15431

Вирусы, их структура. Вирусы бактерий – фаги. Фаги вирулентные и умеренные, их взаимодействие с бактериальной клеткой

Конспект урока

Медицина и ветеринария

ЗАНЯТИЕ 6 ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Вирусы их структура. Вирусы бактерий фаги. Фаги вирулентные и умеренные их взаимодействие с бактериальной клеткой. Изменчивость микроорганизмов. Фенотипическая и генотипическая изменчивость. УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить строение вирус...

Русский

2013-06-13

35.5 KB

18 чел.

ЗАНЯТИЕ 6

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Вирусы, их структура. Вирусы бактерий – фаги. Фаги вирулентные и умеренные, их взаимодействие с бактериальной клеткой. Изменчивость микроорганизмов. Фенотипическая и генотипическая изменчивость.

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить строение вирусов и бактериофагов. Изучить различия между фагами вирулентными и умеренными, их взаимодействие с бактериальной клеткой. Познакомиться с фенотипической и генотипической изменчивостью микроорганизмов.

ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ:

1. Изучить структуру вирусов и бактериофагов.

2. Изучить различия между фагами вирулентными и умеренными, их взаимодействие с бактериальной клеткой.

3. Познакомиться с фенотипической и генотипической изменчивостью микроорганизмов.

Структура вирусов

Вирусы – это микроорганизмы, не имеющие клеточного строения, проходящие через бактериальный фильтр и не способные к росту вне живых клеток. Элементарной сформировавшейся вирусной частицей является вирион.

Морфологию вирусов изучают с помощью электронной микроскопии, так как их размеры малы (18 - 400 нм) и сравнимы с толщиной оболочки бактерий.

Форма вирионов может быть различной:

- палочковидной (вирус табачной мозаики);

- пулевидной (вирус бешенства);

- сферической (герпесвирусы, ВИЧ);

- нитевидной (филовирусы);

- овальной (вирус оспы);

- в виде сперматозоида (многие вирусы бактерий - бактериофаги).

Химический состав всех вирусов представлен белками и нуклеиновыми кислотами (ДНК или РНК). Вирусы средних и крупных размеров содержат также липиды, углеводы. Белки составляют от 49,1 до 89%, нуклеиновые кислоты - от 3,5 до 40% всей массы вирусов.

Вирусы состоят из центральной части - нуклеоида (генома) и белковой оболочки – капсида. Нуклеоид - это генетический аппарат вирусов, представленный РНК или ДНК. Поэтому выделяют РНК-содержащие вирусы и ДНК-содержащие вирусы. Различают просто устроенные вирусы и сложно устроенные вирусы. У просто устроенных вирусов нуклеиновая кислота окружена капсидом, образуя нуклеокапсид. Сложно устроенные вирусы кроме нуклеокапсида имеют суперкапсид - дополнительную оболочку. Суперкапсид состоит из двойного слоя липидов и специфических вирусных белков. Суперкапсид выполняет функции защиты генома, прикрепления к восприимчивой клетке и проникновения в ее цитоплазму, а также определяет многие свойства вирусов: гемагглютинацию, гемадсорбцию, слияние клеток, чувствительность к повреждающим факторам и др.

Под оболочкой некоторых вирусов находится матриксный М-белок. Это белок располагается между  суперкапсидом и нуклеокапсидом.

Вирусные белки делятся на структурные и неструктурные. Структурными называются белки, входящие в состав зрелых внеклеточных вирионов. Неструктурные белки – это белки, кодируемые вирусным геномом, но не входящие в состав вириона. Они участвуют в репродукции вирусов внутри инфицированной клетки.

По признаку симметрии капсида вирусы делятся на 3 группы:

I группа - вирусы, имеющие спиральный тип симметрии. Этот тип симметрии характерен для вирусов крупных размеров (рабдовирусы, вирусы гриппа, парагриппа, коронавирусы). Капсиды их состоят из капсомеров, уложенных в спирали одинакового диаметра. Витки спирали тесно прилегают друг к другу, образуя трубочку. При этом укладка спиралей определяет форму вирусных частиц (палочковидная, пулевидная или нитевидная форма).

II группа - вирусы, имеющие кубический тип симметрии. Вирусы, имеющие кубическую симметрию, называют сферическими. Такой тип симметрии имеют аденовирусы, пикорнавирусы (вирусы герпеса, ящура, полиомиелита).

III группа - вирусы, имеющие комбинированный тип симметрии. Такой тип симметрии характерен для бактериальных вирусов (бактериофагов). Например, у Т-чётных бактериофагов головка имеет форму многогранника (кубическая симметрия), а хвостовой отросток – форму спирали (спиральная симметрия).

Бактериофаги

Бактериофаги - это вирусы бактерий.

Морфология.

Выделяют 5 основных типов бактериофагов в зависимости от типа нуклеиновых кислот (ДНК-содержащие и РНК-содержащие фаги), строения, типа симметрии:

  1.  Нитевидные ДНК-содержащие фаги, которые лизируют клетки бактерий, несущих F-плазмиду.
  2.  Фаги с аналогом отростка.
  3.  Фаги с коротким отростком.
  4.  Фаги с несокращающимся чехлом.
  5.  ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластиной. Их строение:
  6.  Головка фагов имеет кубический тип симметрии,  состоит из белковой оболочки, построенной из отдельных субъединиц и заключенного в ней ДНКового генома, размеры головки около 100нм. Геном фагов образован спирально упакованной двойной нитью ДНК.
  7.  Отросток (хвост) фагов имеет длину около 100 нм, включает полый стержень, сконструированный по типу спиральной симметрии и сократительный чехол. В дистальном отделе стержня расположена 6-угольная базальная пластина с 6-ю шипами и 6-ю отростками (фибриллами). У некоторых фагов в дистальной части отростка находится фермент лизоцим, растворяющий клеточную стенку бактерии.

По сравнению с вирусами человека бактериофаги более устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям. Они хорошо переносят высокие температур (50-60 0С), действие дезинфицирующих средств, УФ-облучение в низких дозах.

Взаимодействие с бактериальной клеткой

Строго специфично, т.е. бактериофаги способны инфицировать бактерии только определенного вида. Происходит в несколько этапов.

  1.  Адсорбция на бактериальной клетке происходит за счет наличия на ее поверхности специфических рецепторов для бактериофага. На бактериях, лишенных клеточной стенки, адсорбция не происходит.
  2.  Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага). После адсорбции происходит расщепление фрагмента клеточной стенки лизоцимом, который содержится в капсиде фага. Чехол сокращается и вирусная ДНК впрыскивается в цитоплазму. Фаговая частица в клетку не проникает.
  3.  Репродукция фага. Происходит в 3 этапа: 1) синтез фаговых белков, 2) репликация нуклеиновых кислот, и синтез белков, 3)сборка фага.

Бактериофаги подразделяются на вирулентные и умеренные.

Вирулентные бактериофаги имеют непрерывный цикл репродукции. Через 30 минут от момента инфицирования в бактериальной клетке образуется около 100 вирусных частиц, происходит лизис клетки и фаговое потомство выходит в окужающую среду.

ДНК умеренных бактериофагов после попадания в цитоплазму способна встраиваться (интегрироваться) в геном бактериальной клетки и существовать в форме профага неопределенно долго, не проявляя активности (интегративная форма инфекции). В результате делений все потомство инфицированной клетки несет в своем геноме профаг. Явление встраивания фаговой ДНК в бактериальный геном называется лизогенией, а зараженная умеренным фагом бактериальная культура называется лизогенной культурой.

Под влиянием некоторых физических (ультрафиолетовое облучение) или химических факторов может происходить активация умеренного фага. Активация сопровождается синтезом фаговой иРНК, ДНК и белков с последующей сборкой дочерних фаговых частиц, лизисом бактериальной клетки и выходом фагового потомства в окружающую среду.

Умеренные фаги в своем геноме могут содержать гены сильных экзотоксинов, поэтому инфицированная такими фагами бактериальная клетка приобретает способность синтезировать токсин и становится патогенной (дифтерийная палочка). Появление у бактерий новых признаков в результате инфицирования умеренным фагом называется лизогенной (фаговой) конверсией..

Практическое применение бактериофагов.

  1.  Эпидемиологические наблюдения – определение количества бактериофагов в водоемах позволяет оценить наличие патогенных бактерий.
  2.  Применение с лечебной и профилактической целью. Используют дизентерийные, сальмонеллезные, стафилококковые, коли-протейные, холерные бактериофаги.
  3.  Применение с диагностической целью. Бактериофагам свойственна строгая видовая специфичность, то есть способность инфицировать бактериальные клетки определенного вида. Некоторые бактериофаги обладают штаммовой специфичностью, то есть способны инфицировать только определенные штаммы (фаговары) бактерий внутри вида. Это свойство бактериофагов используется в диагностике для определения принадлежности выделенного штамма бактерий к тому или иному биовару (фаготипирование).

Изменчивость микроорганизмов

Генотип - вся совокупность имеющихся у организма генов.

Фенотип - совокупность реализованных (внешних) генетически закрепленных признаков, т.е. индивидуальное  проявление генотипа. При изменении условий существования фенотип бактерий может изменяться при сохранении генотипа.

