mikra_2
.pdf1)Строение, химический состав, морфологические виды
Бактериофаги или фаги – вирусы бактерий (от латинского термина phagos - пожирающий). Относятся к царству Vira. Для них характерна, как и для всех вирусов, неклеточная организация. Большинство имеют сперматозоидную форму: головку (капсид) и отросток. В головке содержится нуклеиновая кислота: либо ДНК (2-цепочечная нить, замкнутая в кольцо, суперспирализованная, реже – 1-цепочечная нить), либо РНК.
Морфологические виды:
I тип: нитевидные ДНК –содержащие фаги
II тип: фаги с аналогом отростка – мелкие РНК-содержащие фаги III тип: фаги Т3, Т7 с коротким отростком
IV тип: фаги с несокращающимся чехлом отростка и 2-нтевой ДНК (Т1, Т5)
V тип: ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластиной разной формы (Т2, Т4, Т6).
2)Варианты взаимодействия бактериофагов с бактериальной клеткой (виды фаговой инфекции): автономный и интегративный; продуктивная, абортивная и интегративная фаговая инфекция.
I. Автономный тип: фаговая нуклеиновая кислота свободно (автономно) располагается в цитоплазме. Данный вариант может привести к следующим событиям:
1.Фаг размножается – продуктивная фаговая инфекция («продукция фагов»)
2.Фаг не размножается – абортивная фаговая инфекция (прерванная инфекция): клетка по разным причинам не переключается на синтез фаговых частиц;
II. Интегративный тип: фаговая нуклеиновая кислота встраивается в бактериальную ДНК; фаг не размножается, а «живет» по законам генома клетки – воспроизводится вместе с геномом при делении бактериальной клетки. Бактериофаг в данном случае называется профагом (предшественником фага) Это состояние называется лизогения («рождающая лизис»), бактериальная культура – лизогенной Под действием различных факторов, которые могут влиять на геном клетки (УФ-лучи, ионизирующее излучение, химические мутагены), фаговая нуклеиновая кислота может отщепиться от генома бактериальной клетки (фаг переходит в вегетативную форму) и тогда начинается синтез дочерних популяций.
3)Вирулентные и умеренные бактериофаги. Стадии взаимодействия фага с бактериальной клеткой.
1.Вирулентные фаги существуют в 2-х формах: зрелая и вегетативная, то есть практически всегда вызывают продуктивную инфекцию – размножаются в клетке.
2.Умеренные фаги существуют в 3-х формах: зрелая, вегетативная, профаг, то есть часть клеток определенного вида бактерий фаги разрушают в результате синтеза дочерних частиц, а в других клетках геном фага интегрирует в бактериальную хромосому.
Стадии продуктивной фаговой инфекции.
I. Адсорбция на поверхности бактериальной клетки. Обеспечивается рецепторами на базальной пластине (или на капсиде)
II. Проникновение нуклеиновой кислоты фага (инъекция фага). При сокращении чехла конец отростка преодолевает сопротивление мембраны клетки и нуклеиновая кислота «впрыскивается» внутрь, а оболочка остается снаружи; у многих фагов нуклеиновая кислота проникает через дефекты оболочки, которые возникли под действием лизоцима.
III. Транскрипция и синтез «ранних» фаговых белков. Клеточная РНК-полимераза транскрибирует фаговую ДНК в мРНК, которая транслируется бактериальными рибосомами в «ранние» фаговые белки - белки, обеспечивающие регуляцию синтеза фагов:
•фаговая РНК-полимераза, которая обеспечивает транскрипцию «поздних» фаговых белков;
•белки, которые будут ограничивать экспрессию генов бактерий;
•фаговая ДНК-полимераза, которая обеспечивает репликацию ДНК фага и пр. IV. Синтез нуклеиновых кислот фага
V. Синтез «поздних» фаговых белков: белков оболочки, отростка, чехла, лизоцим;
VI. Сборка и выход зрелых фагов: происходит «упаковка» нуклеиновых кислот в капсид, разрушение клетки под действием лизоцима и выход фагов.
