Курс лекций по микробиологии

3) трансформация; 

4) трансдукция. 

Конъюгация –  обмен генетической информацией  при непосредственном контакте донора и реципиента. Наиболее высокая частота  передачи у плазмид, при этом плазмиды могут иметь разных хозяев. После образования между донором и реципиентом конъюгационного мостика одна нить ДНК-донора поступает по нему в клетку-реципиент. Чем дольше этот контакт, тем большая часть донорской ДНК может быть передана реципиенту. 

Слияние протопластов – механизм обмена генетической информацией  при непосредственном контакте участков цитоплазматической мембраны у бактерий, лишенных клеточной стенки. 

Трансформация –  передача генетической информации в  виде изолированных фрагментов ДНК  при нахождении реципиентной клетки в среде, содержащей ДНК-донора. Для трансдукции необходимо особое физиологическое состояние клетки-реципиента – компетентность. Это состояние присуще активно делящимся клеткам, в которых идут процессы репликации собственных нуклеиновых кислот. В таких клетках действует фактор компетенции – это белок, который вызывает повышение проницаемости клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, поэтому фрагмент ДНК может проникать в такую клетку. 

Трансдукция – это  передача генетической информации между  бактериальными клетками с помощью  умеренных трансдуцирующих фагов. Трансдуцирующие фаги могут переносить один ген или более. 

Трансдукция бывает: 

1) специфической (переносится всегда один и тот же ген, трансдуцирующий фаг всегда располагается в одном и том же месте); 

2) неспецифической (передаются разные гены, локализация трансдуцирующего фага непостоянна).

3. Бактериофаги 

Бактериофаги (фаги) – это вирусы, поражающие клетки бактерий. Они не имеют клеточной  структуры, неспособны сами синтезировать  нуклеиновые кислоты и белки, поэтому являются облигатными внутриклеточными паразитами. 

Вирионы фагов состоят  из головки, содержащей нуклеиновую  кислоту вируса, и отростка. 

Нуклеокапсид головки фага имеет кубический тип симметрии, а отросток – спиральный тип, т. е. бактериофаги имеют смешанный тип симметрии. 

Фаги могут существовать в двух формах: 

1) внутриклеточной  (это профаг, чистая ДНК); 

2) внеклеточной (это вирион). 

Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические и типоспецифические антигены. 

Различают два типа взаимодействия фага с клеткой: 

1) литический (продуктивная вирусная инфекция). Это тип взаимодействия, при котором происходит репродукция вируса в бактериальной клетке. Она при этом погибает. Вначале происходит адсорбция фагов на клеточной стенке. Затем следует фаза проникновения. В месте адсорбции фага действует лизоцим, и за счет сократительных белков хвостовой части в клетку впрыскивается нуклеиновая кислота фага. Далее следует средний период, в течение которого подавляется синтез клеточных компонентов и осуществляется дисконъюнктивный способ репродукции фага. При этом в области нуклеоида синтезируется нуклеиновая кислота фага, а затем на рибосомах осуществляется синтез белка. Фаги, обладающие литическим типом взаимодействия, называют вирулентными. 

В заключительный период в результате самосборки белки укладываются вокруг нуклеиновой кислоты и образуются новые частицы фагов. Они выходят из клетки, разрывая ее клеточную стенку, т. е. происходит лизис бактерии; 

2) лизогенный. Это  умеренные фаги. При проникновении  нуклеиновой кислоты в клетку  идет интеграция ее в геном  клетки, наблюдается длительное  сожительство фага с клеткой  без ее гибели. При изменении  внешних условий могут происходить  выход фага из интегрированной  формы и развитие продуктивной  вирусной инфекции. 

Клетка, содержащая профаг в геноме, называется лизогенной и отличается от исходной наличием дополнительной генетической информации за счет генов профага. Это явление лизогенной конверсии. 

По признаку специфичности  выделяют: 

1) поливалентные  фаги (лизируют культуры одного семейства или рода бактерий); 

2) моновалентные (лизируют культуры только одного вида бактерий); 

3) типовые (способны  вызывать лизис только определенных  типов (вариантов) бактериальной  культуры внутри вида бактерий). 

Фаги могут применяться  в качестве диагностических препаратов для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологического  исследования. Однако чаще их применяют  для лечения и профилактики некоторых  инфекционных заболеваний.

ЛЕКЦИЯ № 5. Общая  вирусология

1. Морфология и  структура вирусов 

Вирусы – микроорганизмы, составляющие царство Vira. 

Отличительные признаки: 

1) содержат лишь  один тип нуклеиновой кислоты  (РНК или ДНК); 

2) не имеют собственных  белоксинтезирующих и энергетических  систем; 

3) не имеют клеточной  организации; 

4) обладают дизъюнктивным  (разобщенным) способом репродукции  (синтез белков и нуклеиновых  кислот происходит в разных  местах и в разное время); 

5) облигатный паразитизм  вирусов реализуется на генетическом  уровне; 

6) вирусы проходят  через бактериальные фильтры. 

Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной (вириона) и внутриклеточной (вируса). 

По форме вирионы  могут быть: 

1) округлыми; 

2) палочковидными; 

3) в виде правильных  многоугольников; 

4) нитевидными и  др. 

Размеры их колеблются от 15–18 до 300–400 нм. 

В центре вириона  – вирусная нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой – капсидом, который имеет строго упорядоченную структуру. Капсидная оболочка построена из капсомеров. Нуклеиновая кислота и капсидная оболочка составляют нуклеокапсид. 

Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов покрыт внешней оболочкой – суперкапсидом, которая может включать в себя множество функционально различных липидных, белковых, углеводных структур. 

Строение ДНК– и РНК-вирусов принципиально не отличается от НК других микроорганизмов. У некоторых вирусов в ДНК встречается урацил. 

ДНК может быть: 

1) двухцепочечной; 

2) одноцепочечной; 

3) кольцевой; 

4) двухцепочечной, но с одной более короткой цепью; 

5) двухцепочечной, но с одной непрерывной, а с другой фрагментированной цепями. 

РНК может быть: 

1) однонитевой; 

2) линейной двухнитевой; 

3) линейной фрагментированной; 

4) кольцевой; 

5) содержащей две одинаковые однонитевые РНК. 

Вирусные белки  подразделяют на: 

1) геномные – нуклеопротеиды. Обеспечивают репликацию вирусных  нуклеиновых кислот и процессы  репродукции вируса. Это ферменты, за счет которых происходит  увеличение количества копий  материнской молекулы, или белки,  с помощью которых на матрице  нуклеиновой кислоты синтезируются  молекулы, обеспечивающие реализацию  генетической информации; 

2) белки капсидной оболочки – простые белки, обладающие способностью к самосборке. Они складываются в геометрически правильные структуры, в которых различают несколько типов симметрии: спиральный, кубический (образуют правильные многоугольники, число граней строго постоянно) или смешанный; 

3) белки суперкапсидной оболочки – это сложные белки, разнообразные по функции. За счет них происходит взаимодействие вирусов с чувствительной клеткой. Выполняют защитную и рецепторную функции. 

Среди белков суперкапсидной оболочки выделяют: 

а) якорные белки (одним концом они располагаются  на поверхности, а другим уходят в  глубину; обеспечивают контакт вириона  с клеткой); 

б) ферменты (могут  разрушать мембраны); 

в) гемагглютинины (вызывают гемагглютинацию); 

г) элементы клетки хозяина.

2. Взаимодействие  вирусов с клеткой хозяина 

Взаимодействие идет в единой биологической системе  на генетическом уровне. 

Существует четыре типа взаимодействия: 

1) продуктивная вирусная  инфекция (взаимодействие, в результате  которого происходит репродукция  вируса, а клетки погибают); 

2) абортивная вирусная  инфекция (взаимодействие, при котором  репродукции вируса не происходит, а клетка восстанавливает нарушенную  функцию); 

3) латентная вирусная  инфекция (идет репродукция вируса, а клетка сохраняет свою функциональную  активность); 

4) вирус-индуцированная трансформация (взаимодействие, при котором клетка, инфицированная вирусом, приобретает новые, ранее не присущие ей свойства). 

После адсорбции  вирионы проникают внутрь путем  эндоцитоза (виропексиса) или в результате слияния вирусной и клеточной мембран. Образующиеся вакуоли, содержащие целые вирионы или их внутренние компоненты, попадают в лизосомы, в которых осуществляется депротеинизация, т. е. «раздевание» вируса, в результате чего вирусные белки разрушаются. Освобожденные от белков нуклеиновые кислоты вирусов проникают по клеточным каналам в ядро клетки или остаются в цитоплазме. 

Нуклеиновые кислоты  вирусов реализуют генетическую программу по созданию вирусного  потомства и определяют наследственные свойства вирусов. С помощью специальных  ферментов (полимераз) снимаются копии  с родительской нуклеиновой кислоты (происходит репликация), а также  синтезируются информационные РНК, которые соединяются с рибосомами и осуществляют синтез дочерних вирусных белков (трансляцию). 

После того как в  зараженной клетке накопится достаточное  количество компонентов вируса, начинается сборка вирионов потомства. Процесс  этот происходит обычно вблизи клеточных  мембран, которые иногда принимают  в нем непосредственное участие. В составе вновь образованных вирионов часто обнаруживаются вещества, характерные для клетки, в которой  размножается вирус. В таких случаях  заключительный этап формирования вирионов представляет собой обволакивание  их слоем клеточной мембраны. 

Последним этапом взаимодействия вирусов с клетками является выход  или освобождение из клетки дочерних вирусных частиц. Простые вирусы, лишенные суперкапсида, вызывают деструкцию клетки и попадают в межклеточное пространство. Другие вирусы, имеющие липопротеидную оболочку, выходят из клетки путем почкования. При этом клетка длительное время сохраняет жизнеспособность. В отдельных случаях вирусы накапливаются в цитоплазме или ядре зараженных клеток, образуя кристаллоподобные скопления – тельца включений. 

3. Культивирование  вирусов 

Основные методы культивирования вирусов: 

1) биологический – заражение лабораторных животных. При заражении вирусом животное заболевает. Если болезнь не развивается, то патологические изменения можно обнаружить при вскрытии. У животных наблюдаются иммунологические сдвиги. Однако далеко не все вирусы можно культивировать в организме животных; 

2) культивирование  вирусов в развивающихся куриных  эмбрионах. Куриные эмбрионы выращивают  в инкубаторе 7—10 дней, а затем  используют для культивирования.  В этой модели все типы зачатков  тканей подвержены заражению.  Но не все вирусы могут размножаться  и развиваться в куриных эмбрионах. 

В результате заражения  могут происходить и появляться: 

1) гибель эмбриона; 

2) дефекты развития: на поверхности оболочек появляются  образования – бляшки, представляющие  собой скопления погибших клеток, содержащих вирионы;