2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Mikrobiologia

–необходимо понизить окислительно-восстановительный потенциал среды, создать условия анаэробиоза, т.е. пониженного содержания О2 в среде и окружающем ее пространстве. Это достигается применением физических, химических и биологических методов; 3.1.Физические методы:

–основаны на выращивании микроорганизмов в безвоздушной среде, что достигается: а.посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества; б.посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред;

в.механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы; г.заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом.

3.2.Химические методы:

–основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэро-стате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия NaHSO3;

3.3.Биологические методы:

–основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шириной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засевают аэроб, на другую сторону - анаэроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размножаться аэробы. После того, как весь кислород в пространстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов; 3.4.Комбинированные методы:

–основаны на сочетании физических, химических и биологических методов создания анаэробиоза;

18.Типы и механизмы питания бактерий.

1.Типы питания бактерий:

–основными компонентами бактерий являются органические соединения, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды, основа которых – углерод, то для их роста требуется постоянный приток атомов углерода;

–в зависимости от источника усвояемого углерода бактерии подразделяют на:

аутотрофы – используют для построения своих клеток неорганический углерод в виде СО2;

гетеротрофы – используют органический углерод, легкоусвояемыми источниками которого являются гексозы, многоатомные спирты и аминокислоты. Среди них выделяют сапрофиты, питающиеся мертвым органическим ма-

териалом и независимы от других организмов; паразиты – гетеротрофные микроорганизмы, зависимые в получении питательных в-в от макроорганизма;

–для восполнения своей биомасы бактериям энергия, запасающаяс клеткой в форме молекул АТФ. Организмы, для которых источником энергии является свет, называются фототрофами. Те организмы, которые получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, называются хемотрофами. Среди хемотрофов встречаются литотрофы, способные использовать неорганические доноры электронов (H2, NH3, H2S, Fe2+), и органотрофы, использующие в качестве доноров электронов органические соединения;

2.Механизмы питания:

–поступление различных в-в в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул в липидах или воде, рН среды, концентрации веществ, различных факторов проницаемости мембран и др. Клеточная стенка пропускает небольшие молекулы и ионы. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана;

–можно выделить четыре механизма проникновения питательных веществ в бактериальную клетку: 1.1.Пассивная диффузия:

–наиболее простой способ – при котором поступление в-ва в клетку происходит из-за различия градиента концентрации (разницы концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны);

1.2.Облегченная диффузия:

–специфический процесс, осуществляющийся особыми мембранными белками, переносчиками, получившими название пермеаз, т.к. они выполняют ф-ю ферментов и обладают специфичностью. Они связывают молекулу в-ва, переносят к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны и высвобождают в цитоплазму. Т.к. перемещение в-ва происходит от более высокой концентрации к более низкой, этот процесс протекает без затраты энергии; 1.3.Активный перенос:

–наблюдается при низких концентрациях субстрата в окружающей среде и перенос растворенных в-в осуществляется против градиента концентрации. В этом процессе участвуют пермеазы. Поскольку концентрация в-ва в клетке может в несколько тысяч раз превышать ее во внешней среде, активный перенос обязательно сопровождается затратой энергии. Расходуется АТФ, накапливаемый бактериальной клеткой при окислительно-восстановительных процессах; 1.4.Транслокация:

–перенос химически измененных молекул, которые в целом виде не способны проходить через мембрану. В переносе радикалов участвуют пермеазы;

19.Основные принципы культивирования бактерий.

1.Культивирование бактерий в системах:

–осуществляется на питательных средах, и они должны отвечать следующим требованиям:

1.Питательная среда должна содержать воду, т.к. все процессы жизнедеятельности бактерий протекают в воде; 2.Для культивирования бактерий в среде должен содержаться органический источник углерода и энергии (углеводы, аминокислоты, органические к-ты, липиды). Наибольшим энергетическим потенциалом обладает глюкоза, т.к. она непосредственно подвергается расщеплению с образованием АТФ; В этих целях используют пептон – продукт неполного гидролиза белков, состоящий из поли-, олиго- и дипептидов.

