Вирусы и бактериофаги Кафедра микробиологии и вирусологии Ив. ГМА д. б. н. Кузнецов О. Ю. 2011 ©
Вирусы – уникальные макромолекулярные конструкции, предназначенные природой для хранения, распространения и репродукции генетической информации с целью стабилизации ее в биосфере
90% вирусов не разрушают клетки Первооткрыватель вирусов – Д. И. Ивановский – 1892 г. обнаружил вирус табачной мозаики Свойства загадочного объекта: ¡ ¡ ¡ Заразность Фильтруемость Способность к размножению 1864— 1920
Мартинус Виллем Бейеринк в 1898 г. повторил основные эксперименты Ивановского и ввел понятие вирус (что в переводе означает – Яд) ¡ 1917 г. Туорт и Д’Эррель открыли бактериофаг ¡ 1933 г. создан электронный микроскоп ¡ 1935 г. Стейли обнаружил явление кристаллизации вирусов, т. е. открыл белковую природу вирусов
Вне клетки вирус не проявляет признаков живого он метаболически инертен и называется вирионом Вирусы многообразны и могут поражать любой живой объект Существуют вирусы: ДНК-содержащие двухцепочечные РНК-содержащие одноцепочечные
Архитектоника вирусов 1. Внутри вирусной частицы присутствует либо ДНК, либо РНК (никогда вместе!). 2. НК окружена капсидом – белковой облочкой, состоящей из субъединиц – капсомеров. 3. Поверх капсида может быть еще плащ (пеплос). Его функция – защитная. Часто он содержит элементы оболочки клетки, которые захватывает у клетки в момент выхода из нее. 4. На поверхность вирусной частицы выходят рецепторы. С их помощью происходит адгезия вируса на чувствительной клетке и проникновение внутрь ее.
Размеры вирусов от 14 до 100 нм Особые формы вирусов: ¡ Бактериофаги – вирусы бактерий ¡ Вироиды - голые вирусы ( в наличии только НК) ¡ Прионы – фрагментарные белковые молекулы, способные к самовоспроизведению
Криптограмма – краткая запись свойств вируса 1. Тип НК – РНК или ДНК: R – РНК, D – ДНК 2. / (слеш) - количество цепочек в НК 3. D’’ R/1, R/2 D/1, D/2 или R’, R’’ D’, 4. 2. Характеристика НК: молекулярный вес / процентное содержание к весу всего вириона 5. 3. Форма вириона / форма нуклеокапсида 6. S – сферическая, Х – сложная, I – удлиненная 7. 4. хозяин/тип переносчика 8. О – без переносчика, V (Vertebrata) – позвоночные, 9. I – Insecta – насекомые и т. д. 10. D/2: 80/7: S/S: V/0 – криптограмма вируса герпеса
Обнаружение вирусов (прямое и косвенное обнаружение) ¡ ¡ ¡ С помощью светового микроскопа (серебрение по Морозову) Обнаружение телец-включений Цитопатический эффект – гибель клеток или характерное изменение морфологии или ультраструктуры под действием вируса Реакция гемагглютинации (вирус + эритроциты = склеивание) Обнаружение с помощью электронного микроскопа Идентификация с помощью специфических сывороток: 1. 2. реакция торможения цитопатического эффекта реакция торможения гемагглютинации
Электронограмма вирусной частицы и ее геометрическая реконструкция Тельца включения внутри цитоплазмы клеток
Методы культивирования вирусов 1. В тканях восприимчивого биологического объекта 2. На срезах органов биологического объекта (органная культура) 3. В курином эмбрионе 4. В первичной культуре эмбриональных клеток 5. В культуре перевиваемых клеток (полуперевиваемые и перевиваемые)
Этапы вирусной репродукции 1. Специфическая адгезия вируса на клетке и проникновение НК вируса в клетку. Клетка обнимает вирус ложноножками. 2. Внедрение НК в ядро клетки, синтез ферментов репродукции ДНК/2 в геном клетки и. РНК рибосомы белок ДНК/1 ДНК/2 и далее как выше РНК/1 рибосомы белок +РНК сразу идет на рибосомы и выступает как и. РНК -РНК с нее сначала снимается копия, а далее как обычно ретровирусы: РНК-содержащие вирусы имеют фермент обратную транскриптазу (ревертазу). За счет ее происходит образование ДНК/1 ДНК/2 и. РНК рибосомы белок 3. Синтез структур вириона, образуются тельца включения – клетка жива 4. Синтез частей и созревание вирионов (элементарные тельца). Явление персистенции (persisteo - переживаю) 5. Выход из клетки. Клетка гибнет. Увеличивается зона поражения + бактериальная инфекция
Клетка обнимает вирус ложноножками
Особенности протекания вирусной инфекции 1. 2. Продуктивная (острая) инфекция Персистенция: • Латентная (длительное пожизненное носительство вируса без выделения во внешнюю среду • Хроническая ( периоды ухудшения и улучшения чередуются) • Медленная (нарастание симптомов заболевания вплоть до смерти)
Бактериофаги – вирусы бактерий
История вопроса ¡ 1898 г. - Н. Ф. Гамалея обнаружил лизис сибиреязвенных бацилл и назвал действующий фактор бактериолизином. ¡ 1915 – Туорт (Творт) обнаружил лизис стафилококка, действующий фактор определил как вирус. ¡ Д’Эррель обнаружил лизис дизентерийных шигелл, а действующий фактор назвал бактериофагом. Гамалея Н. Ф.
