Бактериофаги
Бактериофаги - это вирусы бактерий, которые способны проникать и бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вызывать их лизис. Открытие бактериофагов связано с именами Гамалеи (1898) описавшего спонтанный лизис возбудителя сибирской язвы, Тоуорта (1915) – лизис стафилококков, д. Эрелля (1917) – описавшего взаимодействие фага и бактерий и давшего название литическому агенту – бактериофаг. Далее были выделены вирусы не только бактерий но и синезеленых водорослей, грибов и других микроорганизмов и для обозначения этих вирусов используется термин – фаг.
Строение бактериофагов детально изучено для крупных фагов, например на фагах кишечной палочки. Они имеют головастикообразное или сперматозоидное строение и состоят из: 1) головки – внутри которой находится скрученная молекула ДНК или РНК, окруженной белковой оболочкой –капсидом, содержащей строго ориентированные субъединицы – капсомеры, состоящие из одной или нескольких белковых молекул; 2) отростка, который имеет вид полой полостной трубки, окруженной футляром, содержащей сократительные белки, на его конце находится 3) базальная пластинка с шиповидными выростами. От пластинки отходят тонкие длинные 4) нити – фибриллы, при помощи которых бактериофаги прикрепляются к клеточной стенке бактериальной клетки.
1 — головка, 2— хвост, 3 — нуклеиновая кислота, 4 — капсид, 5 —"воротничок", 6 — белковый чехол хвоста, 7— фибрилла хвоста, 8 — шипы, 9 — базальная пластинка
Химический состав: нуклеиновые кислоты составляют – 40 -50%, белки -50 -60% и небольшое количество липидов. Например в состав белков бактериофага Escherichia coli входят полиамины : кислоторастворимый полипептид, содержащий аспарагиновую и глутаминовую кислоты, лизин, кислотонерастворимый белок, спермин, путресцеин. Распространение - они широко встречаются в почве, воде, навозе, экскрементах больных и здоровых людей и животных, обнаружены они также более чем у 100 видов бактерий. Выделены фаги из раковых опухолей растений, из молока, овощей и фруктов.
Взаимодействие фага с бактериальной клеткой определятся: 1) наличием рецепторов на которых он может фиксироваться; 2) наличием в клеточной стенке цитоплазматической мембране ферментов способствующих роникновению ДНК фага; 3) наличием в клетке веществферментов- белков, обеспечивающих синтез компонентов фага и его формирование.
Взаимодействие фага с бактериальной клеткой Главным свойством фагов является специфичность- для каждого бактериофага существуют свои бактерии в которые он приникает и репродуцируется, отсюда происходи т их название, например бактериофаг кишечной палочки называется колифаг, возбудителя сибирской язвы – противосибиреязвеный бактериофаг. По специфичности бактериофаги делятся на: -полифаги - лизируют родственные бактерии; -монофаги - лизируют бактерии одного вида; -фаговары – отдельные варианты данного вида бактерий.
• Процесс взаимодействия фага с бактериальной клеткой состоит из последовательных этапов: • адсорбция – прикрепление фага отростками к рецепторам бактериальной клетки; • проникновение – выделение фагом фермента- лизицима, который разрушает клеточную стенку бактериальной клетки, через это отверстие проникает конец отростка и нуклеиновая кислота попадает внутрь клетки ( проникновение может происходить путем впрыскивания за счет сокращения белков трубки или путем пассивного перетекания); • биосинтез нуклеиновых кислот и белков фага, при этом прекращается у бактерий синтез собственных белков и нуклеиновых кислот; • морфогенез фага – заключается в заключении фаговой нуклеиновой кислоты в капсиды и формировании зрелых частиц фага; • выход зрелых вирусов из бактериальной клетки происходит путем лизиса зараженных бактериальных клеток за счет фагового лизоцима, который накапливается в период репродуцирования и формирования фага.
• Количество зрелых фагов у клеток различно – от единиц до нескольких тысяч. Фаги выходят из клетки и вновь внедряются в незараженные бактерии. Бактериофаги, вызывающие лизис бактериальных клеток с образованием новых частиц фагов называются вирулентными. • Бактериофаги , которые проникают в клетку, но лизиса ее не вызывают называются умеренными. Они остаются в клетке в скрытой, неинфекционной форме. ДНК фага встраивается, интегрируется в ДНК бактериальной клетки и такой умеренный фаг превращается в профаг , который не обладает литическим действием. Он может находиться в клетках длительное время переходя из одной клетки в другую. Под влиянием УФ лучей, ионизирующей радиации и химических мутагенов профаг из интегрированного состояния может переходить в автономное, превращаться в вирулентный, вызывая лизис бактериальных клеток.
Применение бактериофагов. Бактериофаги используют для: 1) терапии и профилактики инфекционных заболеваний (гнойные и анаэробные инфекции, сальмонеллез и колибактериоз молодняка сельскохозяйственных животных); 2) дифференциации бактериальных культур (сибиреязвенных, стафилококковых, рожистых, сальмонеллезных и др. ); 3) индикации бактерий во внешней среде ( воде, выделениях человека и животных, пищевых продуктах); 4) играют большую роль в изменчивости бактерий (трансдукции), например они могут изменять патогенность некоторых бактерий, свойства фиксировать азотобактериями и др. ; 5) могут приносить вред в микробиологической промышленности – лизировать полезные микроорганизмы, вырабатывающие биологически активные вещества, белки, витамины, ферменты.
Скачать презентацию Бактериофаги Бактериофаги — это вирусы бактерий которые
Бактериофаги.ppt