Хим состав особенности органоиды клетки вирусы бактериофаги

Конспект лекций по общей биологии предназначен для студентов медицинских ВУЗов или колледжей. В нем освещены вопросы строения клетки, даны характеристики всех ее компонентов, описаны основные классы возбудителей заболеваний, рассмотрены проблемы экологии. Используя данный конспект при подготовке к экзамену, студенты смогут в сжатые сроки систематизировать знания по данному предмету, сформулировать план ответов на вопросы экзаменатора.

ЛЕКЦИЯ № 1. Введение
ЛЕКЦИЯ № 2. Химический состав живых систем. Биологическаяроль белков, полисахаридов, липидов и АТФ
ЛЕКЦИЯ № 3. Нуклеиновые кислоты. Биосинтез белка
ЛЕКЦИЯ № 4. Основные клеточные формы
ЛЕКЦИЯ № 5. Неклеточные формы жизни – вирусы, бактериофаги
ЛЕКЦИЯ № 6. Строение и функции половых клеток (гамет)
ЛЕКЦИЯ № 7. Бесполое размножение. Формы и биологическая роль

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Общая биология: конспект лекций (Е. А. Козлова) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

ЛЕКЦИЯ № 5. Неклеточные формы жизни – вирусы, бактериофаги

Вирусы – доклеточные формы жизни, которые являются облигатными внутриклеточными паразитами, т. е. могут существовать и размножаться только внутри организма хозяина. Вирусы были открыты Д. И. Ивановским в 1892 г. (он изучал вирус табачной мозаики), но доказать их существование удалось намного позднее.

Многие вирусы являются возбудителями заболеваний, таких как СПИД, коревая краснуха, эпидемический паротит (свинка), ветряная и натуральная оспа.

Вирусы имеют микроскопические размеры, многие из них способны проходить через любые фильтры. В отличие от бактерий, вирусы нельзя выращивать на питательных средах, так как вне организма они не проявляют свойств живого. Вне живого организма (хозяина) вирусы представляют собой кристаллы веществ, не имеющих никаких свойств живых систем.

Зрелые вирусные частицы называются вирионами. Фактически они представляют собой геном, покрытый сверху белковой оболочкой. Эта оболочка – капсид. Она построена из белковых молекул, защищающих генетический материал вируса от воздействия нуклеаз – ферментов, разрушающих нуклеиновые кислоты.

У некоторых вирусов поверх капсида располагается супер-капсидная оболочка, также построенная из белка. Генетический материал представлен нуклеиновой кислотой. У одних вирусов это ДНК (так называемые ДНК-овые вирусы), у других – РНК (РНК-овые вирусы).

РНК-овые вирусы также называют ретровирусами, так как для синтеза вирусных белков в этом случае необходима обратная транскрипция, которая осуществляется ферментом – обратной транскриптазой (ревертазой) и представляет собой синтез ДНК на базе РНК.

При внедрении вируса внутрь клетки-хозяина происходит освобождение молекулы нуклеиновой кислоты от белка, поэтому в клетку попадает только чистый и незащищенный генетический материал. Если вирус ДНК, то молекула ДНК встраивается в молекулу ДНК хозяина и воспроизводится вместе с ней. Так появляются новые вирусные ДНК, неотличимые от исходных. Все процессы, протекающие в клетке, замедляются, клетка начинает работать на воспроизводство вируса. Так как вирус является облигатным паразитом, то для его жизни необходима клетка-хозяин, поэтому она не погибает в процессе размножения вируса. Гибель клетки происходит только после выхода из нее вирусных частиц.

Если это ретровирус, внутрь клетки-хозяина попадает его РНК. Она содержит гены, обеспечивающие обратную транскрипцию: на матрице РНК строится одноцепочечная молекула ДНК. Из свободных нуклеотидов достраивается комплементарная цепь, которая и встраивается в геном клетки-хозяина. С полученной ДНК информация переписывается на молекулу и-РНК, на матрице которой затем синтезируются белки ретровируса.