Пептон также поставляет АМК-ты для построения бактериальных белков;

3.Для синтеза белков, нуклеотидов, АТФ и коферментов бактериям требуются источники N, S, PO34– и другие

минеральные в-ва; Источником азота могут служить пептон и соли аммония. Серу и фосфор бактерии способны утилизировать в виде

неорганических солей: сульфатов и фосфатов;

Для нормального функционирования ферментов бактериям требуются ионы Cа2+, Mg2+, Mn2+, Fe2+, которые добавляют в питательную среду в виде солей; 4.Решающее значение для роста микроорганизмов имеет рН среды для предотвращения гибели от ими же образован-

ных продуктов обмена. С этой целью питательную среду забуферивают, чаще всего используя фосфатный буфер. При сильном выделении бактериями кислот как продуктов обмена добавляют к питательной среде карбонат кальция; 5.Среда должна обладать определенным осмотическим давлением. Большинство бактерий способны расти на изотоничных средах, что достигается добавлением NaCl в концентрации 0,87%. При необходимости к питательной среде добавляют факторы роста, ингибиторы роста определенных бактерий, субстраты для действия ферментов, индикаторы; 6.Питательные среды должны быть стерильными. В зависимости от консистенции питательные среды могут быть

жидкими, полужидкими и плотными. Плотность среды достигается добавлением агара;

20.Искусственные питательные среды, их классификация. Требования, предъявляемые к питательным средам.

1.Искусственные среды:

–имеют определенный хим.состав и точное количественное содержание питательных веществ;

–используют для изучения метаболизма бактерий, исследования физиологии и биохимии микроорганизмов;

–разделяют на животные (например, мясопептонный агар (МПА)/мясопептонный бульон (МПБ)) и растительные (например, настои сена и соломы, отвары злаков, дрожжей или фруктов и др.);

–требования представляемые к питательным средам:

должны содержать необходимые для питания микробов питательные в-ва;

иметь реактию рН, оптимальную для выращивания микробов;

дожны иметь достаточную влажность и вязкость, и т.к. микробы питаются по законам диффузии и осмоса;

обладать изотоничностью и иметь определенный окислительно – восстановительный потенциал

должны быть стерильными, обеспечивая тем самым возможность выращивания чистых культур;

2.Требования:

–на практике, как правило, используются комбинированные питательные среды, в которых сочетаются естественные компоненты с неорганическими солями. Примерами таких сред являются агар Цейсслера , в состав которого входит МПА, кровь и сахар, среды Гисса, содержащие пептон, агар, один из сахаров и индикатор, среда Раппопорта , состоящая из желчного бульона, глюкозы и индикатора;

–среды можно по составу разделить так же на простые и сложные: 2.1.Простые:

–относятся мясная и пептонная вода, мясо-пептонные бульон и агар; 2.2.Сложные:

–добавление к простым средам одного или нескольких ингредиентов - углеводов, крови, сыворотки и других составляющих;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------

–по физическому состоянию питательные среды могут быть: 2.1.Жидкие среды:

–представлены, как правило, водными р-рами необходимых для жизни веществ;

–используются для накопления биомассы, обогащения культур бактерий, изучения метаболизма; 2.2.Полужидкие и 2.3.плотные питательные среды:

–получают из жидких, добавляя к ним агар или желатину;

–концентрация агара для полужидких сред 0,5-0,7%, а для плотных 1,5-2%; 2.4.Сухие питательные среды:

–используют экономически рентабельное непищевое сырье: утратившие срок годности кровезаменители (гидроли- зин–кислотный гидролизат крови животных, аминопептид – ферментативный гидролизат крови; продукты биотехнологии (кормовые дрожжи, кормовой лизин, виноградная мука, белколизин);

–могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------

–по целевому назначению среды подразделяют: 2.1.Основные:

–относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий – это гидролизаты мясных, рыбных продуктов, крови животных или казеина, из которых готовят жидкую среду – питательный бульон и плотную – питательный агар. Такие среды служат основой для приготовления сложных питательных сред — сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бактерий; 2.2.Элективные питательные среды:

–предназначены для избирательного выделения и накопления микроорганизмов определенного вида из материалов, содержащих разнообразную постороннюю микрофлору. Например, для выделения возбудителя туберкулеза из мокроты больного используют среду Левинштейна-Йенсена , сальмонелл из испражнений - среду Плоскирева. В сложном составе таких сред содержатся вещества, ингибирующие рост посторонней микрофлоры, но не влияющие на жизнедеятельность искомого вида бактерий. Такими веществами могут быть анилиновые красители, желчь, NaCl в концентрации выше 1%;

