ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΓΕΝΙΚΗ ΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΙΚΟΤΗΤΕΣ Το εξαιρετικό µικρό µέγεθος των ιών και η ικανότητά τους να διηθούνται από τους πόρους των φίλτρων που συγκρατούν τα βακτήρια, ήταν τα χαρακτηριστικά των ιών. Η πρώτη επιστηµονική απόδειξη της παρουσίας των ιών δόθηκε από τον Ρώσο Ivanovsky (1892), που διαπίστωσε ότι ο «ιός της µωσαϊκής του καπνού, υπεύθυνος για τις διαφορετικές αποχρώσεις που αποκτούν τα φύλλα του καπνού, είναι διηθητός. Για αυτό το λόγο, οι ιοί ονοµάστηκαν και «διηθητοί ιοί». Σήµερα πλέον έχουν ανακαλυφθεί βακτήρια µικρότερα από τους µικρότερους ιούς. Η λατινική λέξη «virus» καθώς και η ελληνική «ιός» προέρχονται από τις Σανκριτικές λέξεις «ishus» (βέλος) και «vishas» (δηλητήριο) αντιστοίχως. Μετά την ανάπτυξη του µικροσκοπίου και την ανακάλυψη των βακτηρίων, µας δόθηκε εξήγηση για πολλές µολυσµατικές ασθένειες. Ήταν όµως περίεργο για τον Pasteur ότι ορισµένες φορές δεν αντιµετωπίζοντο τα αίτια των µεταδοτικών ασθενειών (όπως η λύσσα) και υπέθεσε ότι υπάρχουν µικροοργανισµοί µικρότερων διαστάσεων από τους ορατούς στο κοινό µικροσκόπιο, γεγονός που επιβεβαιώθηκε αργότερα. Ο ιός της πολιοµυελίτιδας, της ευλογιάς, του κίτρινου πυρετού, αλλά και ο κοινός ιός της γρίπης δηµιούργησαν από τα παλαιότατα χρόνια επιδηµικές εξάρσεις και πανδηµίες Τέλος, ένα είδος πολυχρωµίας των ανθέων της τουλίπας (colour break), οφείλεται σε ίωση του φυτού, γεγονός που εκµεταλλεύτηκαν οι εµπορικές επιχειρήσεις.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΟΜΗ ΤΩΝ ΙΩΝ Οι ιοί είναι κρύσταλλοι νουκλεοπρωτεΐνης µεγέθους 20-300nm. Οι απλοί ιοί αποτελούνται από ένα µόριο νουκλεϊκού οξέος (DNA ή RNA) που εγκλωβίζεται σ ένα πρωτεϊνικό περίβληµα. Οι σύνθετοι ιοί περιβάλλονται από φάκελο, που είναι πλασµατική µεµβράνη του κυττάρου ξενιστή, τροποποιηµένη µε πρωτεΐνες του ιού. Οι ιοί αναπαράγονται µόνο σε ζωντανά κύτταρα. Ο βιολογικός κύκλος των ιών παρουσιάζει µία εξωκυτταρική και µία ενδοκυτταρική φάση. Στην εξωκυτταρική του φάση ο ιός ονοµάζεται ιϊκό σωµατίδιο (virion) και αποτελεί έναν δυνητικά µολυσµατικό παράγοντα. Το ιϊκό σωµατίδιο αποτελείται από νουκλεϊκό οξύ σε ένα πρωτεϊνικής φύσης καψίδιο, σχηµατίζοντας το νουκλεοκαψίδιο. Το νουκλεοκαψίδιο ενίοτε περιβάλλεται από έλυτρο. Τα έλυτρα των ιών αυτών περιέχουν λιπίδια, που προέρχονται από τις κυτταρικές µεµβράνες των ξενιστών τους. Το νουκλεϊκό οξύ φέρει την πληροφορία για την σύνθεση από το κύτταρο