Это вирусы, паразитирующие на бактериях. Они играют большую роль в медицине и широко применяются при лечении гнойных заболеваний, вызванных стафилококками и др. Бактериофаги имеют сложное строение. Генетический материал находится в головке бактериофага, которая сверху покрыта белковой оболочкой (капсидом). В центре головки находится атом магния. Далее идет полый стержень, который переходит в хвостовые нити. Их функция – узнавать свой вид бактерий, осуществлять прикрепление фага к клетке. После прикрепления ДНК выдавливается в бактериальную клетку, а оболочки остаются снаружи.

ЛЕКЦИЯ № 1. Введение
ЛЕКЦИЯ № 2. Химический состав живых систем. Биологическаяроль белков, полисахаридов, липидов и АТФ
ЛЕКЦИЯ № 3. Нуклеиновые кислоты. Биосинтез белка
ЛЕКЦИЯ № 4. Основные клеточные формы
ЛЕКЦИЯ № 5. Неклеточные формы жизни – вирусы, бактериофаги
ЛЕКЦИЯ № 6. Строение и функции половых клеток (гамет)
ЛЕКЦИЯ № 7. Бесполое размножение. Формы и биологическая роль

Эта статья, словно доклад по биологии для 5 класса о вирусах бактериофагах, поможет читателю узнать основную информацию о данных внеклеточных формах жизни. Здесь мы рассмотрим их таксономическое расположение, особенности строения и жизнедеятельности, проявлении себя при взаимодействии с бактериями и т. д.

Введение

Всем известно, что универсальным представителем единицы жизни на планете Земля является клетка. Однако рубеж между девятнадцатым и двадцатым веками стал эпохой, во время которой был открыт целый ряд болезней, поражающих животных, растения и даже грибы. Анализируя данное явление и учитывая общую информацию о заболеваниях человека, ученые поняли, что существуют организмы, которые могут иметь природу неклеточного характера.

Такие существа имеют чрезвычайно малые размеры, а потому способны проходить сквозь мельчайший фильтр, не задерживаясь при этом там, где даже самая маленькая клетка могла бы остановиться. Это обусловило открытие вирусов.

Общие данные

Прежде чем рассмотреть представителей вирусов – бактериофагов, - ознакомимся с общими сведениями о данном царстве таксономической иерархии.

Вирусная частичка имеет мельчайшие размеры (20-300 нм) и симметричное структурирование. Строится из постоянно повторяющихся компонентов. Все организмы вирусной природы являются фрагментом РНК или ДНК, заключаются в особую оболочку из белка, называемую капсидом. Они не обладают способностью самостоятельно функционировать и поддерживать жизнедеятельность, находясь вне другой клетки. Проявление свойств живых существ им присуще лишь после внедрения в другой организм, при этом сам вирус будет использовать ресурсы захваченной им клетки для поддержания стабильности в собственном состоянии. Из этого следует, что данный домен таксономии представлен в виде паразитической, внутриклеточной формы жизни. Существуют вирусы, захватывающие участки мембран клетки, в которой они развивались и жили. Они образуют вокруг таких мест еще одну оболочку, покрывающую капсид.

Как правило, вирусы образуют связь с поверхностью клетки, в которой они паразитируют. Далее вирус проникает внутрь и начинает поиск конкретной структуры, которую он способен поразить. Например, возбудители гепатита функционируют и обитают лишь в клеточных единицах печени, а паротит старается проникнуть в околоушные железы.

ДНК (РНК), принадлежащая вирусу, попав внутрь клетки-носителя, начинает взаимодействовать с аппаратом генетической наследственности так, что сама клетка начинает неконтролируемый процесс синтеза специфического ряда белков, зашифрованных в нуклеиновой кислоте самого возбудителя болезни. Далее происходит репликация, выполняемая непосредственно уже самой клеткой, и таким образом начинается процесс сборки новой вирусной частички.