Морфология бактерифагов ¡ ¡ ¡ ¡ Головка с нуклеиновой кислотой. Головка состоит из капсомеров белковой природы. Обычно она гексагональной формы. Хвостик (может отсутствовать) Размеры – 25 – 100 нм Форма бактериофагов может значительно варьировать от вида к виду бактериофагов Фаги могут быть ДНК или РНК содержащие, одноили двунитчатые. ДНК и РНК никогда не присутствуют вместе. Устойчивость к воздействиям внешней среды практически аналогична вирусам.
Взаимодействие фага с клеткой 1. Адсорбция фага на клетке бактерии осуществляется с помощью рецепторов бактерии и фага. Находится могут они в липопротеиновом или липополисахаридном слое. На процесс адсорбции могут оказать влияние соли, р. Н, температура, кофактор адсорбции (триптофан). На поверхности одной клетки могут адсорбироваться много фаговых частиц, но внутрь проникает НК только от одного бактериофага!
Взаимодействие фага с клеткой 1. 2. 3. 4. Проникновение НК фага в клетку Биосинтез фаговой НК и белков капсида Морфогенез фага Выход фаговых частиц из клетки. Эффект выхода оказывает различное воздействие на клетку: Есть литические фаги: бактерия обязательно погибает после репродукции фаговых частиц и выхода их из клетки Есть умеренные фаги: бактерия остается живой
Важные понятия для фагов 1. Профаг – форма существования умеренного фага, при котором его ДНК объединяется (интегрируется) с хромосомой бактериальной клетки и при репликации передается дочерним клеткам. Возможен переход профага в вегетативную форму под влиянием радиации, УФ облучения, некоторых химических соединений и др. факторов внешней среды. 2. При этом генетическая информация, привнесенная в клетку бактериофагом, становится информацией клетки. Данное явление называется лизогенией, сам процесс лизогенизацией, а культура бактерий – лизогенной. 3. Фаговая конверсия или конверсия фагом – приобретение бактериальной клеткой новых свойств за счет привнесения новой генетической информации с помощью бактерифаговой НК.
Важные понятия для фагов 4. Бактериофаги бывают моновалентными – поражается только определенный вид бактерий или даже тип и поливалентными. 5. Фаготипирование бактерий – установление соответствия типа бактерий заведомо известному типу бактериофага, взятого в исследование. Появляется возможность установления с помощью этого исследования установить источник инфекции. В случае соответствия культуры бактерий и фага в месте контакта появляются зоны лизиса бактерий, что хорошо видно в случае посева культуры методом газона.
Применение бактериофагов • • • Фагопрофилактика – метод предупреждения некоторых заболеваний с помощью бактериофагов. Фаготерапия – метод лечения некоторых заболеваний с помощью бактериофагов. Недостатки фагопрофилактики и фаготерапии: 1. блокада фагов антителами, поэтому их не вводят в кровеносное русло. 2. фаги «не находят» и не поражают бактерии, находящиеся внутриклеточно, а также пребывающие в состоянии «покоящихся клеток» и в виде спор. 3. быстрый выход бактерий из-под действия фагов за счет адаптации и смены рецепторных зон. Бактериофаги встречаются там и искать их следует там, где есть к ним чувствительные бактерии
Использование бактериофагов. Реакции с использованием фагов. Фаготипирование ¡ РНТФ – реакция нарастания титра фага. Это - метод индикации некоторых видов бактерий во внешней среде, когда другие методы исследования либо невозможны, либо финансово крайне затратны. В этом случае обязательно устанавливается титр бактериофага (фага) – количество фаговых частиц в одном мл. ¡ Методы подсчета фаговых частиц: 1. 2. ¡ Метод агаровых слоев – метод Грациа Метод Аппельмана В генной инженерии бактериофаги используют в качестве вектора в трансдукции
¡ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ! Красивой ВАМ всем Весны!
Скачать презентацию Вирусы и бактериофаги Кафедра микробиологии и вирусологии Ив
Вирусы и бактериофаги.ppt