ξενιστή των µακροµορίων που συνιστούν το ιϊκό σωµατίδιο. Στην ενδοκυτταρική φάση αναπαράγεται το νουκλεϊκό οξύ (DNA ή RNA) του ιϊκού σωµατιδίου. Το κύτταρο ξενιστής χρησιµοποιεί τα δικά του ένζυµα και ριβοσώµατα για να προβεί στις διαδικασίες της αντιγραφής, µεταγραφής και µετάφρασης των πληροφοριών του γονιδιώµατος (genome) του ιού. Τοιουτοτρόπως, παράγονται πολλά αντίγραφα του γονιδιώµατος και των πρωτεϊνών του περιβλήµατος του ιού. Οι πρωτεΐνες δηµιουργούν τα καψοµερή (capsomeres) από τις οποίες συγκροτείται το καψίδιο που εγκλωβίζει το νουκλεϊκό οξύ. Το ιϊκό σωµατίδιο περιέχει ένα µόνο είδος νουκλεϊκού οξέος, δηλαδή φέρουν συνήθως διπλή έλικά DNA ή απλή έλικα RNA. Γενικότερα το DNA ή RNA των ιών, µπορεί να είναι µονόκλωνο ή δίκλωνο, γραµµικό ή κυκλικό. Η σύνθεση και η αλληλουχία των νουκλεοτιδίων τους είναι χαρακτηριστική για κάθε γονιδίωµα. Το ιϊκό γονιδίωµα περιβάλλεται από τις δοµικές πρωτεΐνες που το προστατεύουν από τη δράση των νουκλεασών αλλά και το βοηθούν στη προσκόλλησή του στο κύτταρο ξενιστή.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Οι πρωτεΐνες του ιού καθορίζουν τα αντιγονικά του χαρακτηριστικά. Το γονιδίωµα του ιού είναι ιδιαίτερα εύθραυστο όταν χάσει το πρωτεϊνικό καψίδιο. Το ιϊκό σωµατίδιο ορισµένων ιών µπορεί να φέρει ένζυµα και οι πρωτεΐνες µε εξειδικευµένες λειτουργίες, όπως προσκόλληση του ιού στο κύτταρο, ανάστροφη µεταγραφάση (reverce transcriptase) των ογκογόνων RNA-ιών που µεταγράφει το ριβονουκλεϊνικό γονιδίωµα τους σε µόρια DNA. Ορισµένοι ιοί περιέχουν λιπίδια σαν δοµικά συστατικά και εποµένως είναι ευαίσθητοι στους οργανικούς διαλύτες, σε αντίθεση µε τους ιούς που δεν φέρουν λιπίδια και είναι ανθεκτικοί στους οργανικούς διαλύτες. Σύµφωνα µε την οργανική δοµή των νουκλεοκαψιδίων σε πολυεδρικά και ελικοειδή µε ή χωρίς έλυτρο. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες ταξινόµησης των ιών, βάσει όλων των χαρακτηριστικών που προαναφέραµε (νουκλεϊκό οξύ, µέγεθος γονιδιώµατος, τρόπος αναπαραγωγής και φυσικοχηµικές ιδιότητες) αλλά και βάσει των συµπτωµάτων που προκαλούν και των συστηµάτων που προσβάλλουν. Οµαδοποίηση επίσης των ιών γίνεται ανάλογα µε το αν οι ξενιστές τους είναι βακτήρια, ζώα, φυτά ή µύκητες. Οι ιοί αναπαράγονται σε καλλιέργειες κυττάρων ή σε γονιµοποιηµένα εµβρυοφόρα αυγά όρνιθας. Ορισµένοι ιοί περιέχουν λιπίδια σαν δοµικά συστατικά και εποµένως είναι ευαίσθητοι στους οργανικούς διαλύτες, σε αντίθεση µε τους ιούς που δεν φέρουν λιπίδια και είναι ανθεκτικοί στους οργανικούς διαλύτες. Σύµφωνα µε την οργανική δοµή των νουκλεοκαψιδίων σε πολυεδρικά και ελικοειδή µε ή χωρίς έλυτρο. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες ταξινόµησης των ιών, βάσει όλων των χαρακτηριστικών που προαναφέραµε (νουκλεϊκό οξύ, µέγεθος γονιδιώµατος, τρόπος αναπαραγωγής και φυσικοχηµικές ιδιότητες) αλλά και βάσει των συµπτωµάτων που προκαλούν και των συστηµάτων που προσβάλλουν. Οµαδοποίηση επίσης των ιών γίνεται ανάλογα µε το αν οι ξενιστές τους είναι βακτήρια, ζώα, φυτά ή µύκητες. Οι ιοί αναπαράγονται σε καλλιέργειες κυττάρων ή σε γονιµοποιηµένα εµβρυοφόρα αυγά όρνιθας.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΙΩΝ Ως ήδη προαναφέρθηκε, οι ιοί πολλαπλασιάζονται µόνο σε ζωντανά κύτταρα. Το κύτταρο ξενιστής προσδίδει την ενέργεια, τα ένζυµα, τα νουκλεοτίδια και τα αµινοξέα για τη σύνθεση του νουκλεϊκού οξέος και των πρωτεϊνών του ιού. Ο ιός παρέχει τη γενετική πληροφορία. Ο πολλαπλασιασµός των ιών που πραγµατοποιείται ενδοκυτταρικά είναι διαφορετικός ανάλογα µε τον τύπο των ιών. Οι ιοί µε µονόκλωνα νουκλεϊκά οξέα αναπαράγονται σε λιγότερα στάδια, σε σύγκριση µε τους ιούς µε δίκλωνα νουκλεϊκά οξέα. Πολλαπλασιασµός των RNA ιών Η αναπαραγωγή γίνεται σε διαδοχικά στάδια. Προσρόφηση(absorption) Ο ιός RNA προσροφάται από ειδικούς υποδοχείς (receptor) της κυτταρικής µεµβράνης. Στη διάρκεια χάνεται το πολυπεπτίδιο νρ 4. ιείσδυση του ιού στο κύτταρο (Viropexis) Ο ιός εισέρχεται στο κύτταρο µε ένα µηχανισµό παρόµοιο της φαγοκυττάρωσης. Ακολουθεί απελευθέρωση του RNA από το πρωτεϊνικό του περίβληµα, µέσα στο κυτταρόπλασµα του κυττάρου ξενιστή. Στην περίπτωση των ιών φυτών και ζώων, ολόκληρο το νουκλεοκαψίδιο φτάνει στο κυτταρόπλασµα, ενώ όσο αφορά τους ιούς βακτηρίων µόνο το νουκλεϊκό τους οξύ φτάνει στο κυτταρόπλασµα. Ο µηχανισµός εισόδου παρουσιάζει διαφορές στους ιούς των ζώων, των φυτών και των βακτηριοφάγων. Οι ιοί των ζώων προσροφούνται απευθείας στην κυτταρική µεµβράνη του κυττάρου - ξενιστή, διότι δεν διαθέτουν ειδικούς µηχανισµούς διάτρησης του κυτταρικού τοιχώµατος, ενώ οι ιοί των φυτών και οι βακτηριοφάγοι µπορούν να διαπεράσουν το κυτταρικό τοίχωµα του ξενιστή τους.