Бактериофаг

Кто такие вирусы бактериофаги? Это особая форма жизни на Земле, которая избирательно проникает в клетки бактерий. Размножение чаще всего происходит внутри носителя, а сам процесс приводит к лизису. Рассматривая строение вирусов на примере бактериофагов, можно заключить, что они состоят из оболочек, образованных белками, и имеют аппарат по воспроизведению наследственности в виде одной цепочки РНК или двух цепей ДНК. Общее значение числа бактериофагов приблизительно соответствует всей численности бактериальных организмов. Данные вирусы принимают активное участие в химическом обороте веществ и энергии в природе. Обуславливают множество проявлений признаков у бактерий и микробов, развитых или развивающихся в ходе эволюции.

История открытия

Исследователь бактериологии Ф. Туорт создал описание инфекционного заболевания, которое предложил в статье, выпущенной в 1915 году. Данная болезнь поражала стафилококки и могла проходить сквозь любые фильтры, а также могла транспортироваться из одной колонии клеток в другие.

Микробиолог родом из Канады Ф. Д'Эрелль совершил открытие бактериофагов в сентябре 1917 года. Их обнаружение было сделано независимо от трудов Ф. Туорота.

В 1897 г. Н. Ф. Гамалея стал наблюдателем явления лизиса бактерии, который протекал под воздействием процесса прививки агента.

Вирусы бактерий – бактериофаги-паразиты, играющие огромную роль в процессе патогенеза инфекций. Они заняты обеспечением выздоровления организма многоклеточного типа от многих болезней, и потому образуют специфический тип иммунной системы. Впервые об этом заговорил Д'Эрелль, а позднее развил это в учение. Данное положение привлекло множество ученых, которые начали исследовать эту область и пытаться найти ответы на такие вопросы, как: какое клеточное строение (кристаллы) имеют бактерии-вирусы бактериофаги? Каковы процессы внутри них, их дальнейшая судьба и развитие? Все это и многое другое привлекло внимание множества исследователей.

Значение

Строение вирусов на примере бактериофага может нам о многом сказать, особенно для взаимодействия с другой информацией, которой располагает о них человек. Например, они являются, предположительно, самой древней формой вирусных частиц. Количественный анализ указывает нам на то, что их популяция имеет более 10 30 частиц.

В природе их можно обнаружить там же, где обитают и бактерии, к которым они могут проявлять чувствительность. Так как рассматриваемые организмы определяются по месту обитания, предпочтениями бактерий, которых они поражают, то, следовательно, лизирующие почвенных бактерий (фаги) будут жить в почве. Чем больше в субстрате содержится микроорганизмов, тем больше там и необходимых фагов.

В действительности каждый бактериофаг воплощает в себе одну из основных элементных единиц генетической подвижности. Используя трансдукцию, они обуславливают возникновение новых генов в наследственном материале бактерии. За секунду может произойти инфицирование около 10 24 бактериальных клеток. Такая форма ответа на вопрос о том, какие вирусы называются бактериофагами, открыто показывает нам способы распределения наследственной информации, происходящие между бактериальными организмами из общей среды обитания.

Особенности строения

Отвечая на вопрос, какое строение имеет вирус бактериофаг, можно заключить, что их можно различать в соответствии с химической структурой, по виду нуклеиновой кислоты (н. к.), морфологическим данным и форме взаимодействия с бактериальными организмами. Величина такого организма может быть в несколько тысяч раз меньше самой микробной клетки. Типичный представитель фагов образован головкой и хвостом. Длина хвостового отдела может в два-четыре раза превышать величину диаметра головки, в которой, кстати говоря, располагается генетический потенциал, принявший форму цепи ДНК или РНК. Здесь также находится фермент – транскриптаза, погруженный в неактивное состояние и окруженный оболочкой из белков или липопротеинов. Она обуславливает хранение генома внутри клетки и называется капсидом.

Особенности строения вируса бактериофага определяют его хвостовой отсек как трубку из белков, которая служит продолжением оболочки, составляющей головку. В области хвостового основания располагается АТФаза, регенерирующая энергетические ресурсы, расходуемые на процесс инъекции генетического материала.

