Строение бактериофагов изучают с помощью электронной микроскопии образцов, контрастированных напылением металлов или фос-форно-вольфрамовой кислотой. Они имеют форму сперматозоида, кубическую (сферическую) или нитевидную форму, размер их колеблется от 20 до 800 нм (у нитевидных форм).
Бактериофаги, имеющие форму сперматозоида, достигают длины до 200 нм и состоят из головки икосаэдрического типа, содержащей нуклеиновую кислоту, и хвостового отростка (рис.3.8). Капсид головки и чехол отростка состоят из полипептидных субъединиц, уложенных по кубическому (головка) или спиральному типу (отросток) симметрии. Хвостовой отросток имеет внутри полую трубку (стержень), сообщающийся с головкой, а снаружи — чехол отростка, заканчивающийся шестиугольной базальной пластинкой с шипами, от которых отходят фибриллы (нити).
Различают бактериофаги с длинным отростком, имеющие сокращающийся или не сокращающийся чехол, а также бактериофаги с короткими отростками, аналогами отростков, без отростков и нитевидные.
Бактериофаги содержат ДНК или РНК. Большинство из них содержат двунитевую ДНК, замкнутую в кольцо. Имеются также однонитевые бактериофаги.
Кроме структурных белков, уложенных по спиральному или кубическому типу, у бактериофагов имеются внутренние белки — геномные, связанные с нуклеиновой кислотой, а также ферменты (лизоцим, АТФаза).
Archive for the ‘Физиология микробов’ Category
Морфология и химический состав
Пятница, марта 5, 2010Резистентность
Четверг, февраля 25, 2010Бактериофаги по сравнению с вирусами человека и бактериями более устойчивы к факторам окружающей среды. Этиловый спирт, фенол и эфир не оказывают на них инактивирующего действия. К формалину и кислотам бактериофаги высокочувствительны. Они длительно сохраняются при низкой температуре и высушивании. Большинство бактериофагов инактивируется при температуре 65—70° С.
Взаимодействие с бактериальной клеткой
Четверг, февраля 18, 2010По механизму взаимодействия с бактериальной клеткой различают вирулентные и умеренные бактериофаги.
Вирулентные бактериофаги, попав в бактерию, реплицируются, формируя 200—300 фаговых частиц, и вызывают гибель (лизис) бактериальной клетки. Взаимодействие бактериофага с бактерией напоминает взаимодействие вирусов человека с клеткой хозяина. Некоторые особенности имеют при этом бактериофаги с сокращающимся чехлом. Они адсорбируются на клеточной стенке с помощью фибрилл хвостового отростка. Чехол хвостового отростка сокращается, и стержень с помощью ферментов (лизоцима) как бы просверливает оболочку клетки. При этом нуклеиновая кислота из головки через канал трубки бактериофага инъецируется в клетку, а капсид бактериофага остается снаружи бактерии. Инъецированная внутрь клетки нуклеиновая кислота подавляет биосинтез компонентов клетки, заставляя ее синтезировать нуклеиновую кислоту и белки бактериофага. Образовавшиеся в разных частях клетки компоненты бактериофага собираются в фаговые частицы путем заполнения фаговой нуклеиновой кислотой пустотелых капсидов головки. Затем в результате лизиса клетки бактериофаги выходят из нее. Весь цикл от адсорбции бактериофага на мембране клетки до его выхода из нее занимает 20— 40 мин.
По специфичности взаимодействия с клетками различают следующие бактериофаги: поливалентные, взаимодействующие с родственными видами бактерий; моновалентные, взаимодействующие с бактериями одного вида; типовые, взаимодействующие с отдельными вариантами бактерий данного вида.
Умеренные бактериофаги
Четверг, февраля 11, 2010Умеренные бактериофаги после проникновения в бактерию не разрушают ее, так как ДНК фага встраивается в хромосому бактерий и передается по наследству. Это интегративный тип взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой. Встроенная в хромосому бактерии ДНК бактериофага называется профагом, а бактерия — лизогенной. Такое сосуществование бактерии и умеренного бактериофага называется лизогенией.
Феномен лизогении широко распространен среди бактерий. Лизогенизация бактерий лежит в основе феномена лизогенной, или фаговой, конверсии, который заключается в приобретении лизогенными бактериями дополнительных свойств. Например, наличие профага в дифтерийной палочке обусловливает ее способность продуцировать экзотоксин. Под действием ультрафиолетового и ионизирующего излучения, химических и других факторов профаг может превращаться в вирулентную форму, что сопровождается репликацией бактериофагов и лизисом бактерий.