Изменчивость у бактерий может быть фенотипической (ненаследуемой) и генотипической (передаваемой по наследству).

Фенотипической изменчивостью называют временные, ненаследуемые изменения признаков, возникающие в ответ на изменившиеся условия окружающей среды. После устранения причины, вызвавшей изменение признака бактерии возвращаются к исходному фенотипу.

Генотипическая изменчивость подразделяется на мутации и рекомбинации. 

Мутации - скачкообразные изменения наследственного признака. Могут быть спонтанные и индуцированные, генные (изменения одного гена) и хромосомные (изменения двух или более двух участков хромосомы).

Рекомбинации - изменчивость, связанная с переносом генетической информации от одной бактерии (донора) другой (реципиенту). Генетические рекомбинации могут осуществляться путем трансформации, трансдукции или конъюгации.

1.Трансформация – непосредственный захват, поглощение и встраивание в свой геном бактерией реципиентом фрагментов  ДНК погибших бактерий из питательной среды.

2.Трансдукция - перенос генетического материала от бактерии донора к бактерии реципиенту умеренными фагами.

3.Конъюгация - перенос генетического материала от  донора реципиенту с помощью  плазмид.

Плазмиды - внехромосомные молекулы ДНК наделяющие бактерии дополнительными полезными свойствами. Плазмиды могут встраиваться в хромосому бактерий - интегративные плазмиды или находиться в виде отдельной структуры в цитоплазме - автономные плазмиды.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25182. Cимволізм культури. Сутність символу 28 KB
  Зміст поняття символу розкривається через суміжні до нього поняття знаку і образу. Усвідомлення сутності символу неможливе без співвіднесення його з образом. Образ не є уявленням він скоріше предмет уявлення. Будьякий смисл є образом і будьякий образ є хоча б певною мірою символом.
25183. Буття-в-собі і буття-для-себе в параці Ж.-П.Сартра Буття і ніщо 26.5 KB
  Буттявсобі і буттядлясебе в параці Ж.Сартра Буття і ніщо. Буття не створене ніким і нічим воно просто є воно не активне не пасивне не імманенте. Буття є те що воно є це позитивність неповязана з часом.
25184. Філософські школи античності 30.5 KB
  Філософські школи античності Немає філософії взагалі існують її конкретні історичні прояви. Усю 1200 річну історію античної філософії можна розбити на 3 етапи: класика або еллінська філософія еліністична філософія та філософія доби Римської імперії. Рання класика або натурфілософія початковий період філософії. До філософії можна прийти лише знаючи математику.
25185. Основні засади ФІ Гегеля та Канта 34.5 KB
  Історія людства в своїй цілісності стає об'єктом теоретичної реконструкції та аналізу в творчості Канта а своє логічне завершення ці пошуки знаходять в філософії історії Геґеля. Найхарактернішою ознакою німецької класичної філософії є визнання субстанційності історії. Продовжуючи просвітницьку традицію Кант та Геґель постулювали як засадничу основу історичного процесу розум раціональне впорядкування історії. ФІ на відміну від емпіричних описових досліджень історії має представити всесвітню історію як систему...
25186. Методи теоретичного пізнання 30 KB
  Теоретичне пізнання це пізнання яке ґрунтується на споглядальному відношенні до дійсності тобто має чисто інтелектуальний характер. До загальних методів теоретичного пізнання відносять аналіз та синтез. Третім загальнонауковим методом теоретичного пізнання є ідеалізація.
25188. М.Шелер. Положення людини в космосі 30.5 KB
  Положення людини в космосі М. Причини: відсутність єдиної ідеї людини спеціальні науки психологія соціологія біологія і ін. зосереджуючись на окремих проявах людської життєдіяльності скоріше приховують сутність людини ніж розкривають. Двозначність поняття людини: 1.
25189. Сутність матеріалістичного розуміння історії 28 KB
  зору його внутрішньої структури; з т. зору процесу в якому задіяний: його історичних складових і звязків; з т. зору закономірностей його розвитку переходу одного його історичного стану в інший.
25190. Р.Рорті про походження ы засади теорії пізнання (Філософія і дзеркало природи) 37.5 KB
  Оба эти допущения по Рорти вовсе не являются неизбежными для философии; при этом первое из них берет своё начало ещё в античности прежде всего в платонизме а второе представляет собой специфический продукт философии Нового времени начиная с Декарта. Соответственно отказ от этого допущения позволяет Рорти деконструировать образ Зеркала Природы а это в свою очередь ведет к опровержению исходного взгляда на философию как на гарант добывания человеком объективной истины о себе и мире. Эпистемология теория познания с точки...