2.3.Дифференциально-диагностические питательные среды:

–предназначены для идентификации бактерий по биохимическим свойствам. В основе использования этих сред лежат различия в ферментативном составе бактерий и способности ферментов расщеплять тот или иной субстрат. Существуют среды для определения активности бактерий, в их состав входят один (среды Гисса), два (среды Ресселя) или три (среда Клиглера) сахара. Протеолитическую активность бактерий изучают на МПБ, средах с желатиной, свернутой сыворотке;

21.Принципы, условия и методы выделения чистых культур бактерий. 1.Условия:

1.1.Наличие полноценной питательной среды:

–питательная среда независимо от сложности состава и цели применения должна обладать водной основой, органическим источником углерода и энергии, определенными рН и осмотическим давлением; 1.2.Температура культивирования:

–по этому показателю бактерии делятся на мезофилы, термофилы и психрофилы:

мезофилы размножаются в диапазоне температур 20-40 (к мезофилам относится болезнетворные бактерии);

термофилы растут при температуре 40-60 (например, актиномицеты, некоторые спороносные бациллы);

психрофилы размножаются в диапазоне температур 0-20 ;

1.3.Атмосфера культивирования:

–для роста и размножения строгих аэробов необходим кислород. Аэробы хорошо растут на поверхности агара или в тонком верхнем слое жидкой среды. Для обеспечения роста и размножения строгих аэробов в глубинных слоях жидкой среды необходимо диффузное распределение О2 по всему объему питательной среды. Это достигается перемешиванием или встряхиванием питательной среды;

–для культивирования факультативных анаэробов используют те же методы, т.к. при наличии кислорода у них преобладает оксидативный метаболизм над ферментацией как наиболее энергетически выгодный;

–микроаэрофилы размножаются при пониженном парциальном давлении кислорода;

–облигатные анаэробы для своего роста и размножения требуют исключения доступа кислорода воздуха. Это достигается:

добавлением к питательным средам редуцирующих кислород веществ (тиогликолевой, аскорбиновой к-т, цистеина, сульфидов);

кипячением (освобождение от кислорода воздуха) жидких питательных сред с последующим плотным закупориванием сосудов со средами;

использование поглотителей кислорода (щелочного пирогаллола и др.), помещая их в герметически закрываемые емкости «газ-паки». Этот метод используется для культивирования аэротолерантных бактерий;

механическим удалением кислорода воздуха с последующим заполнением емкости инертным газом (для этих целей используют анаэростаты и анаэробные боксы);

1.4.Время культивирования:

–зависит от времени генерации;

–большинство бактерий культивируют для получения видимого роста в течение 18-48 ч. Для культивирования возбудителя коклюша требуется 5 суток, а для культивирования M. tuberculosis – 3-4 недели;

1.5.Освещение:

–для выращивания фототрофных микроорганизмов необходим свет. Некоторые условно-патогенные микобактерии в зависимости от освещенности образуют пигмент, что используется при их идентификации;

2.Методы выделения чистых культур бактерий.

Универсальным инструментом для производства посевов является бактериальная петля. Кроме нее, для посева уколом применяют специальную бактериальную иглу, а для посевов на чашках Петри — металлические или стеклянные шпатели. Для посевов жидких материалов наряду с петлей используют пастеровские и градуированные пипетки. Первые предварительно изготовляют из стерильных легкоплавких стеклянных трубочек, которые вытягивают на пламени в виде капилляров. Конец капилляра сразу же запаивают для сохранения стерильности. У пастеровских и градуированных пипеток широкий конец закрывают ватой, после чего их помещают в специальные пеналы или обертывают бумагой и стерилизуют.

При пересеве бактериальной культуры берут пробирку в левую руку, а правой, обхватив ватную пробку IV и V пальцами, вынимают ее, пронося над пламенем горелки. Удерживая другими пальцами той же руки петлю, набирают ею посевной материал, после чего закрывают пробирку пробкой. Затем в пробирку со скошенным агаром вносят петлю с посевным материалом, опуская ее до конденсата в нижней части среды, и зигзагообразным движением распределяют мате риал по скошенной поверхности агара. Вынув петлю, обжигают край пробирки и закрывают ее пробкой. Петлю стерилизуют в пламени горелки и ставят в штатив. Пробирки с посевами надг писывают, указывая дату посева и характер посевного материала (номер исследования или название культуры).