Систематические данные

Бактериофаг – это поражающий бактерии вирус. Именно так его классифицирует систематика в таблице иерархического порядка. Присвоение им звания в этой науке было обусловлено обнаружением огромного количества данных организмов. В настоящее время эти вопросы решает МКТВ (ICTV). В соответствии с Международными стандартами классификации и распределением таксонов среди вирусов, бактериофаги различают по типу содержащейся в них нуклеиновой кислоты или морфологическим особенностям.

На сегодня можно выделить 20 семейств, среди которых лишь 2 принадлежит к содержащим РНК и 5 с наличием оболочки. Среди ДНК-вирусов лишь у 2 семейств имеется одноцепочечная форма генома. 9 вирусов, содержащих ДНК (геном представляется нам в виде кольцевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты) и другие 9 с линейной фигурой. 9 семейств являются специфичными по отношению к бактериям, а другие 9 - к археям.

Влияние на бактериальную клетку

Вирусы бактериофаги, в зависимости от характера взаимодействия с клеткой бактерии, могут различаться на фаги вирулентного и умеренного типа. Первые способны увеличивать свое количество лишь при помощи литических циклов. Процессы, при которых происходит взаимодействие вирулентного фага и клетки, состоит из адсорбции на клеточной поверхности, внедрения в клеточную структуру, процессов по биосинтезу элементов фагов и их приведению в функциональное состояние, а также выход бактериофага за пределы хозяина.

Рассмотрим описание вирусов бактериофагов, опираясь на их дальнейшее воздействие в клетке.

Инъекция, совершенная фагом, вызывает полное перестроение всех метаболических процессов. Синтез бактериальных белков, а также РНК и ДНК, завершается, а сам бактериофаг начинает процесс транскрибирования благодаря деятельности личного фермента, называемого транскриптазой, который активируется лишь после проникновения в клетку бактерии.

Как ранние, так и поздние цепи информационной РНК синтезируются после поступления их на рибосому клетки-носителя. Там же происходит процесс синтеза таких структур, как нуклеаза, АТФаза, лизоцим, капсид, отросток хвоста и даже ДНК-полимераза. Процесс репликации протекает в соответствие с полуконсервативным механизмом и осуществляется лишь при наличии полимеразы. Поздние белки образуются после завершения процессов по репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты. После этого начинается финальная стадия цикла, в котором происходит фаговое созревание. А также может происходить объединение с белковой оболочкой и образование зрелых частичек, готовых к инфицированию.

Циклы жизни

Вне зависимости от строения вируса бактериофага, все они имеют общую характеристику жизненных циклов. В соответствии с умеренностью или вирулентностью оба типа организмов схожи друг с другом в начальных стадиях влияния на клетку с одинаковым циклом:

процесс адсорбции фага на особом рецепторе;
введение инъекции нуклеиновых кислот в жертву;
стартует совместный процесс репликации нуклеиновых кислот, как фага, так и бактерии;
процесс клеточного деления;
развитие лизогенным или литическим путем.

Умеренный бактериофаг сохраняет режим профага, следует лизогенному пути. Вирулентные представители развиваются в соответствие с литической моделью, в которой имеется ряд последовательных процессов:

Способы эксплуатации

Вирусы бактериофаги находят свое широкое применение в терапии антибактериального типа, которая служит альтернативой антибиотикам. Среди организмов, которые могут быть применимы, чаще всего выделяют: стрептококковых, стафилококковых, клебсиеллезных, коли, протейных, пиобактериофагов, полипротейновых и дизентерийных.

На территории РФ в медицинских целях зарегистрировано и применимо на практике тринадцать медикаментозных веществ, основанных на фагах. Как правило, такие способы борьбы с инфекциями применяются в том случае, когда традиционная форма лечения не приводит к значительным изменениям, что обуславливается слабой чувствительностью возбудителя к самому антибиотику или полному сопротивлению. На практике использование бактериофагов приводит к быстрому и качественному достижению желаемого успеха, но для этого необходимо присутствие биологической мембраны, укрытой слоем полисахаридов, сквозь которые антибиотикам проникнуть не удается.