Бактериофаги применяют
Четверг, февраля 4, 2010Бактериофаги применяют в лабораторной диагностике для идентификации бактерий с целью выявления источника инфекции (эпидемиологическое маркирование). Для этого используют фаготипирование: на чашку с питательной средой, засеянной чистой культурой возбудителя, наносят капли суспензий различных диагностических бактериофагов. При наличии чувствительности возбудителя к фагу на месте нанесенной капли суспензии бактериофага образуется стерильное пятно (бляшка) вследствие лизиса бактерий.
Кроме диагностических бактериофагов, имеются лечебно-профилактические, применяемые для лечения и профилактики заболеваний, вызываемых некоторыми бактериями.
Интегративный тип взаимодействия
Воскресенье, сентября 13, 2009Интегративный тип взаимодействия характерен для умеренных ДНК-содержащих бактериофагов, онко-генных вирусов и некоторых инфекционных вирусов (вирусов гепатита В, аденовирусов, ВИЧ и др.). Для интеграции с геномом клетки необходимо возникновение кольцевой формы двунитевой ДНК вируса. Встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом (ДНК-провирус). Про-вирус реплицируется в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток, т.е. состояние вирогении наследуется. Однако под влиянием некоторых физических или химических факторов провирус может исключаться из хромосомы клетки и переходить в автономное состояние с развитием продуктивного типа взаимодействия с клеткой. Дополнительная генетическая информация провируса при вирогении сообщает клетке новые свойства, что может быть причиной развития опухолей, аутоиммунных и хронических заболеваний. На способности вирусов к интеграции с геномом клетки основаны персистен-ция вирусов в организме и развитие персистентных вирусных инфекций.
Кроме описанного продуктивного типа взаимодействия
Воскресенье, сентября 13, 2009Кроме описанного выше продуктивного типа взаимодействия, возможно взаимное сосуществование (вирогения) вируса и клетки в виде интегративного типа взаимодействия. Вирогения характеризуется интеграцией (встраиванием) нуклеиновой кислоты вируса в геном клетки, а также репликацией и функционированием вирусного генома как составной части генома клетки.
Выход вирионов из клетки
Воскресенье, сентября 13, 2009Процесс репродукции вирусов заканчивается высвобождением их из клетки. Это обязательный этап продуктивной вирусной инфекции, который реализуется двумя основными типами выхода вирионов из клетки. Первый тип — взрывной: из погибающей клетки одновременно выходит большое количество вирионов. По взрывному типу выходят из клетки просто устроенные вирусы, не имеющие суперкапсида. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсид — оболочку, которая является производной от клеточных мембран. Сначала образовавшийся нуклеокапсид или сердцевина транспортируется к клеточным мембранам, в которые уже встроены вирусспецифические белки. Затем начинается выпячивание этих участков. Сформировавшаяся почка отделяется от клетки в виде сложно устроенного вируса. При этом клетка способна длительно сохранять жизнеспособность и продуцировать вирусное потомство.
Полный цикл репродукции вирусов завершается через 5—6 ч (вирус гриппа и др.) или через несколько суток (вирус кори и др.).
Формирование вирионов
Воскресенье, сентября 13, 2009Вирионы формируются путем самосборки: составные части вириона транспортируются в места сборки вируса — участки ядра или цитоплазмы клетки. Соединение компонентов вириона обусловлено наличием гидрофобных, ионных, водородных связей и стерического соответствия. В результате самосборки капсомеров, образовавшихся из полипептидов вируса, и взаимодействия их с нуклеиновыми кислотами вируса образуются нуклеокапсиды (нуклеопротеиды) просто устроенных вирусов.
Сложно устроенные вирусы содержат нуклеокапсид, или сердцевину, которые окружаются видоизмененными мембранами клетки (суперкапсидом). Таким образом, сложноорганизо-ванный вирион включает в свой состав суперкапсидную оболочку, содержащую, кроме вирусспецифических белков, компоненты мембран клетки.
Репликация
Воскресенье, сентября 13, 2009Одновременно в клетке происходит и репликация (от лат. replicatio — повторение), т.е. синтез вирусных нуклеиновых кислот, являющихся копией исходных вирусных геномов. Способ репликации генома зависит от способности вирусов индуцировать образование полимераз в клетке или от наличия полимераз в составе вириона.