Посевы «газоном» производят шпателем на питательный агар в чашке Петри. Для этого, приоткрыв левой рукой крышку, петлей или пипеткой наносят посевной материал на поверхность питательного агара. Затем проводят шпатель через пламя горелки, остужают его о внутреннюю сторону крышки и растирают материал по всей поверхности среды. После инкубации посева появляется равномерный сплошной рост бактерий.

22.Ферменты бактерий. Идентификация бактерий по ферментативной активности. 1.Ферменты бактерий:

–в основе метаболизма у бактерий лежит деятельность 6 классов ферментов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лигазы, лиазы, изомеразы. Ферменты могут локализоваться внутри бактерии – эндоферменты или выделяться в окружающую среду – экзоферменты; 1.1.Эндоферменты:

–ферменты, прочно связанные с бактериальной клеткой и действующие только внутриклеточно;

–осуществляют дальнейшее разложение питательных в-в и превращают их в составные части клетки;

–относятся дегидрогеназы и оксидазы; 1.2.Экзоферменты:

–играют большую роль в обеспечении бактерий доступными для проникновения внутрь источниками углерода и энергии;

–относятся:

а) пищеварительные ферменты, расщепляющие сложные питательные в-ва до простых в-в; б) защитные ферменты, например, пенициллиназа защищает клеточную стенку от действия пенициллина; в) ферменты агрессии – факторы вирулентности патогенных бактерий;

2.Идентификация бактерий по ферментативной активности:

–наиболее часто определяют ферменты класса гидролаз и оксидоредуктаз, используя специальные методы и среды: 2.1.Для определения протеолитической активности:

–микроорганизмы засевают в столбик желатина уколом. Через 3-5 дней посевы просматривают и отмечают характер разжижения желатина. При разложении белка могут выделяться специфические продукты –индол, Н2S, NH3. Для их определения служат специальные индикаторные бумажки, которые помещают в пробирку с пептонной водой, засеянными изучаемыми микроорганизмами;

–индол окрашивает в розовый цвет полоску бумаги, пропитанной насыщенным р-ром щавелевой кислоты. Бумага, пропитанная раствором Pb(CH3COO)2, в присутствии H2S чернеет. Для определения NH3 используют красную лакмусовую бумажку;

2.2.Определение сахаралитической активности:

–проводится на средах Гисса, состоящих из 1% пептонной воды, 0,5% определенного углевода (глюкоза, лактоза и др.) и индикатора Андреде (кислый фуксин в р-ре NaOH). В пробирку со средой опускают поплавок (стеклянная трубочка один конец которой запаян) для улавливания газообразных продуктов;

–о разложении углеводов судят по изменению цвета среды( она приобретает красный цвет, в результате сдвига рН в кислую сторону). О газообразовании свидетельствует накопление газа в поплавке; 2.3.Определение интенсивного кислотообразование:

–в среду с 1% глюкозы и 0,5% пептона (среда Кларка) добавляют индикатор метиловый красный, который имеет желтый цвет при рН 4,5 и выше, и красный — при более низких значениях рН; 2.4.Определение каталазы:

–по пузырькам кислорода, выделяющиеся сразу же после смешивания микробных клеток с 1 % раствором Н2О2;

2.5.Определение нитритов:

–используют реактив Грисса: появление красного окрашивания свидетельствует о наличии нитритов;

23.Бактериологический метод диагностики инфекционных заболеваний.

1.Бактериологический метод:

–заключается в выделении чистой культуры бактерий и идентификации ее по морфологическим, тинкториальным, культуральным, биохимическим, токсигенным и антигенным свойствам. Бактерии культивируют на питательных средах, культурах клеток, куриных эмбрионах. Большинство исследований включает определение чувствительности выделенного возбудителя к антимикробным препаратам и бактериофагам;

–для эпидемиологического маркирования и установления источника инфекции проводят внутривидовую идентификацию с определением фаговаров, биоваров, сероваров, хемоваров, антибиотиковаров и т.д. Кроме того, данный метод позволяет определить количество бактерий в исследуемом материале, что имеет значение при оценке этиологической роли выделенного микроба (это особенно важно при заболеваниях, вызванных условно-патогенными бактериями);