Терапевтический тип применения представителей фагов не находит поддержания на Западе. Однако часто применяется для борьбы с бактериями, вызывающими пищевое отравление. Многолетние опыты по исследованию деятельности бактериофагов показывают нам, что наличие, например, дизентерийного фага в общем пространстве городов и сел обуславливает подвергание пространства профилактическим мерам.

Инженеры-генетики эксплуатируют бактериофагов, как векторы, при помощи которых осуществляется перенос участков ДНК. А также с их участием протекает передача геномной информации между взаимодействующими клетками бактерий.

Строение бактериальной клетки: оболочка, цитоплазма, нуклеоид, жгутики, капсула, споры и их функциональное значение.

Бактериальная клетка имеет оболочку, состоящую из трех слоев: слизистый слой, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана. Если слизистый слой достаточно толст, прочен и концентрируется вокруг микробной клетки, то он называется капсулой. Микрокапсула имеется у большинства микроорганизмов, а макрокапсула – только у пневмококка, клебсиелл и возбудителей сибирской язвы. При культивировании на питательных средах способность образовывать капсулу обычно утрачивается (кроме клебсиелл). Капсула защищает микроорганизм в макроорганизме от действия фагоцитоза и гуморальных факторов, а во внешней среде - от высыхания.По содержанию пептидогликана в клеточной стенке все микроорганизмы делят на грамположительные и грамотрицательные.

Функции оболочки: формообразующая, защита от осмотического лизиса, за счет избирательной проницаемости обеспечивает питание и выделение продуктов обмена, является местом биосинтеза некоторых составных частей клетки, участвует в делении.

Цитоплазма представляет собой прозрачное, слегка вязкое вещество жидкой консистенции. Аналогом ядра в бактериальной клетке является нуклеотид, у которого отсутствует дифференцированная ядерная мембрана.

В цитоплазме располагаются рибосомы, ответственные за синтез белка. В мезосомах бактериальной клетки протекают окислительно-восстановительные процессы. Включения представлены глыбками крахмала, гликогена, зернами серы, волютина, капельками жира и выполняют роль запаса питательных веществ.

Подвижные бактерии имеют органеллы движения – жгутики, начинающиеся от базального тельца и состоящие из белка флагеллина, способного к самосокращению. У микроорганизмов имеются пили (ворсинки), состоящие из белка пилина и предназначенные для прилипания, образования полового мостика при конъюгации. Для палочковидных микроорганизмов характерно спорообразование. Споры у микроорганизмов – это способ сохранения вида, и образуются они при попадании микроорганизмов в неблагоприятные условия внешней среды. Споры могут быть круглой или овальной формы. Расположение спор в бактериальной клетке может быть центральным (по центру), терминальным (на конце), субтерминальным (ближе к концу). Диаметр споры может быть равен диаметру бактериальной клетки или превышать его размеры. Если диаметр споры превышает диаметр микробной клетки, то в месте локализации споры образуется вздутие.

Бактериофаги , их строение, взаимодействие с чувствительными бактериальными клетками. Виды бактериофагов, их применение.

По своей природе бактериофаги – это вирусы-паразиты, поражающие бактериальные клетки. Строение фага, химический состав. Различают простые и сложные фаги. Простые имеют форму шестигранников или нитей, а сложные - форму сперматозоида. Сложные фаги имеют головку, воротничок и хвостовую часть. В центре головки располагается нуклеиновая кислота, а вокруг неё белковая оболочка – капсид. Хвостовая часть представляет цилиндрический футляр, напоминающий иглу шприца. В нижней части хвостового отростка располагается шестиугольная базальная пластинка с шипами и фибриллами, с помощью которой бактериофаг прикрепляется к бактерии. Здесь же находятся ферменты лизоцим и гиалуронидаза, расщепляющие оболочку бактериальной клетки. Взаимодействие бактериофага с чувствительной к нему бактериальной клеткой происходит в виде следующих стадий:

1. Адсорбция частиц фага на поверхностных рецепторах бактериальной клетки

2. Проникновение (инъекция) нуклеиновой кислоты фага в бактериальную клетку. С помощью хвостового шипа и ферментов лизоцима и гиалуронидазы бактериофаг делает отверстие в оболочке бактериальной клетки и за счет сокращения белковой оболочки головки впрыскивает свою ДНК в бактериальную клетку.