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Μεταγραφή RNA και παραγωγή αναστολέων. Το µονόκλωνο RNA του ιού χρησιµεύει και σαν αγγελιοφόρος RNA (m - RNA) και µεταφράζεται προκαλώντας παραγωγή RNA πολυµεράσης και αναστολέων. Οι αναστολείς αναστέλλουν τη σύνθεση RNA και της κυτταρικής πρωτεΐνης. Η σύνθεση θετικών (+) κλώνων RNA γίνεται τµηµατικά, και πιθανότατα, κατά τον ίδιο τρόπο γίνεται και αυτή των αρνητικών (-) κλώνων RNA. Σύνθεση πρωτεϊνών του καψιδίου. Ολόκληρο το γονιδίωµα του ιού λειτουργεί σαν mrna και σχηµατίζει ένα πολύσωµα ριβοσωµάτων. Ταυτόχρονα µε τη σύνθεση του RNA αρχίζει η σύνθεση των πρωτεϊνών του καψιδίου του ιού. Ακολουθεί παραγωγή ενός γιγαντιαίου πολυπεπτιδίου που τεµαχίζεται σε ένα πρωτεϊνικό και ένα µη πρωτεϊνικό τµήµα του καψιδίου, που υπόκειται σε περαιτέρω επεξεργασία. Από το πρωτεϊνικό τµήµα προκύπτουν οι πρωτεΐνες του καψιδίου VP0, VP1, VP3. κατά τη συναρµολόγηση του καψιδίου, η VP0 κόβεται περαιτέρω στα δύο πολυπεπτίδα VP2 και VP4. Απελευθέρωση Με την ολοκλήρωση της συναρµολόγησης του καψιδίου, έχουµε τα νέα σωµατίδια του ιού. Τα ολοκληρωµένα αυτά σωµατίδια ελευθερώνονται µε λύση κυττάρου ξενιστή και µπορούν από µόνα τους πλέον να προσβάλλουν άλλα κύτταρα. Πολλαπλασιασµός των DNA ιών Ο πολλαπλασιασµός των DNA ιών γίνεται επίσης σε διαδοχικά στάδια. Οι φάσεις προσρόφησης και διείσδυσης του ιού στο κύτταρο παραµένουν οι ίδιες, όπως και στην περίπτωση αναπαραγωγής των RNA ιών.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Σε αρκετούς DNA ιούς, το µεν γονιδίωµα αναπαράγεται στον πυρήνα, ενώ οι πρωτεΐνες συντίθενται στο κυτταρόπλασµα αρχικά και κατόπιν µεταναστεύουν στον πυρήνα όπου συναρµολογούνται τα νέα σωµατίδια. Οι ιοί που είναι σε φάκελο δεν διεισδύουν µε ιόπηξη, αλλά µε συνένωση της µεµβράνης τους µε την κυτταροπλασµατική µεµβράνη του κυττάρου ξενιστή και απελευθέρωση του νουκλεοκαψιδίου τους στο κυτταρόπλασµα. Κατά τη διείσδυση του DNA ιού, το πρωτεϊνικό του περίβληµα αποβάλλεται µε τη δράση των κυτταρικών του ενζύµων. Το DNA του ιού εισέρχεται στον πυρήνα όπου κλώνοι του µεταγράφονται σε αγγελιοφόρο mrna. Το mrna υπεισέρχεται στο σχηµατισµό ενζύµων κατάλληλων για τη βιοσύνθεσή του νέου DNA και ειδικής πρωτεΐνης του ιού µέσα στον πυρήνα. Οι λειτουργίες αυτές αναφέρονται ως τα πρώιµα στάδια του αναπαραγωγικού κύκλου των DNA ιών. Όψιµο στάδιο Στην αρχή η σύνθεση του RNA αυξάνεται για να ακολουθεί στάδιο αναστολής της κατά τη σύνθεση του ιϊκού DNA. Το mrna µεταναστεύει στο κυτταρόπλασµα, όπου µεταφράζεται. Οι πρωτεΐνες του καψιδίου επιστρέφουν πίσω στον πυρήνα όπου γίνεται η συναρµολόγηση των σωµατιδίων. Απελευθέρωση Με την ολοκλήρωση της συναρµολόγησης έχουµε τα νέα σωµατίδια του ιού, που απελευθερώνονται στο περιβάλλον κατόπιν λύσης του κυττάρου. Γενικότερα, η ανάπτυξη ενός ιού στο κύτταρο δύναται να προκαλέσει καταστροφή, του κυττάρου, µε χαρακτηριστικές κυτταροπαθολογικές αλλοιώσεις, που θα καταλήξει στο θάνατο του κυττάρου ή στη µετατροπή του σε καρκινικό κύτταρο. Ορισµένες φορές ο ιός θα µπορούσε να παραµείνει µέσα στο κύτταρο ξενιστή χωρίς να προκαλέσει εµφανή αλλαγή των λειτουργιών του.