- •Воробьёв Микробиология
- •Глава 1.
- •Глава 2.
- •2.1. Систематика и номенклатура микроорганизмов
- •2.2. Строение бактериальной клетки. Формы бактерий.
- •2.3. Морфология грибов, особенности классификации
- •2.4. Морфология простейших, особенности классификации
- •2.5. Морфология вирусов, особенности классификации
- •Глава 3
- •3.1. Химический состав бактерий
- •3.2. Питание бактерий
- •3.3. Дыхание бактерий
- •3.4. Рост и размножение бактерий
- •3.5. Взаимодействие вируса с клеткой
- •3.5.1. Продуктивный тип взаимодействия (репродукция вирусов)
- •3.5.2. Интегративный тип взаимодействия (вирогения)
- •3.6. Культивирование и индикация вирусов
- •3.7. Бактериофаги
- •Глава 4.
- •4.1. Микрофлора почвы
- •4.2. Микрофлора воды
- •4.3. Микрофлора воздуха
- •4.4. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- •4.5. Микрофлора тела человека
- •4.6. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы
- •4.7. Микрофлора растительного лекарственного сырья, фитопатогенные микроорганизмы, микробиологический контроль лекарственных средств
- •4.8. Цель, задачи и методы санитарной микробиологии
- •Глава 5.
- •5.1. Рекомбинации у бактерий
- •5.1.1. Трансформация
- •5.1-2. Трансдукция
- •5.1.3. Конъюгация
- •5.2. Плазмиды
- •5.3. Мутации
- •5.4. Особенности генетики вирусов
- •Глава 6.
- •6.1. Понятие о биотехнологии, цели и задачи
- •6.2. Краткая история развития биотехнологии
- •6.3. Микроорганизмы, клетки и процессы, применяемые в биотехнологии
- •6.4. Генетическая инженерия и область ее применения в биотехнологии
- •6.5. Биологические препараты, полученные методом генетической инженерии
- •Глава 7
- •7.1. Понятие о химиотерапии и антибиотиках
- •7.1.1. Классификация антибиотиков
- •7.1-2. Способы получения антибиотиков
- •7.1.3. Спектр и механизм действия антибиотиков
- •7.1.4. Побочное действие антибиотиков
- •7.1.5. Принципы рациональной антибиотикотерапии
- •Глава 8.
- •8.1. Характеристика инфекционного процесса
- •8.2. Основные эпидемиологические понятия
- •Глава 9.
- •9.1. Сущность и роль иммунитета
- •9.2. Иммунология и ее задачи
- •9.3. Краткая история развития иммунологии
- •9.4. Иммунная система. Иммунокомпетентные клетки
- •9.5. Виды иммунитета
- •9.6. Реакции и механизмы иммунитета
- •9.7. Факторы неспецифической защиты организма
- •9.7.1 Фагоцитоз
- •9.7.2. Комплемент
- •9.7.3. Интерферон
- •9.8. Антигены
- •9.9. Антителообразование
- •9.10. Иммунологическая память
- •9.11. Иммунологическая толерантность
- •9.12. Аллергия (гиперчувствительность немедленного и замедленного типов)
- •9.12.1. Реакции IgE-опосредованные и аналогичные (тип I)
- •9.12.1.1. Анафилаксия
- •9.12.1-2. Атопии
- •9.12.2. Цитотоксические реакции (тип II)
- •9.12.3. Реакции иммунных комплексов (тип III)
- •9.12.3.1. Сывороточная болезнь
- •9.12.4. Реакции, опосредованные т-клетками (тип IV)
- •9.13. Особенности иммунитета при некоторых инфекционных и неинфекционных болезнях
- •9.13.1. Противовирусный иммунитет
- •9.13.2. Противоопухолевый иммунитет
- •9.13.3. Трансплантационный иммунитет
- •9.14. Теории иммунитета
- •9.15. Понятие об иммунном статусе. Иммунологическая недостаточность
- •9.16. Реакции иммунитета
- •9.17. Иммунобиологические медицинские препараты
- •9.17.1. Вакцины
- •9.17.1.1. Живые вакцины
- •9.17.1-2. Неживые (инактивированные) вакцины
- •9.17.1.3. Синтетические и полусинтетические вакцины
- •9.17.1.4. Ассоциированные вакцины
- •9.17.1.5. Массовые способы вакцинации
- •9.17.1.6. Эффективность вакцин
- •9.17.2. Эубиотики
- •9.17.3. Фаги
- •9.17.4. Сывороточные иммунные препараты
- •9.17.5. Иммуномодуляторы
- •9.17.6. Диагностические препараты
- •Глава 10
- •10.1. Возбудители бактериальных кишечных инфекций
- •10.1.1. Возбудители эшерихиозов
- •10.1-2. Возбудители дизентерии