3. Репродукция нуклеиновой кислоты и синтез белков фага внутри бактериальной клетки.

4. Сборка и формирование зрелых фаговых частиц. Белковые оболочки окружают ДНК фага, образуя зрелые фаговые частицы

5. Лизис бактериальной клетки и выход зрелых фаговых частиц.

Различают лизис бактериальной клетки изнутри и лизис извне. Лизис изнутри - это явление, когда бактериофаг впрыскивает в бактериальную клетку свою ДНК, в результате чего идет его размножение и лизис клетки связан с выходом образовавшихся зрелых частиц фага. Лизис извне – это явление, при котором на одну бактериальную клетку набрасывается много фагов, в результате чего они делают много отверстий в оболочке бактериальной клетки, через которые вытекает цитоплазма бактериальной клетки и клетка погибает.

Виды фагов: по содержанию нуклеиновой кислоты фаги подразделяются на ДНК – и РНК – содержащие, а по характеру взаимодействия с бактериями - на вирулентные и умеренные.

- Вирулентные фаги вбрасывают свою ДНК в бактериальную клетку, размножаются в ней и вызывают ее лизис (продуктивные инфекции);

- Умеренные фаги впрыскивают свою ДНК в бактериальную клетку, но не размножаются в ней, а ДНК фага вклинивается в хромосому микробной клетки и в дальнейшем воспроизводится вместе с бактериальным геномом при делении клетки. Умеренный фаг, ДНК которого объединилась с ДНК бактерии, называется профагом.

По специфичности фаги делят на: монофаги - лизируют все штаммы определенного вида бактериальных клеток; типовые фаги - лизируют только определенные типы бактерий вида; полифаги – способны лизировать родственные бактерии. Применяются бактериофаги с терапевтической, профилактической и диагностической целями (фаготерапия, фагопрофилактика, фагодиагностика).

Вирусы. Структура, химический состав вирусов.
Взаимодействие вирусов с клеткой. Культивирование вирусов.

Вирусы – мельчайшие формы жизни, имеющие неклеточное строение, облигатные внутриклеточные паразиты. Не имеют собственного биосинтетического и энергетического аппарата.

Вирусы. Уникальные свойства:

Наличие одного типа нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК.
Отсутствие автономного обмена веществ.
Дизъюнктивная (разобщенная) репродукция.

Вирусы являются самой многочисленной и разнообразной формой жизни на Земле, образуя отдельное царство.

Вирусы. Гипотезы происхождения:

Являются потомками бактерий, претерпевшие регрессивную эволюцию.
Являются потомками доклеточных форм жизни.
Являются дериватами генетического материала клеток, который приобрел способность к самостоятельному функционированию.

Вирусы. Строение.

Вирусы имеют частицу, которая называется вирионом. Самые мелкие вирусы (парвовирус, полиовирус) имеют вирион, составляющий 20-25 ммк, у самого крупного (вирус натуральной оспы) – 450 ммк. Вирионы состоят из нуклеиновой кислоты и белка. Нуклеинова кислота расположена в центре вириона и является вирусным геномом. Она покрыта белковым чехлом – капсидом. Капсид построен из повторяющихся субъединиц – капсомеров – состоящих из одной или нескольких молекул белка.

Капсомеры уложены вокруг нуклеиновой кислоты в определенной порядке, образуя симметричные структуры в виде:

20-гранника – икосаэдра – кубический тип симметрии.
Винтовой структуры – спиральный тип симетрии.
Смешанный или сложный тип симметрии.

У просто устроенных вирусов имеется только НК и капсид (полиовирусы, аденовирусы). У сложных вирусов капсид покрыт дополнительной оболочкой – суперкапсидом или пеплосом, который состоит из липопротеинов или гликопротеинов. Между суперкапсидом и капсидом располоджен слой белка, который называется матриксом. Большинство вирусов имеет шаровидную форму (вирус герпеса, полиомиелита, гепатита В), некоторые вирусы имеют пулевидную форму (бешенство), палочковидную (табачной мозаики), форму сперматозоида (бактериофаги).

