
- •Компоненты бактериофага, их локализация и функции.Основные морфологические группы бактериофагов.
- •Свойства бактериофагов. Этапы и исход взаимодействия вирулентного и умеренного бактериофага с чувствительной бактериальной клеткой.
- •Лизогенизация, профаг, лизогенная (фаговая) конверсия и ее примеры.
- •Феномен роста бактериофагов в жидкой и на плотной средах.
- •Качественные пробы для выявления бактериофага.
- •Способы титрования бактериофага в жидкой и на плотной питательных средам. Получение больших количеств фага, фаголизат бактериальной культуры, методы его очистки.
- •Использование бактериофагов в медицине.
- •Наследственность бактерий. Материальная основа наследственности бактерий. Понятие о генотипе и фенотипе бактерий.
- •Особенности нуклеоида бактерий. Структура генома.
- •Генотип и фенотип бактерий. Строение генома
- •Виды изменчивости бактерий и факторы, их вызывающие.
- •Модификационная изменчивость, ее механизм и значение.
- •Мутационный процесс: мутации, мутанты, мутагены. Классификация мутаций.
- •Диссоциация бактерий на s и r формы, их различия.
- •Выявление ауксотрофных и антибиотикорезистентных мутантов.
Тема: БАКТЕРИОФАГИЯ. ГЕНЕТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ.
Компоненты бактериофага, их локализация и функции.Основные морфологические группы бактериофагов.
Бактериофа́ги — вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис. Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала одноцепочечной или двуцепочечной нуклеиновой кислоты (ДНК или, реже, РНК).
Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2—4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окружённая белковой или липопротеиновойоболочкой — капсидом, сохраняющим геном вне клетки[10].
Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Обычно углы состоят из пентамеров белка, а опора каждой стороны из гексамеров того же или сходного белка. Более того, фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные[11].
Хвост, или отросток, представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуют также бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные[12].
Головка округлой, гексагональной или палочковидной формы диаметром 45—140 нм. Отросток толщиной 10—40 и длиной 100—200 нм. Одни из бактериофагов округлы, другие нитевидны, размером 8x800 нм. Длина нити нуклеиновой кислоты во много раз превышает размер головки, в которой находится в скрученном состоянии, и достигает 60—70 мкм. Отросток имеет вид полой трубки, окружённой чехлом, содержащим сократительные белки, подобные мышечным. У ряда вирусов чехол способен сокращаться, обнажая часть стержня. На конце отростка у многих бактериофагов имеется базальная пластинка, от которой отходят тонкие длинные нити, способствующие прикреплению фага к бактерии.
Различают 5 морфологических групп
Бактериофаги с длинным отростком и сокращающимся чехлом
Фаги с длинным отростком, но не сокращающимся чехлом
Фаги с коротким отростком
Фаги с аналогом отростка
Нитевидные фаги
Свойства бактериофагов. Этапы и исход взаимодействия вирулентного и умеренного бактериофага с чувствительной бактериальной клеткой.
Обладают антигенными свойствами. При введении в животный организм вырабатываются специфические антитела.
Вирулентные взаимодействуют с бактериями по продуктивному типу. В начале происходит абсорбция фага на оболочке бактерий, за счет взаимодействия специфических рецепторов. Имеет место проникновение или пенетрация вирусной нуклеиновой кислоты в цитоплазму бактерий. Под действием Лизоцима в оболочке бактерии образуется небольшое отверстие, чехол у фага сокращается и НК впрыскивается. Оболочка фага за пределами бактерии. Далее осуществляется синтез ранних белков. Они обеспечивают синтез фаговых структурных белков, репликацию фаговой нуклеиновой кислоты и репрессию деятельности бактериальной хромосом.
После этого происходит синтез структурных компонентов фагов и репликация нуклеиновой кислоты. Из этих элементов происходит сборка нового поколения фаговых частиц. Сборка носит название морфогенез, новых частиц, которых в одной бактерии может образовываться 10-100. Далее лизис бактерии и выход нового поколения фагов во внешнюю среду.
Умеренные бактериофаги взаимодействуют либо по продуктивному, либо по интегративному типу. Продуктивный цикл идет аналогично. При интегративном взаимодействии – ДНК умеренного фага после попадания в цитоплазму встраивается в хромосому в определенном участке, причем при делении клетки реплицируется синхронно с бактериальной ДНК и вот эти структуры передаются дочерним клеткам. Такая встроенная ДНК фага – профаг, а бактерия, содержащая профаг, называется лизогенной, а явление –лизогения.
Спонтанно, или под влиянием ряда внешних факторов профаг может вырезаться из хромосомы, т.е. переходить в свободное состояние, проявлять свойства вирулентного фага, что будет приводить к образованию нового поколения бактериальных тел – индукция профага.
Лизогенезация бактерий лежит в основе фаговой(лизогенной) конверсии. Под этим понимают изменение признаков или свойств у лизогенных бактерий, по сравнению с нелизогенными того же вида. Изменяться могут разные свойства – морфологические, антигенные и тд.
Умеренные фаги могут быть дефектными – не способными образовывать фаговое потомство не в естественных условиях и в индукции.