdominal. Hay una capa blanca en las almendras que huele mal, dulce. A menudo surgen complicaciones como neumonía o miocarditis, que pueden ser fatales.
Otra enfermedad causada por bacteriófagos es la escarlatina. La escarlatina es causada por estreptococos infectados con bacteriófagos. Como resultado de esta infección, las bacterias producen una toxina particularmente insidiosa. Hay síntomas graves con escalofríos, fiebre, vómitos y dolor de garganta. Al principio la lengua es blanca, pero después de unos días se vuelve roja frambuesa. También se produce una erupción. Si la bacteria no estuviera infectada con bacteriófagos, solo conduciría a una amigdalitis inofensiva.
El cólera también es causado por una bacteria infectada con bacteriófagos llamada Vibrio cholerae.
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