- •10.1.3. Возбудители брюшного тифа и паратифов
- •10.1.4. Возбудители сальмонеллезов
- •10.1.5. Возбудитель кишечного иерсиниоза
- •10.1.6. Возбудитель холеры
- •10.1.7. Возбудители бруцеллеза
- •10.1.8. Возбудитель лептоспироза
- •10.1.9. Возбудители нампилобактериозов
- •10.1.10. Возбудители пищевых токсикоинфекций и интоксикаций
- •10.1.11. Возбудитель ботулизма
- •10.1.12. Возбудитель листериоза
- •10.2. Возбудители вирусных кишечных инфекций
- •10.2.1. Энтеровирусы
- •10.2.1.1. Вирусы полиомиелита
- •10.2.1-2. Вирусы Коксаки, echo и энтеровирусы типов 68-71
- •10.2.1.3. Вирус гепатита а
- •10.2.1.4. Вирус гепатита е
- •10.2.2. Ротавирусы
- •10.3. Возбудители протозойных кишечных инфекций
- •10.3.1. Возбудитель амебиаза
- •10.3.2. Возбудитель токсоплазмоза
- •10.3.3. Возбудитель лямблиоза
- •10.3.4. Возбудитель балантидиоза
- •Глава 11
- •11.1. Возбудители бактериальных инфекций дыхательных путей
- •11.1.1. Возбудители дифтерии
- •11.1-2. Возбудитель скарлатины
- •11.1.3. Возбудитель коклюша
- •11.1.4. Возбудитель менингококковой инфекции
- •11.1.5. Возбудители туберкулеза
- •11.1.6. Возбудители легионеллеза
- •11.1.7. Возбудители орнитоза
- •11.1.8. Возбудитель микоплазмоза
- •11.2. Возбудители вирусных инфекций дыхательных путей
- •11.2.1. Вирусы гриппа и других острых респираторных заболеваний
- •11.2.1.1. Вирусы гриппа
- •11.2.1.2. Вирусы парагриппа
- •11.2.1.3. Респираторно-синцитиальный вирус (pc-вирус)
- •11.2.1.4. Риновирусы
- •11.2.1.5. Коронавирусы
- •11.2.1.6. Реовирусы
- •11.2.1.7. Аденовирусы
- •11.2.2. Вирус натуральной оспы
- •11.2.3. Вирус оспы обезьян
- •11.2.4. Вирус кори
- •11.2.5. Вирус эпидемического паротита
- •11.2.6. Вирус краснухи
- •11.2.7. Вирус ветряной оспы и опоясывающего герпеса
- •Глава 12
- •12.1. Возбудители бактериальных кровяных инфекций
- •12.1.1. Возбудитель чумы
- •12.1.2. Возбудитель туляремии
- •12.1.3. Возбудитель эпидемического возвратного тифа
- •12.1.4. Возбудитель эпидемического сыпного тифа
- •12.1.5. Возбудитель эндемического сыпного тифа
- •12.1.6. Возбудитель клещевого сыпного тифа
- •12.1.7. Возбудитель марсельской лихорадки
- •12.1.8. Возбудитель цуцугамуши
- •12.1.9. Возбудитель Ку-лихорадки
- •12.2. Возбудители вирусных кровяных инфекций
- •12.2.1. Вирус иммунодефицита человека
- •12.2.2. Вирусы гепатитов в, d, с и g
- •12.2.2.1. Вирус гепатита в
- •12.2.2.2. Вирус гепатита d
- •12.2.2.3. Вирус гепатитов с и g
- •12.2.3. Арбовирусы
- •12.2.3.1. Вирус клещевого энцефалита
- •12.2.3.2. Вирус японского энцефалита
- •12.2.3.3. Вирус омской геморрагической лихорадки
- •12.2.3.4. Вирус крымской геморрагической лихорадки
- •12.2.3.5. Вирус желтой лихорадки
- •12.2.3.6. Вирус лихорадки денге
- •12.2.3.7. Вирус москитной лихорадки
- •12.3. Возбудители протозойных кровяных инфекций
- •12.3.1. Возбудители малярии
- •12.3.2. Возбудители лейшманиозов
- •12.3.3. Возбудители трипаносомозов
- •Глава 13
- •13.1. Возбудители бактериальных инфекций наружных покровов
- •13.1.1. Возбудитель сибирской язвы
- •13.1-2. Возбудитель сапа
- •13.1.3. Возбудитель столбняка
- •13.1.4. Возбудители анаэробной инфекции
- •13.1.4. Неспорообразующие анаэробы
- •13.1.5. Возбудитель сифилиса
- •13.1.6. Возбудитель гонореи
- •13.1.7. Условно-патогенные микроорганизмы – возбудители гнойно-воспалительных болезней
- •13.1.8. Возбудитель трахомы
- •13.1.9. Возбудители урогенитального хламидиоза и венерической лимфогранулемы
- •13.1.9.1. Урогенитальный хламидиоз
- •13.1.9.2. Венерическая лимфогранулема
- •13.2. Возбудители вирусных инфекций наружных покровов
- •13.2.1. Вирус бешенства
- •13.2.2. Вирус простого герпеса
- •13.2.3. Вирус цитомегалии
- •13.2.4. Вирус ящура
- •13.3. Возбудители протозойных инфекций наружных покровов
- •13.3.1. Возбудитель трихомоноза
- •Глава 14.
