5. Отличия вирусов от бактерий. Характеристика бактериофагов, их биологическое значение.

Вирусы часто называют фильтрующимися за их способность проходить через поры бактериологических фильтров, которые задерживают бактерии при механическом способе стерилизации. Вирусы были открыты Д. И. Ивановским при изучении болезни табака — табачной мозаики. Их размеры колеблются от 10—12 нм (вирусы ящура, полиомиелита) до 200—350 нм (вирусы оспы, герпеса).

Вирусы не имеют клеточного строения. Они бывают шарообразной, палочковидной, нитевидной и сперматозоидной формы. Вирусная частица называется вирионом. Она состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белка глобулина; некоторые вирусы содержат также липиды и углеводы. Характерной особенностью вирусов является их способность к образованию кристаллов, что долгое время служило причиной споров о живой или неживой природе вирусов. Впоследствии было доказано, что кристаллы — это нуклеиновая кислота и белок. Затем был установлен ряд свойств, подтвердивших представление о живой природе вирусов, — способность к самовоспроизведению (размножению), изменчивость, приспособляемость к условиям существования, а также способность вызывать инфекционные процессы. Развитие и размножение вирусов возможно только в клетках живого организма — хозяина, т. е. они являются паразитами.

Вирусы могут быть паразитами не только человека, животных и растений, но и микроорганизмов — грибов, актиномицетов, бактерий. Такие вирусы получили название фагов. Вирусы бактерий называются бактериофаги, актиномицетов — актинофаги, грибов — микофаги.

В 1898 г. русский ученый Н. Ф. Гамалея при изучении сибирской язвы крупного рогатого скота впервые наблюдал, что спорообразующие палочки — возбудители болезни — растворяются под влиянием какого-то агента. В 1915 г. английским микробиологом Ф. Туортом и в 1917 г. канадским микробиологом Ф. Д'Эррелем была установлена природа этого явления. Оно получило название бактериофагии, а возбудитель — бактериофага.

Размеры фагов колеблются от 40 до 140 нм. Бактериофаги имеют вид многогранной головки со стержнем, покрытой снаружи белковой оболочкой. Внутри стержня имеется канал. Головка фага заполнена молекулой ДНК. У основания стержня имеется базальная пластинка с шипами и нитями.

Воздействие фага на бактериальную клетку происходит в несколько стадий: адсорбция фага на бактериальной клетке с помощью базальной пластинки с зубцами и нитями, проникновение ДНК из головки фага по каналу в бактериальную клетку, в которой затем под влиянием фаговой ДНК происходит полная перестройка обмена веществ, синтезируется уже не бактериальная ДНК, а фаговая, что приводит к образованию в бактериальной клетке новых частиц фага растворение клеточной стенки бактерии, ее гибель.

По морфологии фаги подразделяются:

фаги с длинным отростком, чехол которого сокращается;

фаги с длинным отростком, чехол которого не сокращается;

фаги с короткими отростками;

фаги с аналогом отростка;

фаги без отростка;

нитевидные фаги.

Существует два типа взаимодействия фага с клеткой:

1. Литический (продуктивная вирусная инфекция) фаги литические или вирулентные:

адсорбируется на клеточной стенке, проникает

впрыскивается нуклеиновая кислота фага

происходит репродукция фага

подавляется синтез клеточных компонентов

образуются ферменты для синтеза ДНК фага – «ранние белки»

синтезируется нуклеиновая кислота фага

прекращается синтез ДНК бактерии

на рибосомах - синтез белка, образуются белки оболочки, лизоцимы и эндолизины – «поздние белки»

происходит созревание, образуются новые частицы фагов

вирионы выходят из клетки

происходит лизис бактерии

2. Лизогенный: фаги умеренные:

адсорбируется на клеточной стенке, проникает

впрыскивается нуклеиновая кислота фага

происходит интеграция в геном клетки

наблюдается длительное сожительство фага с клеткой без ее гибели

при изменении внешних условий могут происходить выход фага из интегрированной формы и развитие продуктивной вирусной инфекции.

Бактериофаги наносят большой вред в молочной промышленности (производстве сыров, творога, сметаны) и в производстве маргарина. Они поражают в основном молочнокислые стрептококки заквасок для получения этих продуктов. Под влиянием бактериофага клетки стрептококков лизируются (растворяются) и погибают. В антибиотической промышленности актинофаги лизируют производственную культуру актиномицетов — продуцентов антибиотиков.

В медицине бактериофаги применяются для лечения некоторых заболеваний, например дизентерии.