Вирусы. Классификация.

В основе классификации вирусов лежат следующие свойства:

Тип нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК.
Строение нуклеиновой кислоты и стратегия генома.
Наличие суперкапсида.
Размер, тип симметрии капсида.
Патогенность, тропность и способ передачи.
Экология – класс поражаемых хозяев.

Вирус полиомиелита – мелкий просто устроенный РНК содержащий нейротропный вирус человека, имеет кубический тип симметрии.
Бактериофаг Т-2 кишечной палочки 2: крупный ДНК-содержащий вирус бактерий со сложным типом симметрии.

Вирусы делятся на семейства, подсемейства, роды и типы (что соответствует виду). Например: вирус иммунодефицита человека.

Вирусы. Строение генома.

Геном вируса может быть представлен либо молекулой ДНК, либо 1 или несколькими молекулами РНК.

Вирусы ДНК-содержащие, имеют геном:

Однонитчатая линейная ДНК (парвовирусы).
2-нитчатая линейная (вирус герпеса).
2-нитчатая кольцевая (папилломавирус).
2-нитчатая кольцевая с дефектом одной цепи (гепатит В).

Вирусы РНК-содержащие, имеют геном:

1-нитчатая линейная + РНК (полиовирус).
1-нитчатая линейная -РНК (парагрипп).
1-цепочечная линейная фрагментированная-РНК (грипп).
2-цепочечная линейная фрагментированная (ротавирус).

Геном вируса кодирует следующие виды белков:

Структурные. Белки капсида, белки суперкапсида, некоторые ферменты.
Неструктурные. Ферменты репродукции (ДНК- и РНК-полимеразы, белки регуляторы, ферменты, белки (протеазы).

Вирусы. Функции белков:

Защитная
Антигенная
Рецепторная
Морфопоютическая
Регуляторная
Ферментативная

Вирусы. Репродукция.

Вирусы имеют цикл репродукции, который состоит из ряда последовательных событий:

Специфическая адсорбция вируса на поверхности клет
Проникновение внутрь клетки
Дезинтеграция вириона, освобождение НК.
Синтез вирусных компонентов
Сборка вириона.
Выход из клетки.

Адсорбция.Осуществляется за счет специфического взаимодействия рецептора вириона с комплементарными антирецепторами мембраны клетки хозяина.

Проникновение.Пенетрация осуществляется путем эндоцитоза – образуется эндоцитарная вакуоль, содержащая вирион.

Дезинтеграция вириона осуществляется клеточными ферментами, разрушающими капсид. Вирус на время как бы исчезает. Эта стадия называется эклипс.

Вирусы. Синтез вирусных компонентов.

Реализация вирусной генетической информации происходит по следующим формулам:

У ДНК-содержащих вирусов:

1. вДНК – иРНК – белок – сборка
вДНК

2. в-ДНК – иРНК – белок – сборка (гепатит В)
кРНК – вДНК

+вРНК
+вРНК – кДНК – иРНК – белок – сборка
+вРНК

У некоторых вирусов в цикле репродукции имеется стадия интеграции генома в геном клетки хозяина (вирусы герпеса, гепатита В, ВИЧ). Интегрированная вирусная ДНК называется провирусом.

Ферменты, осуществляющие синтез вирусных нуклеиновых кислот:

ДНК-зависимая ДНК-полимераза.
ДНК-зависимая РНК-полимераза.
РНК-зависимая ДНК-полимераза (обратная транскриптаза).

Вирусы. Сборка вирионов и выход из клетки.

Для вирионов характерна дизъюнктивная репродукция. Т.е. синтез белков и НК происходит разобщенно. Для вирусных компонентов характерно белок-белковое узнавание и белок-нуклеиновое узнавание, в результате которого происходит самосборка вириона. Сборка может происходить в ядре клетки (аденовирус), либо в цитоплазме (полиовирус). Вирусы, имеющие суперкапсид, формируются, захватывая часть ядерной мембраны или клеточных мембран.

