Bakteriophagen

Definition

• Unter Bakteriophagen (auch kurz Phagen genannt) versteht man Viren, die sich in ihrer Lebensweise auf Bakterien fixiert haben. 

Bemerkungen

• Bakteriophagen können nur Bakterien befallen und sich in ihnen vermehren. Tierische oder pflanzliche Zellen werden nicht infiziert.

Morphologie

• Ein Bakteriophage besteht aus einer Eiweißhülle (Kopf, Schwanz und Endplatte mit Schwanzfasern) und einem im Inneren des Kopfes befindlichen DNA- oder RNA-Faden (Erbanlage des Phagen). 
• Der Kopf hat einen Durchmesser von etwa 25 – 95 nm, der Schwanz ist 15 – 150 nm lang. 
• Man unterscheidet je nach vorhandener Erbsubstanz zwischen DNA- und RNA-Phagen. 
• Auch ihr Aussehen kann sehr unterschiedlich sein: Die Köpfe können polyedrisch oder kugelig aussehen, der Schwanz kann kurz oder lang sein. 

• Da das Wirtsspektrum der Phagen meist auf eine Bakterienart beschränkt ist, spricht man z.B. von Samonellophagen, Staphyllophagen u.a. 
• Das Wirtsspektrum ist aber auch innerhalb einer Bakterienart unterschiedlich.

Vermehrung

• Der Phage setzt sich mit seiner Endplatte auf einen bestimmten und dazu passenden Rezeptor in der Bakterienzellwand (Adsorptionsphase). 
• Danach wird mit Hilfe des wie eine Injektionsspritze fungierenden Schwanzteiles DNA oder RNA aus dem Köpfchen in das Bakterieninnere hineingeschossen (Penetrationsphase), während die Phagenhülle außerhalb des Bakteriums verbleibt. 
• Ist die Phage aktiv (virulenter Phage), schließt sich die intrazelluläre Vermehrungsphase an:
  • Die eingedrungene Erbsubstanz des Phagen zwingt die Enzymsysteme des Bakteriums dazu, neue Phagenpartikel herzustellen. 
  • Hüllenteile und Erbsubstanz werden zuerst getrennt produziert und erst dann zusammengebaut. 
  • Aus einem eingedrungenen Phagen entstehen somit rund 100 - 300 neue Phagen. 
  • Abschließend bewirken die neugebildeten Phagen, dass die Bakterienzelle von innen aus aufgelöst und die Phagen freigesetzt werden (Ausschleusephase).
• Ist der in ein Bakterium eingedrungene Phage nicht aktiv (temperierter oder abgeschwächter Phage), schließt sich der Penetrationsphase keine Vermehrungsphase an. 
  • Die Phagen-DNA (Prophage) wird vielmehr in die chromosomale DNA des Bakteriums integriert und so an die Bakterientochterzelle weitervererbt. 
  • Ein Bakterium, dass Prophagen in seinem Chromosom besitzt, nennt man lysogen.  
  • Dieser lysogene Zustand kann nun länger bestehen bleiben, es kann aber auch passieren (besonders auf äußere Reize durch bestimmte Chemikalien oder UV-Strahlung hin), dass der Prophage sich von der Bakterien-DNA wieder loslöst und sich dann weiter wie ein virulenter Phage verhält (d.h. es werden neue Phagen gebildet). 
  • Da im lysogenen Zustand Eigenschaften, die von der Prophagen-DNA kontrolliert werden, sozusagen Merkmale des Bakteriums selbst werden, ist dieser Vorgang für die Verbreitung bestimmter Bakterienmerkmale, wie z.B. Antibiotikaresistenzen, bedeutsam.