2.Этапы:

2.1.Первый этап:

–основой бактериологического метода является выделение чистой культуры возбудителя, которое происходит на первом этапе исследования. Для выделения чистой культуры возбудителя делают посев взятого материала. Посев делается, как правило, на плотные питательные среды, которые выбирают исходя из свойств предполагаемого возбудителя; 2.2.Второй этап:

–на втором этапе проводят изучение колоний бактерий, выросших на плотной питательной среде и происходящих от одной бактериальной клетки. Производят микроскопическое и макроскопическое исследование колоний в отраженном и проходящем свете: невооруженным глазом, под малым увеличением микроскопа, с помощью лупы;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

–отмечают культуральные свойства колоний: их форму, величину, цвет, характер краев и поверхности, структуру, консистенцию. Далее для приготовления мазков используют часть каждой из намеченных колоний. Мазки окрашивают по Граму, микроскопируют, определяя тинкториальные (отношение к окраске) и морфологические свойства выделенной культуры и проверяя одновременно ее чистоту;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------

–оставшуюся часть колонии пересевают в пробирки с оптимальной для данного вида средой, например, скошенным агаром, с целью накопления чистой культуры для более полного ее изучения. Пробирки перемещают на 18-24 часа в термостат;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------

–на втором этапе, кроме перечисленных исследований, также подсчитывают количество выросших колоний. Для того чтобы провести такое исследование готовят последовательные разведения взятого исследуемого материала, из которых на чашки с питательной средой производят высев, подсчитывают количество выросших колоний, умножают на разведение, из чего определяют содержание микроорганизмов в материале;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2.3.Третий этап – Идентификация:

–идентификацию выделенной бактериальной культуры производят по тинкториальным, морфологическим, биохимическим, культуральным, токсигенным, антигенным свойствам;

–первым делом берут мазок из культуры, исследуют морфологию бактерий и проверяют чистоту культуры выросших бактерий. Далее осуществляют посев выделенной чистой культуры бактерий на среды Гисса. Желательно провести посев и на другие среды для определения биохимических свойств. С помощью реакции нейтрализации токсина антитоксином определяют токсинообразование микробов. В ряде случаев изучают и другие факторы вирулентности. Вышеперечисленные исследования, которые проводятся в бактериологической лаборатории, позволяют определить род или вид возбудителя;

24.Внутривидовая идентификация бактерий (эпидемиологическое маркирование).

–с целью выявления эпидемической цепочки заболевания, т.е. для обнаружения источника инфекции, осуществляют внутривидовую идентификацию бактерий, заключающаюся в определении фаготипа (фаговара), изучении антигенных и других св-в выделенных бактерий;

1.Фаготипирование:

–один из методов эпидемиологического маркирования;

–на чашку с плотной питательной средой, засеянную чистой культурой возбудителя в виде «газона», наносят капли различных диагностических типоспецифических фагов. Бактерии, чувствительные к фагу, образуют стерильное пятно. На засеянные «газоном» стафилококки наносятся капли взвеси стафилококковых бактериофагов. Через сутки после инкубации в термостате видны стерильные зоны отсутствия роста бактерий (стерильные «бляшки») в результате размножения бактериофагов, вызывающих лизис этих бактерий;

25.Особенности физиологии грибов.

1.Особенности физиологии грибов:

–по типу питания – гетеротрофы, по отношению к кислороду – аэробы и факультативные анаэробы;

–растут в широких диапазонах температур (оптимальная температура 25-30 °С), имеют половой и бесполый способы размножения. Поэтому грибы широко распространены в окружающей среде, особенно в почве;

–вместе с сине-зелеными водорослями образуют симбиоз в виде лишайника. В этом симбиозе грибы поглощают воду и растворимые в ней в-ва, а сине-зеленые водоросли поставляют грибам органические соединения;

–другой вид взаимоотношений – микориза – симбиоз грибов и корней высших растений;

–культивируют в течение нескольких суток на сусле-агаре или жидком сусле, среде Сабуро, Чапека и др. Для этой цели можно также использовать лабораторных животных;

–некоторые грибы обладают диморфизмом, т.е. способностью принимать нитчатые и дрожжевые формы в зависимости от условий роста. Дрожжеподобные формы часто образуются при инфицировании человека грибами;

26.Особенности физиологии простейших.

