b'\n_START_ARTICLE_\nBakteriofag\n_START_PARAGRAPH_\nBakteriof\xc3\xa1gi, ali samo f\xc3\xa1gi (gr. \xcf\x86\xce\xb1\xce\xb3\xce\xb5\xe1\xbf\x96\xce\xbd phagein = \xc5\xbereti), so virusi, ki zajedajo v bakterijah, in so navadno specifi\xc4\x8dni za vrsto ali sev bakterij. Povzro\xc4\x8dijo lahko lizo bakterije. Temperatni bakteriofag se kot profag vklju\xc4\x8di v bakterijsko dedno snov in ostane vklju\xc4\x8den ve\xc4\x8d generacij, dokler se njegova liti\xc4\x8dna aktivnost zaradi kakega dejavnika ne spro\xc5\xbei._NEWLINE_Svoj genetski material, ki je lahko v obliki enoveri\xc5\xbene RNK, dvojnoveri\xc5\xbene RNK ali dvojnoveri\xc5\xbene DNK, v kro\xc5\xbeni ali linearni razporeditvi, vsebujejo zaprtega v zunanjo beljakovinsko ovojnico._NEWLINE_Bakteriofagi so med naj\xc5\xa1tevilnej\xc5\xa1imi in najbolj raznolikimi enotami biosfere. Raz\xc5\xa1irjeni so na obmo\xc4\x8djih, ki jih naseljujejo gostiteljske bakterije, na primer v prsti in \xc5\xbeivalskem \xc4\x8drevesju. Eden od najgosteje naseljenih virov bakteriofagov in drugih virusov je morska voda, v kateri se nahaja tudi do 9\xc3\x9710\xe2\x81\xb8 virionov na mililiter; okoli 70\xc2\xa0% morskih bakterij je po oceni oku\xc5\xbeenih s fagi. Ve\xc4\x8d kot 90 let se v biv\xc5\xa1i Sovjetski zvezi in v vzhodni Evropi, pa tudi v Franciji, uporabljajo kot alternativa antibiotikom. Veljajo za opcijo zdravljenja sevov \xc5\xa1tevilnih bakterij, ki so ve\xc4\x8dkratno odporni proti antibiotikom.\n_START_SECTION_\nZgradba bakteriofaga\n_START_PARAGRAPH_\nBakteriofag je tipi\xc4\x8dno sestavljen iz glave (ki vsebuje DNK ali RNK), vratu ter nog. Kapsida je sestavljena iz manj\xc5\xa1ih enot - kapsomer, vsaka izmed njih pa je sestavljena iz treh razli\xc4\x8dnih beljakovin. Kapsida sama je toga (v njej ni nobenih sprememb med polnjenjem in praznjenjem) in polprepustna \xe2\x80\x93 prepu\xc5\xa1\xc4\x8da manj\xc5\xa1e ione in molekule vode, ve\xc4\x8djih molekul pa ne._NEWLINE_Oblika kapside je ikozaedri\xc4\x8dna, kar pomeni, da gre za geometrijsko telo, sestavljeno iz 20 ploskev, izmed katerih je vsaka enakostrani\xc4\x8dni trikotnik. Kapsomere na oglji\xc5\xa1\xc4\x8du so petkotniki, na ploskvah pa \xc5\xa1estkotniki ali trikotniki. Kapside so razli\xc4\x8dno velike, to lastnost pa jim omogo\xc4\x8da prav kombinacija pet- in \xc5\xa1estkotnikov. V vsaki kapsidi je natanko 12 petkotnikov in poljubno mnogo \xc5\xa1estkotnikov ter trikotnikov. Tako dobimo veliko \xc5\xa1tevilo razli\xc4\x8dnih kapsid, ki niso nujno simetri\xc4\x8dne. 12 pentamer vnese v kapsido ukrivljenost, \xc5\xa1tevilo heksamer pa dolo\xc4\x8da kon\xc4\x8dno trirazse\xc5\xbeno podobno kapside bakteriofaga. Poleg ikozaedri\xc4\x8dne zgradbe pa je kapsida lahko tudi pali\xc4\x8dasta. Taka kapsida je sestavljena iz \xc5\xa1estkotnikov, ki so zviti v obliko valja. Vendar doslej ni znanih bakteriofagov s tako kapsido, primer virusa (ne bakteriofaga) s pali\xc4\x8dasto kapsido pa je virus toba\xc4\x8dnega mozaika.