Выход вирионов из клетки может осуществляться двумя путями:

Деструкция клетки (литические вирусы).
Путем почкования через мембрану без деструкции клетки (вирус гепатита В).

Вирусы. Культивирование.

Путем заражения лабораторных животных.
Путем заражения куриных эмбрионов.
Путем заражения клеточных культур, которые получают из норманых или злокачественных клеток человека или животных

Бактериофаги

Особое значение в бактериологии имеют вирусы бактерий или бактериофаги.

Бактериофаги. Морфология.
Внешне большинство бактериофагов напоминают сперматозоиды, но встречаются и другие формы. 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, РНК-содержащие И однонитевой ДНК-фаг.
3. Фаги Т3 и Т7 с коротким отростком.
4. Фаги с несокращающимся чехлом и 2-нитевой ДНК.
5. ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластиной.

Наиболее полно описаны так называемые Т-четные фаги или Т-фаг (Т- типовые).
Головка Т-фагов имеет кубический тип симметрии, довольно ригидна, 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.
Отросток (хвост) Т-фагов имеет длину около 100 нм, включает полый стержень, сконструированный по типу спиральной симметрии и мократительный чехол, присоелдиняющийся к воротничку, окружающему стержень головки. Чехол образован 120-140 белковыми молекулами.

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

Бактериофаги. Взаимодействие с бактериальной клеткой
Строго специфично, т.е. они способны инфицировать бактерии только определенного вида. Происходит в несколько этапов.
Адсорбция на бактерии происходит за счет наличия на поверхности бактериальной специфических рецепторов для бактериофага. Некоторые фаги адсорбируются на половых ворсинках. На бактериях, лишенных клеточной облочки, адсорбция не происходит.
Внедрение вирусной ДНК (инъекция фага). После адсорбции происходит расщепление фрагмента клеточной стенки лизоцимом, который содержится в капсиде фага. Одновременно в чехле высвобождаются ионы Са, активирующие АТФазу, в результате чехол сокращаектся и стержень хвоста вталкивается через цитоплазматическую мембрану в клетку. Затем вирусная ДНК впрыскивается в цитоплазму.

Бактериофаги. Репродукция.

Происходит в 3 этапа: синтез фаговых белков, затем репликация нуклеиновых кислот, сборка фага.
Выход дочерних популяций фага. После образования потомства (10-200 из одной инфицированной частицы) клетка хозяина лизируется, высвобождая дочернюю популяцию. Это так называемый литический или продуктивный тип инфекции. Характерен для вирулентных фагов.
Существует другой тип взаимодействия, который называют интегративным или интегративной инфекцией. Вызывают его умеренные фаги. В случае интегративной инфекции ДНК вируса встраивается в геном бактериальной клетки – образуется профаг. Репликация вирусной ДНК происходит вместе с бактериальной, полноценного синтеза вирусспецифических белков и НК фактически не происходит. Бактерия приобретает новые свойства – происходит лизогенная (фаговая) конверсия. Бактерии, содержащие профаг, называют лизогенными. Новые свойства бактериальной клетки: продукция экзотоксинов и адгезинов, т.е. в результате фаговой конверсии могут усилиться вирулентные свойства бактерий. При воздействии на лизогенные культуры ряда физических и химических факторов возможна так называемая индукция фага, т.е. стимуляция вирулентных свойств его и переход на литический цикл развития.

Бактериофаги. Практическое применение.
Фаготипирование и дифференцировка бактериальных культур.
Эпидемиологические наблюдения – определение количества бактериофагов в водоемах позволяет оценить количество патогенных бактерий.
Применение с терапевтической целью. Применяют дизентерийные, сальмонеллезные, стафилококковые бактериофаги, строго специфическое действие бактериофагов позволяет отказаться от антибиотиков в некоторых случаях, т.е. снизить побочные действия от антибиотикотерапии.

Читайте также: