42. Трансдукция и фаговая (лизогенная) конверсия.

Трансдукция – перенос небольшого фрагмента хромосомной ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту с помощью умеренного бактериофага (рисунок 13). В результате трансдукции бактерия-реципиент приобретает новые фенотипические признаки (ферментативные свойства, устойчивость к антибиотикам и др.). При выходе бактериофага из клетки фрагмент донорской трансдуцированной ДНК остается в хромосоме клетки-реципиента, следовательно, сохраняются и новые фенотипические признаки. Таким образом, при трансдукции умеренный бактериофаг выполняет только транспортную функцию.

Фаговая конверсия (от лат conversion – превращение) – получение бактерией новых свойств в результате использования генов профага, интегрированного с хромосомой клетки. Например, ДНК умеренного дифтерийного фага содержит ген tox, который кодирует синтез дифтерийного экзотоксина. Если ДНК такого умеренного фага интегрирует с ДНК дифтерийной палочки, то она превращается в токсигенную, т.е. продуцирующую дифтерийный экзотоксин. При выходе из клетки умеренного фага дифтерийные бактерии утрачивают ген tox и теряют способность к продукции экзотоксина. Лизогенная конверсия выявлена также у возбудителей ботулизма, холеры и др.

43. Конъюгация у бактерий.

Конъюгация у бактерий – передача генетического (хромосомного и нехромосомного) материала от бактерии-донора к бактерии-реципиенту при их непосредственном контакте (рисунок 12). Необходимым условием для конъюгации является наличие у бактерии-донора F-плазмиды, которая контролирует синтез половых pili на поверхности клеток-доноров.

Процесс конъюгации между бактерией-донором (F⁺) и бактериейреципиентом (F^-) имеет следующие стадии:

• установление контакта между донором и реципиентом с помощью половых pili;

• прохождение генетического материала через канал половой pili от донора к реципиенту; рекомбинация между донорской и реципиентной ДНК.

44. Практическое значение генетики и изменчивости микроорганизмов. Использование генной инженерии в медицине.

• Получение живых вакцин. В основе лежит принцип аттенуации, предложенный Л. Пастером. Аттенуация – ослабление вирулентности микробов под действием физических, химических или биологических факторов с сохранением их иммуногенных свойств. Например, вакцинный штамм туберкулезных бактерий (БЦЖ) был получен А.Ш. Кальметом и Ж-М.К. Жереном путем длительного (13 лет) выращивания возбудителя туберкулеза на питательной среде с желчью.

• Получение генно-инженерных вакцин (рекомбинантная дрожжевая вакцина против вирусного гепатита В из протективного HBs-антигена вируса).

• Разработка и внедрение в практику молекулярно-биологических методов диагностики инфекционных заболеваний, например, ПЦР.

• Получение штаммов бактерий и микроскопических грибов с высокой продукцией антибиотиков.

• Получение инсулина, гормонов, интерферона и других биологических веществ в бактериальных клетках с помощью генно-инженерных методов.

45. Антибиотики. Классификация антибиотиков по механизму антимикробного действия.

Антибиотики – это химические вещества биологического происхождения, а также их полусинтетические и синтетические аналоги, обладающие бактериостатическим или бактерицидным действием.

Антибиотики, обладающие бактериостатическим действием, подавляют рост и размножение микроорганизмов. Антибиотики, обладающие бактерицидным действием, вызывают гибель микроорганизмов.

Антибиотики были открыты английским ученым А. Флемингом и американским ученым С. Ваксманом. В 1929 г. А. Флеминг установил, что фильтрат бульонной культуры плесневого гриба Penicillium notatum содержит вещество (пенициллин), угнетающее рост стафилококков. Однако, в чистом виде препарат был получен лишь в 1940 г., после чего было налажено его промышленное производство. С. Ваксман открыл в 1944 г. стрептомицин (его продуцентом является Actinomyces griseus) и предложил впервые термин «антибиотик» (от греч. anti, bios – против жизни). В настоящее время существует более 6 тысяч природных антибиотиков и созданы многие десятки тысяч полусинтетических и синтетических препаратов.

Антибиотики могут вырабатывать клетки животного (лизоцим) и растительного происхождения (фитонциды чеснока и лука), однако широкого производственного применения в медицине они не имеют.

Основными источниками получения природных и полусинтетических антибиотиков являются:

• плесневые грибы родов Penicillium и Cephalosporium – синтезируют беталактамные антибиотики (пенициллины и цефалоспорины);

• актиномицеты (ветвящиеся бактерии) – синтезируют большинство (80%) природных антибиотиков, в том числе стрептомицин, ванкомицин, нистатин и др.;

• бактерии (бациллы, псевдомонады и др.).

Группы антибиотиков по химической структуре:

бета-лактамные (пенициллины, цефалоспорины, монобактамы, карбапенемы); макролиды; производные диоксиаминофенилпропана (левомицетин); тетрациклины; аминогликозиды; спектиномицин; полимиксины; гликопептиды; липопептиды; ансамицины (рифампицин); полиеновые антибиотики; антибиотики других химических групп.

Синтетические противомикробные химиотерапевтические препараты.

Методами химического синтеза созданы вещества, которые не встречаются в живой природе, но похожи на антибиотики по механизму и спектру действия.

К наиболее значимым группам относят:

1. сульфаниламиды (производные сульфаниловой кислоты);

2. хинолоны;

3. нитрофураны;

4. 8-оксихинолины;

5. производные хиноксалина;

6. 5-нитроимидазолы

7. оксазолидиноны.

В бактериальной клетке есть четыре основные области, которые отличаются от клеток человека и определяют клиническую эффективность действия антибактериальных препаратов: клеточная стенка, рибосомы, нуклеиновые кислоты и цитоплазматическая мембрана.