\n_START_SECTION_\nSprostitev DNK v napadeno bakterijo\n_START_PARAGRAPH_\nDo oku\xc5\xbebe pride, ko se bakteriofagi z repom pritrdijo na specifi\xc4\x8dne receptorje na povr\xc5\xa1ini gostiteljske celice, v primeru bakteriofagov so to vedno bakterije. Ta vezava povzro\xc4\x8di sprostitev molekule DNK v notranjost celice. Vezava na gostiteljske receptorje na bakteriofagnem repu\xc2\xa0\xc2\xbbodpre\xc2\xab\xc2\xa0cev in zaradi razlike tlakov se molekula DNK iztisne iz kapside. \xc4\x8ce so v gostiteljski celici prisotni osmoliti, ti povzro\xc4\x8dijo dodaten osmotski tlak znotraj kapside. Tako se sila spro\xc5\xa1\xc4\x8danja DNK uravnote\xc5\xbei z osmotskim tlakom, ki pa nasprotuje spro\xc5\xa1\xc4\x8danju DNK iz kapside. Osmotska sila, ki nasprotuje spro\xc5\xa1\xc4\x8danju DNK, deluje tako, da zni\xc5\xbea hidracijske lastnosti DNK znotraj kapside. Spro\xc5\xa1\xc4\x8danje DNK se tako nadaljuje, dokler ni sila spro\xc5\xa1\xc4\x8danja enaka sili upora. Na tem mestu so si znanstveniki postavili vpra\xc5\xa1anje, ali je mogo\xc4\x8de onemogo\xc4\x8diti spro\xc5\xa1\xc4\x8danje DNK iz kapside samo z osmotskim tlakom. Za ta poskus so uporabili polietilen glikol (PEG), ki je osmolit, vendar je prevelika molekula, da bi prehajala iz kapside. Poskus je pokazal, da se s pove\xc4\x8dano koncentracijo neprehodnih osmolitov koli\xc4\x8dina spro\xc5\xa1\xc4\x8denega DNK enakomerno manj\xc5\xa1a. Dokazali so, da bakteriofag \xce\xbb pasivno sprosti le 65\xc2\xa0% svoje DNK pri osmotskem tlaku, ki ustreza 20 atm._NEWLINE_Na koli\xc4\x8dino spro\xc5\xa1\xc4\x8dene DNK prav tako vplivajo ioni. Polivalentni in divalentni ioni (npr. Mg\xc2\xb2\xe2\x81\xba) zmanj\xc5\xa1ajo odbojne sile med posameznimi deli molekule DNK in tako zni\xc5\xbeajo notranji tlak, ki ga zunanji osmotski tlak zato hitreje izena\xc4\x8di. Medtem ko monovalentni ioni (npr. Na\xe2\x81\xba) nimajo nobenega u\xc4\x8dinka. Prav tako ima velik vpliv na zavirajo\xc4\x8di osmotski tlak dol\xc5\xbeina molekule DNK, saj \xc5\xbee 20\xc2\xa0% dalj\xc5\xa1i genom (dalj\xc5\xa1i genom povzro\xc4\x8di ve\xc4\x8dji tlak v kapsidi) podvoji osmotski tlak, ki je potreben za popolno zavoro._NEWLINE_Pomembno vlogo pri hitrosti spro\xc5\xa1\xc4\x8danja DNK ima tudi temperatura. Poskusi na bakteriofagu \xce\xbb so pokazali, da se pri temperaturi 4 \xc2\xb0C ni sprostilo ni\xc4\x8d DNK, pri temperaturi 15 \xc2\xb0C se je ve\xc4\x8dina genoma sprostila v 11 minutah, pri temperaturi 37 \xc2\xb0C pa \xc5\xbee v 1 minuti. Ta pojav si razlagajo tako, da ja kompleks