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΕΠΙ ΤΩΝ ΙΩΝ Θερµοκρασία Οι ιοί καταστρέφονται σε θέρµανση στους 50-60 0 C επί 30. Υπάρχουν όµως και οι εξαιρέσεις, όπως ο ιός της ηπατίτιδας που εµφανίζεται εξαιρετικά ανθεκτικός. Οι ιοί αντέχουν στο ψύχος και σε θερµοκρασίες κάτω από τους 0 0 C. Γι αυτό διατηρούνται στους -20 0 C αλλά και στους -80 0 C, καθώς επίσης και στη θερµοκρασία του υγρού αζώτου στους -190 0 C. Πολλοί αντέχουν στη λυοφιλοποίηση κατά την οποία αφυδατώνονται, και σε αυτή την κατάσταση διατηρούνται στους 4 0 C ή σε θερµοκρασία δωµατίου. Οι ιοί είναι σταθεροί σε τιµές ph που κυµαίνονται από ph 5.0 έως ph 9.0 Ακτινοβολία Οι ακτίνες χ, οι υπεριώδεις ακτίνες και οι ιονίζουσες ακτινοβολίες υψηλής ενέργειας αδρανοποιούν τους ιούς, αλλά σε διαφορετικές δόσεις, ανάλογα µε την πηγή ακτινοβολίας και τον τύπο του ιού. Σταθεροποίηση των ιών σε άλατα Πολλοί ιοί σταθεροποιούνται µε την προσθήκη µοριακών διαλυµάτων αλάτων και δεν χάνουν τη δραστικότητά τους αν θερµανθούν στους 50 0 C ακόµη και επί 1 ώρα. Ο µηχανισµός της διαδικασίας αυτής δεν είναι γνωστός. Ως άλατα που σταθεροποιούν τους ιούς αναφέρονται το MgCl 2, MgSO 4 και Na 2 SO 4 και η ιδιότητά τους αυτή είναι ιδιαίτερα χρήσιµη για τη συντήρηση των εµβολίων από ιούς. Χηµικές ουσίες Οι ιοί που φέρουν περίβληµα πλούσιο σε λιπίδια είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στον αιθέρα. Ορισµένες επίσης χρωστικές έχουν την ικανότητα να δεσµεύονται από το νουκλεϊκό οξύ του ιού και έτσι ο ιός γίνεται ευαίσθητος στο ορατό φως. Η αιθυλική αλκοόλη και η φορµόλη είναι δραστικές έναντι πλλών ιών. Οι ιοί χρειάζονται µεγαλύτερες συγκεντρώσεις χλωρίου για να αδρανοποιηθούν σε σύγκριση µε άλλα βακτήρια.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Αντιβιοτικά Ως γνωστό τα αντιβιοτικά δεν παρουσιάζουν καµία δράση επί των ιών, πλην της ριφαµπικίνης (rifampicin). Η ριφαµπικίνη είναι το µόνο αντιβιοτικό που αναστέλλει τις πολυµεράσες RNA και DNA των ιών. Αντιϊκές ουσίες Ουσίες οι οποίες παρεµβαίνουν στην σύνθεση του DNA και RNA, αναστέλλουν την παραγωγή των ιών. Επειδή οι ιοί αποικούν το κύτταρο ξενιστή, οι αντιϊικές αυτές ουσίες θα πρέπει να αναστέλλουν επιλεκτικά τις ιϊκές λειτουργίες χωρίς να βλάψουν το κύτταρο ξενιστή. Σε πίνακα αναφέρονται ορισµένα κοινά αντιϊκά.:
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Amantadine (Symmetrel) Methisagone (Marboran) N-Ethylisation-B-thiosemicarbajone (N-etylIBT) Purine Pyrimidine Cytosine arabinoside (Ara-C, Cytarabine) Isoquinoline (UK 235, UK 2371, Uk 2054) Guanidine 2-a-hydroxybengyl bengimidagole (HBB) Phosphonoacetic acid Triflyorothymidine 5-iodo-2 deoxuridine (IUDR, IDU) 2 amino- 1- [isopropyl sylphonyl] - 6 bengimidagole phenyl ketone oxime 9 B D arabinofuranosyl adenine (Vidarabine, ara A, adenine arabinoside) 9 [2 hydroxyethoxymethyl] gyanine, (acycloguanosine, Acyclovir) Viragole, 1- B D _ribofuranosyl 1, 2, 4 triagole carboxamide (Ribavirin) Pyromycin Cycloheximide p fluorophenylalanine Levamisole Isoprinosine Dactinomycin (Actinomycin D) Πίνακας : Αντιϊικές ενώσεις
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10 ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΠΑΡΕΜΒΟΛΗΣ (IN TERFERENCE) KAI ΙΝΤΕΡΦΕΡΟΝΗΣ (INTERFERONS) Υπάρχουν ιοί που παρεµποδίζουν in vitro και in vivo την µόλυνση από άλλους ιούς των κυττάρων ξενιστών τους. Το φαινόµενο αυτό καλείται φαινόµενο παρεµβολής (Interference). Έχουν προταθεί 2 µηχανισµοί εξήγησης της παρεµβολής. Η πρώτη θεωρία αποδέχεται ότι ο ιός που έχει προβάδισµα καταστρέφει τους υποδοχείς του κυττάρου και τον κυτταρικό µεταβολισµό του έτσι ώστε να µη µπορούν να χρησιµοποιηθούν από τον δεύτερο ιό. Η δεύτερη θεωρία παραδέχεται ότι ο ιός που εισέρχεται πρώτος προκαλεί παραγωγή της ανασταλτικής ουσίας ιντερφερόνης (interferonce), που αναστέλλει την παραγωγή του ιού που εισέρχεται µετά από αυτόν. Ως ήδη προαναφέρθηκε, οι ιντερφερόνες είναι γλυκοπρωτεϊνικές ουσίες που ανασταλούν την παραγωγή των ιών και παράγονται από ζώα ή κύτταρα καλλιέργειες όταν αυτά προσβληθούν από ιό. Οι ιντερφερόνες χρησιµοποιούνται ως αντιϊκοί παράγοντες µε έµµεσο δράση στη µετάφραση, στη µεταγραφή του ιϊκού DNA και στη συναρµολόγηση των σωµατιδίων του ιού. ΟΙ ΙΟΙ ΤΩΝ ΒΑΚΤΗΡΙΩΝ (ΒΑΚΤΗΡΙΟΦΑΓΟΙ ΦΑΓΟΙ) Οι βακτηριοφάγοι παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά το 1915 από τον Άγγλο Μικροβιολόγο Twort, που διαπίστωσε τη λύση των αποικιών Staphylococcus σε καλλιέργειες στερεού θρεπτικού υλικού. Ο δε παράγων που προκαλούσε τη λύση είχε την ικανότητα να µεταβιβασθεί από καλλιέργεια σε καλλιέργεια. Πολύ αργότερα, µε την ανακάλυψη του ηλεκτρονικού µικροσκοπίου, µελετήθηκε εµπεριστατωµένα η µορφολογία και η φυσιολογία των φάγων. Οι φάγοι παρουσιάζονται σε 6 µορφολογικούς τύπους ως ακολούθως: (Σχήµα) 1. φάγος µε κεφαλή εξάγωνο, άκαµπτο ουρά µε θήκη και δίκλωνο DNA
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11 2. φάγος µε εξάγωνο κεφαλή, εύκαµπτο ουρά χωρίς θήκη και δίκλωνο DNA, 3. φάγος µε µικρό µήκος ουράς που δεν συσπάται και δίκλωνο DNA, 4. φάγος µε συµµετρία εικοσάεδρου, χωρίς ουρά, µε µεγάλα καψοµερίδια και µονόκλωνο DNA, 5. φάγος µε εξάγωνο κεφαλή, χωρίς ουρά και µονόκλωνο RNA, 6. φάγος µε σωµατίδιο σε νηµατοειδής σχήµα και µονόκλωνο DNA. Πολλαπλασιασµός των φάγων Είναι γνωστό ότι υπάρχουν DNA και RNA φάγοι, η πρόσφυση και η έγχυση του νουκλεϊκού οξέος γίνεται µε παρόµοιο τρόπο. Η πρόσφυση αυτή γίνεται σε εξειδικευµένες θέσεις (receptors) του κυττάρου κατά τρόπο µη αναστρεπτό. Οι εξειδικευµένες αυτές θέσεις προσκόλλησης, µπορεί να είναι η εξωτερική στοιβάδα λιποπρωτεΐνης, µαστίγιο ή σµήριγγες των βακτηρίων. Επίσης οι ίδιοι φάγοι µπορούν να διαθέτουν ειδικά όργανα πρόσφυσης, όπως στην περίπτωση τη των Τ-αρτίων φάγων που φέρουν εξειδικευµένα ουριαία ινίδια (tail fiber). Πολλαπλασιασµός των DNA φάγων Όπως ήδη προαναφέρθει, οι περισσότεροι µορφολογικοί τύποι των βακτηριοφάγων φέρουν DNA. Όταν το DNA του φάγου βρεθεί στο κυτταρόπλασµα του βακτηρίου ξενιστή, αντιγράφεται από τις RNA πολυµεράσες του ξενιστή και σχηµατίζει τον αγγελιοφόρο mrna. Με τη βοήθεια των ριβοσωµάτων του ξενιστή το φαγικό mrna µεταγράφεται και σχηµατίζονται νέα ένζυµα απαραίτητα για την αντιγραφή του φαγικού DNA. Η αναπαραγωγή του φαγικού DNA πραγµατοποιείται µε µηχανισµό ανάλογο µε αυτόν του DNA των βακτηρίων. Με την δράση µια βακτηριακής DNA πολυµεράσης, οι φάγοι µε απλό έλικα DNA µετατρέπονται σε διπλό έλικα και ακολουθεί η αναπαραγωγή που σύντοµα θα διακοπεί από ένζυµα που αντιγράφοντας το διπλό έλικα θα δηµιουργήσουν συµπληρωµατικές αλυσίδες απλού τύπου που ενσωµατώνονται στους φάγους.
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12 Τέλος, η περιοχή του φάγου που δεν έχει αντιγραφεί θα χρησιµοποιηθεί σαν εκµαγείο για την σύνθεση ενός «ύστερου mrna» (late). Με τη µετάφραση των καψοµερών και ταυτόχρονα τα φαγικά µόρια DNA συµπυκνώνονται αποκτώντας πολυεδρική µορφή. Τα συµπυκνωµένα µόρια µε τα καψοµερή δηµιουργούν τα πλήρη φαγικά σωµατίδια. Με πολυµερισµό δοµικών στοιχείων ολοκληρώνεται η πρόσφυση της ουράς, για τους βακτηριοφάγους που διαθέτουν αυτό το εξάρτηµα. Πρέπει επίσης να σηµειωθεί, ότι το φαγικό DNA σχηµατίζει λυσοζύµη που υδρολύει το β-1,4 γλυσοζιδικό δεσµό των αµινοσακχάρων της πεπτιδογλυκάνης του κυτταρικού τοιχώµατος των βακτηρίων. Κατά αυτόν τον τρόπο τα ώριµα virion ελευθερώνονται στο περιβάλλον, µε λύση του βακτηρίου - ξενιστή. Η απελευθέρωση των virion στους νηµατοειδείς DNA φάγους γίνεται µε ειδικό µηχανισµό αποβολής µέσω της κυτταρικής µεµβράνης. Πολλαπλασιασµός RNA φάγων Στους RNA φάγους όταν το νουκλεϊκό τους οξύ RNA βρεθεί στο κυτταρόπλασµα του βακτηρίου, αναγνωρίζεται από τα ριβοσώµατα ως αγγελιοφόρο mrna και µεταφράζεται σε RNA πολυµεράση και άλλες φαγικές πρωτεΐνες. Με τη δράση της RNA πολυµεράσης αναπαράγεται το φαγικό RNA. Ταυτόχρονα αρχική φαγική αλυσίδα RNA µε τη δράση της πολυµεράσης σχηµατίζει µια ενδιάµεση διπλή αλυσίδα. Με τη βοήθεια πάντοτε της mrna πολυµεράσης από την ενδιάµεση διπλή αλυσίδα, συντίθενται διαδοχικά νέες αλυσίδες όµοιες της αρχικής. Οι τελευταίες αυτές αλυσίδες είτε συναρµολογούνται µε καψοµερή για τον σχηµατισµό των ώριµων virion, είτε υπεισέρχονται στο σχηµατισµό άλλων ενδιάµεσων. Ήπιοι βακτηριοφάγοι Λυσιγόνος ιδιότητα Ορισµένοι φάγοι έχουν την ιδιότητα να προσκολλώνται και να εισέρχονται στο βακτήριο χωρίς να προκαλούν τη λύση του και έτσι δηµιουργείτε µε το βακτήριο ξενιστή σχέση αρµονικής συνύπαρξης, κατά την οποία το γονιδίωµα του βακτηριοφάγου (προφάγος) αναπαράγεται
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13 ταυτόχρονα µε το βακτηριδιακό γονιδίωµα και τέλος µεταβιβάζει το φαγικό DNA στους απογόνους του. Στους απογόνους του εµφανίζονται φαινόµενα καταστολής σε µεγάλο τµήµα των γονιδίων του βακτηριοφάγου. Αν για κάποιους λόγους τα φαινόµενα καταστολής αρθούν, ο βακτηριοφάγος θα αναπαραχθεί ως επεξηγήθηκε ανωτέρω και θα προκαλέσει τη λύση του βακτηριακού κυττάρου ξενιστή. Η αρµονική αυτή σχέση συνύπαρξης ονοµάζεται λυσιγόνος σχέση (lysogeny), τα βακτήρια ξενιστές ονοµάζονται λυσιγόνα βακτήρια, και οι φάγοι που δηµιουργούν τέτοιες σχέσεις ονοµάζονται ήπιοι φάγοι (temperate). Η δηµιουργία της άνω σχέσης µπορεί να προσδώσει στο βακτήριο ωφέλιµες ή βλαβερές ιδιότητες. Ως παράδειγµα, σε είδη Salmonella αλλοιώνεται η σύνθεση του κυτταρικού τοιχώµατος και µεταβάλλονται οι αντιγονικές τους αντιδράσεις. Επίσης πιστεύεται ότι το Clostridium botulinum παράγει την ισχυρή θανατηφόρο του τοξίνη µόνον όταν έχει µολυνθεί από ήπιο βακτηριοφάγο. Η απόκτηση αυτή νέων χαρακτηριστικών ιδιοτήτων ονοµάζεται λυσιγόνος µετατροπή (lysogenic of phage conversion).