- •14.1. Характеристика микозов
- •14.2. Диагностика микозов
- •Глава 15
3.7. Бактериофаги
Бактериофаги (от «бактерия» и греч. phagos – пожиратель) – вирусы бактерий, обладающие способностью специфически проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и вызывать их растворение (лизис).
История открытия бактериофагов связана с именем канадского исследователя Ф. д’Эрелля (1917), который обнаружил эффект лизиса бактерий, выделенных из испражнений больного дизентерией. Такие явления наблюдали и другие микробиологи [Гамалея Н. Ф., 1898; Туорт Ф., 1915], но лишь Ф. д'Эрелль, предположив, что имеет дело с вирусом, выделил этот «литический фактор» с помощью бактериальных фильтров и назвал его бактериофагом.
В дальнейшем выяснилось, что бактериофаги широко распространены в природе. Их обнаружили в воде, почве, пищевых продуктах, различных выделениях из организма людей и животных, т.е. там, где встречаются бактерии. В настоящее время эти вирусы выявлены у большинства бактерий, как болезнетворных, так и неболезнетворных, а также ряда других микроорганизмов (например, грибов). Поэтому в широком смысле их стали называть просто фагами.
Фаги различаются по форме, структурной организации, типу нуклеиновой кислоты и характеру взаимодействия с микробной клеткой.
Морфология. Большинство фагов под электронным микроскопом имеют форму головастика или сперматозоида, некоторые – кубическую и нитевидную формы. Размеры фагов колеблются от 20 до 800 нм у нитевидных фагов. Наиболее полно изучены крупные бактериофаги, имеющие форму сперматозоида. Они состоят из вытянутой икосаэдричес-кой головки размером 65.100 нм и хвостового отростка длиной более 100 нм. Внутри хвостового отростка имеется полый цилиндрический стержень, сообщающийся отверстием с головкой, снаружи – чехол, способный к сокращению наподобие мышцы. Хвостовой отросток заканчивается шестиугольной базальной пластинкой с короткими шипами, от которых отходят нитевидные структуры – фибриллы.
Существуют также фаги, имеющие длинный отросток, чехол которого не способен сокращаться, фага с короткими отростками, аналогами отростков, без отростка.
Химический состав. Фаги состоят из двух основных химических компонентов – нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белка. У фагов, имеющих форму сперматозоида, двунитчатая ДНК плотно упакована в виде спирали внутри головки.Белки входят в состав оболочки (капсида), окружающей нуклеиновую кислоту, и во все структурные элементы хвостового отростка. Структурные белки фага различаются по составу полипептидов и представлены в виде множества идентичных субъединиц, уложенных по спиральному или кубическому типу симметрии. Кроме структурных белков, у некоторых фагов обнаружены внутренние (геномные) белки, связанные с нуклеиновой кислотой, и белки-ферменты (лизоцим, АТФ-аза), участвующие во взаимодействии фага с клеткой.
Резистентность. Фаги более устойчивы к действию химических и физических факторов, чем бактерии. Ряд дезинфицирующих веществ (фенол, этиловый спирт, эфир и хлороформ) не оказывают существенного влияния на фаги. Высокочувствительны фаги к формалину и кислотам. Инактивация большинства фагов наступает при температуре 65-70ºС. Длительное время они сохраняются при высушивании в запаянных ампулах, замораживании при температуре -185ºС в глицерине.
Взаимодействие фага с бактериальной клеткой. По механизму взаимодействия различают вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги, проникнув в бактериальную клетку, автономно репродуцируются в ней и вызывают лизис бактерий. Процесс взаимодействия вирулентного фага с бактерией протекает в виде нескольких стадий и весьма схож с процессом взаимодействия вирусов человека и животных с клеткой хозяина (см. 3-5.1). Однако для фагов, имеющих хвостовой отросток с сокращающимся чехлом, он имеет особенности. Эти фаги адсорбируются на поверхности бактериальной клетки с помощью фибрилл хвостового отростка. В результате активации фагового фермента АТФазы происходит сокращение чехла хвостового отростка и внедрение стержня в клетку. В процессе «прокалывания» клеточной стенки бактерии принимает участие фермент лизоцим, находящийся на конце хвостового отростка. Вслед за этим ДНК фага, содержащаяся в головке, проходит через полость хвостового стержня и активно впрыскивается в цитоплазму клетки. Остальные структурные элементы фага (капсид и отросток) остаются вне клетки. После биосинтеза фаговых компонентов и их самосборки в бактериальной клетке накапливается до 200 новых фаговых частиц. Под действием фагового лизоцима и внутриклеточного осмотического давления происходит разрушение клеточной стенки, выход фагового потомства в окружающую среду и лизис бактерии. Один литический цикл (от момента адсорбции фагов До их выхода из клетки) продолжается 30-40 мин. Процесс бактериофагии проходит несколько циклов, пока не будут ли-зированы все чувствительные к данному фагу бактерии.
Взаимодействие фагов с бактериальной клеткой характеризуется определенной степенью специфичности. По специфичности действия различают поливалентные фаги, способные взаимодействовать с родственными видами бактерий, моновалентные фаги, взаимодействующие с бактериями определенного вида, и типовые фаги, взаимодействующие с отдельными вариантами (типами) данного вида бактерий.
Умеренные фаги лизируют не все клетки в популяции, с частью из них они вступают в симбиоз, в результате чего ДНК фага встраивается в хромосому бактерии. В таком случае геномом фага называют профаг. Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геном бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке неограниченному числу потомков. Биологическое явление симбиоза микробной клетки с умеренным фагом (профагом) называется лизогенией, а культура бактерий, содержащая профаг, получила название лизогенной. Это название (от греч. lysis – разложение, genea – происхождение) отражает способность профага самопроизвольно или под действием ряда физических и химических факторов исключаться из хромосомы клетки и переходить в цитоплазму, т. е. вести себя как вирулентный фаг, лизирующий бактерии. Лизогенные культуры по своим основным свойствам не отличаются от исходных, но они невосприимчивы к повторному заражению гомологичным или близкородственным фагом и, кроме того, приобретают дополнительные свойства, которые находятся под контролем генов профага. Изменение свойств микроорганизмов под влиянием профага получило название фаговой конверсии. Последняя имеет место у многих видов микроорганизмов и касается различных их свойств: культуральных, биохимических, токсигенных, антигенных, чувствительности к антибиотикам и др. Кроме того, переходя из интегрированного состояния в вирулентную форму, умеренный фаг может захватить часть хромосомы клетки и при лизисе последней переносит эту часть хромосомы в другую клетку. Если микробная клетка станет лизогенной, она приобретает новые свойства (см. главу 5). Таким образом, умеренные фаги являются мощным фактором изменчивости микроорганизмов.
Умеренные фаги могут нанести вред микробиологическому производству. Так, если микроорганизмы, используемые в качестве продуцентов вакцин, антибиотиков и других биологических веществ, оказываются лизогенными, существует опасность перехода умеренного фага в вирулентную форму, что неминуемо приведет к лизису производственного штамма.
Практическое использование фагов. Применение фагов основано на их строгой специфичности действия. Фаги используют в диагностике инфекционных болезней: с помощью известных (диагностических) фагов проводят идентификацию выделенных культур микроорганизмов. Вследствие высокой специфичности фагов можно определить вид возбудителя или варианты (типы) внутри вида. Фаготипирование имеет большое эпидемиологическое значение, так как позволяет установить источник и пути распространения инфекции; – с помощью тест-культуры можно определить неизвестный фаг в исследуемом материале, что указывает на присутствие в нем соответствующих возбудителей.
Фаги применяют для лечения и профилактики инфекционных болезней. Производят брюшнотифозный, дизентерийный, синегной-ный, стафилококковый фаги и комбинированные препараты. Способы введения в организм: местно, энтерально или парентерально. Умеренные фаги используют в генетической инженерии и биотехнологии в качестве векторов для получения рекомбинан-тных ДНК (см. главу 6).