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).
Posts Tagged ‘бактериофаг’
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.
Трансдукция
Воскресенье, сентября 13, 2009Трансдукция — передача бактериальной ДНК посредством бактериофага.
Была открыта в 1951 г. Н.Циндером и ДЛедербергом. В процессе репликации фага внутри бактерий фрагмент бактериальной ДНК проникает в фаговую частицу и переносится в бактерию-реципиент во время фаговой инфекции.
Существуют два типа трансдукции: общая и специфическая. Общая трансдукция (неспецифическая) — перенос бактериофагом фрагмента любой части бактериальной хромосомы. Этот процесс происходит вследствие того, что бактериальная ДНК фрагментируется после фаговой инфекции и кусочек бактериальной ДНК того же размера, что и фаговая ДНК, проникает в вирусную частицу с частотой приблизительно 1 на 1000 фаговых частиц. Специфическая трансдукция наблюдается в том случае, когда фаговая ДНК интегрирует в бактериальную с образованием профага. При исключении ДНК фага из бактериальной хромосомы в результате случайного процесса захватывается прилегающий к месту включения фаговой ДНК фрагмент бактериальной хромосомы. Так как большинство умеренных бактериофагов интегрируют в бактериальную ДНК в специфических участках, для таких бактериофагов характерен перенос в клетку-реципиент определенного участка бактериальной ДНК донора.
Антисептика
Воскресенье, сентября 13, 2009Антисептика — совокупность мер, направленных на уничтожение микробов в ране, патологическом очаге или организме в целом, на предупреждение или ликвидацию воспалительного процесса. Принципы антисептики были введены в медицину И.Земмельвейсом в 1847 г.
Антисептика включает различные методы: механические (удаление инфицированных некротизированных тканей, инородных тел и т.д.), физические (дренирование ран, введение тампонов, наложение гигроскопических повязок), химические (применение антисептиков), биологические (использование протеолити-ческих ферментов для лизиса нежизнеспособных клеток, бактериофагов, антибиотиков). В практике обычно применяют комплекс этих методов.
Антагонистические взаимоотношения
Воскресенье, сентября 13, 2009Антагонистические взаимоотношения, или антагонистический симбиоз, заключается в неблагоприятном воздействии одного вида микроорганизма на другой, что приводит к повреждению и даже к гибели последнего. Микробы-антагонисты широко распространены в окружающей среде. Хорошо известна антагонистическая активность представителей нормальной микрофлоры толстой кишки человека — бифидобактерий, лактобацилл, кишечной палочки и других, являющихся антагонистами гнилостной микрофлоры.
Механизм антагонистических взаимоотношений разнообразен. Распространенной формой антагонизма является образование антибиотиков — специфических продуктов обмена микробов, подавляющих развитие микроорганизмов других видов, или образование бактериоцинов — белков бактерий, подавляющих жизнедеятельность бактерий других штаммов того же вида. Антагонизм проявляется также за счет большей скорости размножения, продукции органических кислот и других веществ, изменяющих рН среды.
Антагонизм может развиваться в форме конкуренции в основном за источники питания: интенсивно развиваясь и истощая питательную среду, микроорганизм-антагонист может подавлять рост других микроорганизмов. Такая форма антагонизма, когда микроорганизм использует другой организм как источник питания, называется паразитизмом. Примером паразитизма является взаимоотношение бактериофага и бактерий. При хищничестве микроорганизм, например амеба, обитающая в толстой кишке, захватывает и переваривает бактерии кишечника.
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.
Морфология и структура вирусов
Воскресенье, сентября 13, 2009Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронной микроскопии, так как их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий. Форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), в виде сперматозоида (многие бактериофаги). Размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Один из самых мелких вирусов — вирус полиомиелита (около 20 нм), самый крупный — вирус натуральной оспы (около 350 нм).