Занятие 12 Бактериофагия. Медицинская биотехнология. Генетика микроорганизмов.

1.Назовите фамилии учёных, открывших явление бактериофагии. Природа бактериофага - к какому царству живых существ относится?

Вирусы не имеют клеточного строения. Это неклеточные формы жизни. Они относятся к царству Vira. Размеры выражаются в нанометрах (нм); 1 нм = 10-3 мкм. Они не видны в световой микроскоп и проходят через бактериальные фильтры. Вирусы были открыты в 1892 г. Д.И. Ивановским. В настоящее время известно больше, чем 600 возбудителей вирусных инфекций у человека: оспы, бешенства, гриппа, паротита, кори, полиомиелита, клещевого энцефалита, геморрагической лихорадки, СПИДа и др. Вирусы – это облигатные внутриклеточные паразиты. Они проникают в живую клетку и размножаются внутри клетки. Поэтому на искусственных питательных средах вирусы расти не могут.

2. Строение - какую форму чаще всего имеет, какие химические компоненты содержит; размеры - в каких единицах измеряется величина бактериофагов?

Выделяют две формы вирусов: а) внеклеточная форма – вирион; сформированная вирусная частица; б) внутриклеточная форма или вегетативная форма – размножающийся вирус.

Морфологию и структуру вирионов изучают при помощи электронного микроскопа.

Вирионы имеют размеры от 15-18 нм-300-400 нм и различную форму: палочковидная, пулевидная, сферическая и др.

Вирионы состоят из ДНК или РНК и белков. Это комплексы нуклеиновых кислот и белков - нуклеопротеиды. ДНК или РНК находятся в центре, а снаружи – одна или две оболочки.

Функции ДНК или РНК - хранение и передача наследственной информации.

Функции белков:

а) защитная функция (белки капсида);

б) стабилизация структуры нуклеиновой кислоты (внутренние белки);

в) ферментативная функция; ферменты вирусной частицы участвуют в проникновении в клетку (лизоцим, АТФаза и т.д.), в репликации и транскрипции (ДНК- и РНК-полимеразы).

Если вирусы имеют одну оболочку, они называются простыми. Эта оболочка состоит из белковых субъединиц – капсомеров и называется капсид. Нуклеиновая кислота и капсид вместе называются нуклеокапсидом. Если вирусы имеют две оболочки они называются сложными. Вторая оболочка называется суперкапсид. Суперкапсид образуется при выходе вируса из клетки-хозяина, поэтому в его составе имеются углеводы и липиды мембраны этой клетки.

Липиды и углеводы сложных вирусов образуют комплексы с белками – липопротеиды и гликопротеиды. Они защищают вирусы от неблагоприятных условий. Гликопротеиды – вирусные антигены – гемагглютинины, которые вызывают реакцию агглютинации эритроцитов. В основу классификации вирусов положены следующие принципы: тип нуклеиновой кислоты, ее структура, количество нитей, размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии, наличие суперкапсида, чувствительность к эфиру и дезоксихолату, место размножения в клетке, антигенные свойства и др.

3. Опишите фазы взаимодействия вирулентного бактериофага с чувствительной к нему бактериальной клеткой.

Нуклеиновые кислоты и белки синтезируются клеткой-хозяином раздельно в разных частях клетки. После этого они объединяются друг с другом. Такой способ называется разобщенная или дизъюнктивная репродукция. Репродукция вирусов внутри клетки протекает в несколько стадий. 1. Адсорбция – прикрепление вирусов к поверхности клетки на рецепторах. Для этого у вирусов также имеются специальные поверхностные структуры (шипы). Они специфически прикрепляются к рецепторам клетки.

2. Проникновение в клетку – вирусы проникают в клетку двумя способами: а) пиноцитоз; б) слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной.

3. Дезинтеграция ("раздевание") – удаление оболочек и освобождение ДНК или РНК. Вирусная частица распадается на нуклеиновую кислоту и белки. В результате вирус нельзя обнаружить в клетке никакими чувствительными методами, он как бы исчезает, растворяется. Это явление называется эклипс – "затмение".

4. Синтез ДНК или РНК и вирусных белков. Для репликации, транскрипции и трансляции используются: а) ферменты клетки-хозяина; б) вирионные ферменты; в) вирусиндуцированные ферменты (информация об их структуре содержится в геноме вируса, а синтез протекает внутри клетки).

5. Сборка (морфогенез) вириона – нуклеиновые кислоты и белки соединяются друг с другом.

6. Выход из клетки – вирусные частицы выходят из клетки двумя способами: а) одновременно через отверстия в мембране клетки; б) почкование; при этом образуется суперкапсид у сложных вирусов.