bakteriofagnega repa in receptorja, ki tvori prehod za DNK, konformacijsko ob\xc4\x8dutljiv na temperaturo. Lahko je v vsaj dveh konformacijah (oblikah): odprti in zaprti. Pri vi\xc5\xa1ji temperaturi je verjetneje, da bo konformacija odprta, kar pomeni, da je prehod odprt dlje \xc4\x8dasa in tako je ve\xc4\x8dja tudi hitrost spro\xc5\xa1\xc4\x8danja DNK v gostitelja. Tako so pri\xc5\xa1li do ugotovitve, da pove\xc4\x8dan notranji tlak ni edina gonilna sila, ki povzro\xc4\x8da spro\xc5\xa1\xc4\x8danje DNK iz kapside. Razvila se je nova teorija, ki se imenuje\xc2\xa0\xc2\xbbpush-pull\xc2\xab. Ta teorija pravi, da na za\xc4\x8detku spro\xc5\xa1\xc4\x8danja DNK iz kapside potisne notranji tlak (bolj natan\xc4\x8dno razlika tlakov v celici in kapsidi), ostali del pa nato povle\xc4\x8dejo encimi. Na prej\xc5\xa1njem primeru bakteriofaga \xce\xbb razlika tlakov v kapsidi potisne v gostiteljsko celico 65\xc2\xa0% vse DNK, ostalih 35\xc2\xa0% pa iz kapside povle\xc4\x8dejo encimi, katerih genski zapis nosi prednji del molekule DNK, ki je bila s pomo\xc4\x8djo tlaka spro\xc5\xa1\xc4\x8dena v celico. Kljub vsemu pa je za viruse \xc5\xa1e vseeno energetsko najugodnej\xc5\xa1i proces infekcije, pri katerem je gonilna sila visok notranji tlak._NEWLINE_Ta proces spro\xc5\xa1\xc4\x8danja virusne DNK velja za bakteriofage, ne pa za vse viruse.\n_START_SECTION_\nPakiranje DNK v kapsido\n_START_PARAGRAPH_\nKo bakteriofag sprosti svojo DNK v gostiteljsko celico \xe2\x80\x93 bakterijo, ta za\xc4\x8dne izdelovati sestavne dele za nove bakteriofage. Izdeluje beljakovine, potrebne za sestavo kapside in ostalih delov, ter podvojuje virusno DNK. Deli se nato sestavijo znotraj bakterije, posebno zahteven del sestavljanja pa je pakiranje novonastale DNK v kapside. Ker je molekula DNK veliko ve\xc4\x8dja od same kapside, se mora zviti zelo na gosto. To delo opravlja mo\xc4\x8dan molekularni motor, beljakovina, ki skupaj z drugimi virusnimi beljakovinami tvori luknjo v kapsidi virusa. Motor je sklopljen z molekulo DNK in rotorjem, ki se vrti ter potiska DNK v notranjost kapside. Energijo za svoje delovanje dobi s hidrolizo ATPja. Virusni molekularni motor velja za najmo\xc4\x8dnej\xc5\xa1i znani motor in \xc4\x8de bi ga pove\xc4\x8dali na velikost avtomobilskega motorja, bi le-ta bil dovolj mo\xc4\x8dan, da bi vzdignil 3 letalonosilke._NEWLINE_Prav tako imajo pri pakiranju DNK v kapsido veliko vlogo encimi terminaze, ki so odgovorni za specifi\xc4\x8dno prepoznavanje virusne DNK in translokacije posameznega genoma v notranjosti kapside. Terminaza je pomembna za beljakovinski molekularni motor. Da se lahko za\xc4\x8dne u\xc4\x8dinkovito pakiranje DNK, mora biti pravilno sestavljen kompleks, ki to omogo\xc4\x8da. Sestavljen je iz portalnega (vhodnega) obro\xc4\x8da, molekularnega motorja in terminaze. Niti terminaze niti motor niso sestavni del zrelega virusa, saj se po kon\xc4\x8danem postopku pakiranja razgradijo. Razni poskusi so pokazali, da je DNK v kapsidi urejena v obliki tako imenovanega inverznega klob\xc4\x8di\xc4\x8da. Ta struktura je dobila tako ime zato, ker se virusna DNK zvija ravno obratno kot po navadi zvijamo klob\xc4\x8di\xc4\x8d. Navaden klob\xc4\x8di\xc4\x8d zvijamo od notranjosti navzven, medtem ko virus DNK v kapsido zvija od zunanjosti proti notranjosti. Zaradi takega zvijanja je DNK ob robovih zelo urejena in skoncentrirana, v sredini pa je skoraj prazen prostor._NEWLINE_Obstaja tudi Gilbertov model inverznega klob\xc4\x8di\xc4\x8da. Ta model v osnovi predpostavlja, da ravnovesje dveh prispevkov prispeva h Gibbsovi prosti entalpiji sistema. Prispevka sta interakcijska energija med vija\xc4\x8dnicami virusne DNK in elasti\xc4\x8dna energija. In sicer je interakcijska energija med vija\xc4\x8dnicami Coulombska interakcija, ki nastaja med negativno nabitimi deli vija\xc4\x8dnic DNK in naboji v raztopini. Beljakovine, ki sestavljajo kapsido, niso popolnoma neprepustne, zato se v kapsidi virusa poleg molekule DNK nahajajo tudi voda in razni ioni, ki se ve\xc5\xbeejo na DNK in tako zmanj\xc5\xa1anjo odbojne elektri\xc4\x8dne sile med zvito DNK. Pomembni so predvsem polivalenti ioni (ioni s prese\xc5\xbekom dveh ali ve\xc4\x8d protonov, npr. Mg\xc2\xb2\xe2\x81\xba). Prispevek elasti\xc4\x8dne energije nam pove, kolik\xc5\xa1na energija je potrebna, da se DNK ukrivi, saj je skupna dol\xc5\xbeina molekule dalj\xc5\xa1a, kot je velikost kapside._NEWLINE_V za\xc4\x8detni fazi pakiranja, ko je kapsida \xc5\xa1e relativno prazna, je pomembnej\xc5\xa1i interakcijski \xc4\x8dlen, ki ohranja verigo DNK na dolo\xc4\x8deni razdalji. Ko pa kapsida postaja vse bolj zapolnjena z virusno DNK in je na voljo vse manj prostora, pride do izraza prispevek elasti\xc4\x8dne energije. V kapsidi pride do situacije, ko je za molekulo DNK energetsko veliko bolj ugodno, da se razdalja med vija\xc4\x8dnicami zmanj\xc5\xa1a (pove\xc4\x8da se Coulombska odbojna slia), kot pa da se DNK v bli\xc5\xbeini sredice kapside veliko bolj ukrivlja. Tako pridemo do stanja inverznega klob\xc4\x8di\xc4\x8da, ko je ob robu DNK zelo zgo\xc5\xa1\xc4\x8dena, blizu sredice kapside pa je prakti\xc4\x8dno ni._NEWLINE_Ravnovesje med obema prispevkoma k Gibbsovi prosti entalpiji vodi do notranjega pritiska, ki zna\xc5\xa1a nekaj 10 atm, kar je enako notranji sili okoli 10 pN. Tlak 1 atm je 1 pN/nm\xc2\xb2. V prvih dveh tretjinah pakiranja se zato tlak po\xc4\x8dasi, vendar stalno ve\xc4\x8da, v zadnji tretjini pa zelo naraste, saj postane pomembnej\xc5\xa1i prispevek elasti\xc4\x8dne energije.'