1.Особенности физиологии простейших:

1.1.Клеточное строение:

–снаружи окружены мембраной (пелликулой) – аналогом цитоплазматической мембраны клеток животных;

–содержат: ядро с ядерной оболочкой и ядрышком; цитоплазму, состоящую из эндоплазматического ретикулума, митохондрий, лизосом, многочисленных рибосом и др; 1.2.Размеры простейших:

–в среднем от 2 до 100 мкм; 1.3.Движение и питание:

–имеют органы движения (жгутики, реснички, псевдоподии), питания (пищеварительные вакуоли) и выделения (сократительные вакуоли). По типу питания они могут быть гетеротрофами или аутотрофами; 1.4.Размножение:

–размножаются бесполым и половым путями;

–некоторые простейшие имеют сложный жизненный цикл, сопровождающийся сменой форм развития, полового и бесполого размножения, образуют цисты;

27.Типы взаимодействия вируса с клеткой. Фазы репродукции вирусов. 1.Типы взаимодействия вируса с клеткой:

–различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и интегративный: 1.1.Продуктивный тип:

–завершается образованием нового поколения вирионов и гибелью зараженных клеток (цитолитическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма); 1.2.Абортивный тип:

–не завершается образованием новых вирионов, поскольку инфекционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов; 1.3.Интегративный тип, или вирогения:

–характеризуется встраиванием вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация);

2.Фазы репродукции вирусов:

–проходит в несколько стадий:

1)Адсорбция вириона на клеточной мембране; 2)Проникновение вириона в клетку, «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация вируса); 3)Синтез вирусных компонентов;

4)Формирование вирионов (сборка реплицированной нуклеиновой кислоты и новых капсидных белков); 5)Выход вирионов из клетки;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------

2.1.Адсорбция вирусов:

–прикрепление вириона к поверхности клетки;

–протекает в две фазы:

А)Первая фаза:

–неспецифическая, вызванная ионным притяжением между вирусом и клеткой, включая и другие механизмы;

Б)Вторая стадия:

–высокоспецифическая, обусловленная гомологией, комплементарностью рецепторов чувствительных клеток и «узнающих» их белковых лигандов вирусов; На одной клетке находится от 10 - 100.000 рецепторов, поэтому на ней могут адсорбироваться десятки и сотни вирио-

нов. Наличие рецепторов лежит в основе избирательного поражения вирусами определенных клеток, тканей и органов – тропизм; Белки на поверхности вирусов, узнающие клеточные рецепторы, называются прикрепительными. Так, рецептором

для вируса гриппа служат сиаловые к-ты в составе гликопротеинов и гликолипидов (ганглиозидов) клеток дыхатель-

ных путей. Вирусы бешенства адсорбируются на ацетилхолиновых рецепторах нервной ткани, а вирусы иммунодефицита человека – на CD4-рецепторах Т-хелперов, моноцитов;

2.2.1.Проникновение вирусов в клетку:

–происходит рецепторзависимым эндоцитозом или в результате слияния оболочки вируса с клеточной мембраной. Эндоцитоз происходит в результате захватывания и поглощения вириона клеткой: клеточная мембрана с прикрепленным вирионом впячивается с образованием эндосомы. Содержимое эндосомы закисляется, что приводит к слиянию оболочки вируса с мембраной эндосомы и выходу вирусного нуклеокапсида в цитозоль клетки;

2.2.2.«Раздевание»:

–процесс заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего компонента вируса, способного вызвать инфекционный процесс;

–происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной процесс проникновения вируса в клетку сочетается с первым этапом его «раздевания». Конечными продуктами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нуклеиновая кислота вируса;

2.3.Синтез вирусных белков:

–проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирусные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение вирусного потомства;

–реализация генетической информации вируса осуществляется в соответствии с процессами транскрипции, трансляции и репликации;

2.4.Формирование (сборка) вирусов:

–синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфически «узнавать» друг друга и при достаточной их концентрации самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, солевых и водородных связей; 2.5.Выход вирусов из клетки:

–различают два основных типа выхода вирусного потомства из клетки:

А)Первый тип:

–взрывной – характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки;

Б)Второй тип:

–почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку;

–на заключительном этапе сборки нуклеокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячивания образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «почка» отделяется от клетки;

Время, необходимое для осуществления полного цикла репродукции вирусов, варьирует от 5-6 ч (вирусы гриппа, оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, аденовирусы и др.). Образовавшиеся вирусы способны инфицировать новые клетки и проходить в них указанный выше цикл репродукции;

28.Бактериофаги. Взаимодействие фага с бактериальной клеткой. Умеренные и вирулентные бактериофаги. Лизогения.

1.Бактериофаги:

–вирусы бактерий, обладающие способностью специфически проникать в бактериальные клетки, репродуцировать-

ся в них и вызывать их растворение (лизис);

–в зависимости от формы и структурной организации фаги подразделяют на несколько морфологических типов: нитевидные; мелкие кубические; фаги сперматозоидной формы; 1.1.Строение:

–состоят из головки икосаэдрического типа и хвостового отростка. Хвостовой отросток имеет внутри полый цилиндрический стержень, сообщающийся с головкой, а снаружи – чехол, способный к сокращению. Чехол присоединен к воротничку, окружающему стержень около головки. На дистальном конце есть 6-угольная базальная пластинка с шипами, от которых отходят нитевидные структуры – фибриллы (нити);

2.Взаимодействие фага с бактериальной клеткой:

–бактериофаги инфицируют строго определенные бактерии, взаимодействуя со специфическими рецепторами клетки. По специфичности взаимодействия различают следующие бактериофаги: поливалентные – взаимодействуют с родственными видами бактерий; моновалентные – взаимодействуют с бактериями определенного вида; типовые – взаимодействуют с отдельными типами (вариантами) бактерий данного вида;

–взаимодействие фагов с бактериями может протекать по продуктивному, абортивному и интегративному типам. При продуктивном типе образуется фаговое потомство, бактерии лизируются; при абортивном типе – фаговое потомство не образуется и бактерии сохраняют свою жизнедеятельность; при интегративном типе – геном фага встраивается в хромосому бактерии и сосуществует с ней. В зависимости от типа взаимодействия различают вирулентные и умеренные бактериофаги;

3.Умеренные и вирулентные бактериофаги:

3.1.Вирулентные бактериофаги:

–взаимодействуют с бактерией по продуктивному типу. Для внедрения в бактерию они адсорбируются на специфических рецепторах клетки. Проникнув в бактерию, они репродуцируются с образованием новых фаговых частиц и вызывают лизис бактерий. Фаги, имеющие хвостовой отросток, прикрепляются к бактериальной клетке свободным концом отростка;

–после активации АТФ чехол хвостового отростка сокращается, и стержень с помощью лизоцима, растворяющего фрагмент клеточной стенки, просверливает оболочку клетки и ДНК фага, содержащаяся в его головке инъецируется в клетку, а капсид фага остается снаружи бактерии;

–инъецированная внутрь бактерии НК-та подавляет биосинтез компонентов клетки, заставляя ее синтезировать НК и белки фага. Эти процессы схожи с репродукцией вирусов человека. После образования компонентов фага происходит самосборка частиц: сначала пустотелые капсиды головок заполняются нуклеиновой кислотой, затем сформированные головки соединяются с хвостовыми отростками. В результате изменения внутриклеточного осмотического давления и действия фагового лизоцима происходит разрушение оболочки, лизис бактерии и выход фагов из нее. Весь литический цикл от адсорбции бактериофага на бактерии до его выхода из нее занимает 20–40 мин;

3.2.Умеренные бактериофаги:

–взаимодействуют с чувствительными бактериями по продуктивному и по интегративному типу. Продуктивный цикл умеренного фага идет в той же последовательности, что и у вирулентных фагов, и заканчивается лизисом клетки. При интегративном типе взаимодействия ДНК встраивается в хромосому бактерии, реплицируется с геномом размножающейся бактерии, не вызывая ее лизиса. ДНК бактериофага, встроенная в хромосому бактерии, называется профагом, а культура бактерий – лизогенной. Такое сосуществование бактерии и умеренного бактериофага называется лизогенией. Профаг, ставший частью хромосомы бактерии, при ее размножении передается по наследству потомкам;

29.Применение фагов в биотехнологии, микробиологии и медицине. 1.Применение фагов в биотехнологии, микробиологии и медицине: