How big is Bakteriyofaj?

Bakteriyofaj ya da kısaca faj, bakterileri enfekte eden bir virüstür; adı Yunanca “yiyip yutmak” anlamındaki sözcükten gelir. Bu sitedeki resim, Escherichia coli bakterisini enfekte eden bir virüs olan T4 biçimindeki bir faj gösteriyor. T4, başının tepesinden kuyruğunun ucuna kadar yaklaşık 260 nanometre uzunluğundadır. Bir nanometre bir metrenin milyarda biridir.

Boyut

Virüsler çeşitli biçimlerde olur; T4 gibi fajlar ise biyologların karmaşık biçim dediği yapıya sahiptir. Bu fajların virüsün DNA’sını taşıyan bir başı, bir kuyruğu ve bakteriye tutunan lifleri vardır. T4, virüslerin ve hücrelerin nasıl işlediğini incelemek için uzun zamandır model olarak kullanılıyor ve çok ayrıntılı biçimde ölçülmüştür.

T4’ün başı uzamış, 20 yüzlü bir biçimdedir; 120 nanometre uzunluğunda ve 86 nanometre genişliğindedir. Başın içinde yaklaşık 171.000 baz çifti uzunluğunda tek bir DNA molekülü bulunur; baz çifti, DNA merdiveninin bir basamağıdır. Başın altındaki kuyruk yaklaşık 140 nanometre uzunluğundadır. Kuyruğun dış kılıfı 92,5 nanometre uzunluğunda ve 24 nanometre genişliğindedir; kılıf, yaklaşık 52 nanometre genişliğinde altıgen biçimli bir taban plakasıyla biter.

Her biri bir eklemden bükülen altı uzun kuyruk lifi, taban plakasından bacaklar gibi dışarı doğru açılır. Her lif yaklaşık 144–160 nanometre uzunluğundadır; yani kuyruğun kendisinden biraz daha uzundur.

Boyut karşılaştırmaları

T4’ün enfekte ettiği E. coli bakterisi yaklaşık 2 mikrometre uzunluğunda ve 1 mikrometre genişliğindedir; yani T4’ün yaklaşık sekiz katı uzunluğundadır. Bir mikrometre, bir milimetrenin binde biridir.
T4, 1,7 metre boyunda bir insanın büyüklüğüne büyütülse, bir E. coli hücresi yaklaşık 13 metre uzunluğunda ve 6,5 metre genişliğinde olurdu.
Uç uca dizilen yaklaşık 300–400 T4 fajı, bir insan saçının kalınlığını baştan başa kaplardı. Bu kalınlık 80–100 mikrometredir.
T4’ün başı, sıradan bir ışık mikroskobunun gösterebildiği en ince ayrıntının, yani yaklaşık 200 nanometre olan optik mikroskopların sınırının yarısından daha dardır. Fajların fotoğrafları bunun yerine elektron mikroskoplarıyla çekilir.
T4’ün uzunluğu, bir HIV parçacığının genişliğinin yaklaşık 1,8 katıdır. Çapı yaklaşık 750 nanometre olan bir Mimivirüs parçacığı, T4’ün uzunluğunun neredeyse üç katıdır.

Bir faj bakteriyi nasıl enfekte eder

Faj önce bir bakterinin yüzeyindeki belirli moleküllere tutunur. Çoğu faj yalnızca tek bir bakteri türünü, hatta yalnızca tek bir suşu enfekte edebilir. Ardından T4’ün kuyruk kılıfı kasılır ve enjektör iğnesi gibi davranarak virüsün DNA’sını hücre duvarından içeri enjekte eder. Baş ve fajın geri kalanı dışarıda kalır.

İçeride fajın genleri hücrenin denetimini ele geçirir ve hücre yeni fajların parçalarını yapmaya başlar. Yeni fajlar bir araya getirilir; hücre patlayarak açılır ve fajları dışarı bırakır, fajlar da başka hücreleri enfekte eder. Enfekte olmuş bir hücre, T4 gibi yaklaşık 100–300 faj salar.

Tıpta fajlar

Her faj yalnızca belirli bakterilere saldırdığı için doktorlar bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek için fajları kullanabilir. Buna faj tedavisi denir. Fajlar 20. yüzyılın başında keşfedildi. Daha sonra penisilinin ve diğer antibiyotiklerin keşfi, çoğu ülkenin faj tedavisini bırakmasına yol açtı; ama eski Sovyetler Birliği ve Doğu Avrupa’daki birkaç ülke faj tedavisini kullanmayı sürdürdü.

Fajların antibiyotiklere göre bir üstünlüğü vardır: yalnızca hedefledikleri bakterileri öldürürler; antibiyotikler ise vücuttaki yararlı bakterileri de öldürür. 2016 tarihli bir mikrobiyoloji ders kitabı, faj tedavisine duyulan ilginin yeniden canlandığını belirtiyor; çünkü giderek daha fazla bakteri antibiyotiklere direnç gösteriyor.