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

17 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

81493. Основные источники аммиака в организме. Роль глутамата в обезвреживании и транспорте аммиака. Глутамин как донор амидной группы при синтезе ряда соединений 184.57 KB
  Роль глутамата в обезвреживании и транспорте аммиака. Основные источники аммиака Источник Процесс Ферменты Локализация процесса Аминокислоты Непрямое дезаминирование основной путь дезаминирования аминокислот Аминотрансферазы ПФ Глутаматдегидрогеназа ND Все ткани Окислительное дезаминирование глутамата Глутаматдегидрогеназа ND Все ткани Неокислительное дезаминирование Гис Сер Тре ГистидазаСерин треониндегидратазы ПФ Преимущественно печень Окислительное дезаминирование аминокислот малозначимый путь дезаминирования Оксидаза...
81495. Биосинтез мочевины. Связь орнитинового цикла с ЦТК. Происхождение атомов азота мочевины. Нарушения синтеза и выведения мочевины. Гипераммонемии 382.01 KB
  Мочевина - основной конечный продукт азотистого обмена, в составе которого из организма выделяется до 90% всего выводимого азота. Экскреция мочевины в норме составляет 25 г/сут. При повышении количества потребляемых с пищей белков экскреция мочевины увеличивается.
81496. Обмен безазотистого остатка аминокислот. Гликогенные и кетогенные аминокислоты. Синтез глюкозы из аминокислот. Синтез аминокислот из глюкозы 162.72 KB
  В ходе катаболизма аминокислот происходит отщепление аминогруппы и выделение аммиака. Другим продуктом дезаминирования аминокислот служит их безазотистый остаток в виде α-кетокислот. Катаболизм аминокислот происходит практически постоянно. За сутки в норме в организме человека распадается примерно 100 г аминокислот, и такое же количество должно поступать в составе белков пищи.
81497. Трансметилирование. Метионин и S-аденозилметионин. Синтез креатина, адреналина и фосфатидилхолинов 166.74 KB
  Метальная группа метионина мобильный одноуглеродный фрагмент используемый для синтеза ряда соединений. Перенос метильной группы метионина на соответствующий акцептор называют реакцией трансметилирования имеющей важное метаболическое значение. Метальная группа в молекуле метионина прочно связана с атомом серы поэтому непосредственным донором этого одноутлеродного фрагмента служит активная форма аминокислоты. Реакция активация метионина Активной формой метионина является Sаденозилметионин SM сульфониевая форма аминокислоты...
81498. Метилирование ДНК. Представление о метилировании чужеродных и лекарственных соединений 108.02 KB
  Метилирование ДНК это модификация молекулы ДНК без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК что можно рассматривать как часть эпигенетическойсоставляющей генома. Метилирование ДНК заключается в присоединении метильной группы к цитозину в позиции С5 цитозинового кольца. У человека за процесс метилирования ДНК отвечают три фермента называемые ДНКметилтрансферазами 1 3 и 3b DNMT1 DNMT3 DNMT3b соответственно.
81499. Источники и образование одноуглеродных групп. Тетрагидрофолиевая кислота и цианкобаламин и их роль в процессах трансметилирования 168.87 KB
  Образование и использование одноуглеродных фрагментов. Ещё один источник формального и формиминофрагментов гистидин. Все образующиеся производные Н4фолата играют роль промежуточных переносчиков и служат донорами одноуглеродных фрагментов при синтезе некоторых соединений: пуриновых оснований и тимидиловой кислоты необходимых для синтеза ДНК и РНК регенерации метионина синтезе различных формиминопроизводных формиминоглицина и т. Перенос одноуглеродных фрагментов к акцептору необходим не только для синтеза ряда соединений но и для...
81500. Антивитамины фолиевой кислоты. Механизм действия сульфаниламидных препаратов 104.02 KB
  В медицинской практике в частности в онкологии нашли применение некоторые синтетические аналоги антагонисты фолиевой кислоты. Аминоптерин является наиболее активным цитостатикомантагонистом фолиевой кислоты; отличается высокой токсичностью вследствие чего показан лишь при тяжёлых формах псориаза. ПАБК необходима микроорганизмам для синтеза фолиевой кислоты которая превращается в фолиниевую кислоту участвующую в синтезе нуклеиновых кислот.
81501. Обмен фенилаланина и тирозина. Фенилкетонурия; биохимический дефект, проявление болезни, методы предупреждения, диагностика и лечение 261.77 KB
  Тирозин условно заменимая аминокислота поскольку образуется из фенилаланина. Метаболизм феиилаланина Основное количество фенилаланина расходуется по 2 путям: включается в белки; превращается в тирозин. Превращение фенилаланина в тирозин прежде всего необходимо для удаления избытка фенилаланина так как высокие концентрации его токсичны для клеток.