4)Явление лизогении, свойства лизогенной бактериальной культуры; фаговая конверсия. Дефектные фаги, их свойства.
Лизогениясостояние, при котором фаговая нуклеиновая кислота встраивается в бактериальную ДНК; фаг не размножается, а «живет» по законам генома клетки – воспроизводится вместе с геномом при делении бактериальной клетки.Бактериофаг=профаг.
Свойства лизогенной культуры: 1.Все клетки содержат профаг
2.Устойчива к действию гомологичного фага 3.Может начаться спонтанный лизис культуры (переход фага в активное состояние и продукция фаговых частиц)
4.Может приобретать новые свойства (например, способность синтезировать экзотоксин) – это связано с тем, что в составе фаговой нуклеиновой кислоты могут находиться соответствующие гены, которые и придают бактериальной клетке новые свойства. Это явление называется фаговой или лизогенной конверсией.
Дефектные фаги. Такое название получили фаги, которые утратили часть своего генома и в следствии этого стали неспособны давать потомство. Всего фаговый геном представлен приблизительно 75. Такие фаги обычно интегрируют в геном клетки и могут осуществлять перенос генетического материала из одной микробной клетки в другую (трансдукция), «захватывая» фрагмент ДНК бактериальной клетки, с геномом которой произошла интеграция.
5)Культивирование бактериофагов. Титрование фагов по Аппельману, по Грациа - суть методик, практическое использование.
Культивирование фагов. Источником для получения лечебно-профилактических бактериофагов являются сточные воды или фекалии реконвалесцента (выздоравливающего), которые подвергают фильтрации через бактериальные фильтры (с целью избавления от сопутствующей бактериальной микрофлоры). Полученный фильтрат наносят в виде «капли» на МПА, предварительно засеянный чувствительными тест-штаммами бактерий. Чашку наклоняют, чтобы капля фильтрата соскользнула по поверхности МПА, и помещают на сутки в термостат. После инкубации в термостате оценивают наличие «фаговой дорожки» - зоны лизиса тест-штамма в виде полосы, что свидетельствует о наличии бактериофагов в исследуемых образцах и, следовательно, они могут быть источниками для получения препарата. Следующим этапом является титрование бактериофага для определения его исходного титра, т.к. лечебнопрофилактические препараты бактериофагов должны содержать не менее 108 – 109. Если титр фага недостаточен, то необходимо провести накопление фаговых частиц. С этой целью в жидкую питательную среду вносят тест-штаммы бактерий и фильтрат, после чего колба помещается в термостат. Инкубация смеси производится до тех пор, пока питательная среда не просветлеет, что будет свидетельствовать о накоплении фаговых частиц. Затем проводят повторное титрование.
Титрование фагов.
Метод Аппельмана. Титрование проводят в жидкой среде. Производят 10-кратные разведения фильтрата фаголизата и вносят в пробирки с жидкой питательной средой (МПБ), содержащие тест-штамм чувствительных бактерий. Обязательно ставят контроль тест-штамма для
подтверждения его жизнеспособности. Пробирки помещают в термостат на сутки, после чего отмечают наличие или отсутствия роста тест-штамма в каждой пробирке. Тиром бактериофага считают наибольшее разведение фаголизата, при котором отсутствует рост тест-штамма (МПБ прозрачный).
Метод Грациа: Титрование проводят на плотной питательной среде (МПА). Из наибольшего разведения фаголизата (титрование по Аппельману) делают мерно высев на поверхность МПА, предварительно засеянного тест-штаммом бактерий, и помещают чашку в термостат на сутки. После инкубации, на поверхности МПА на фоне сплошного роста тест-штамма видны точечные зоны задержки роста бактерий - «негативные колонии» - последствия лизиса бактерий фаговой частицей. Количество «негативных колоний» свидетельствует о количестве фаговых частиц в данном объеме данного разведения фаголизата. Для подсчета количества фагов в фаголизате необходимо определить количество фагов в 1мл исследуемого разведения и затем умножить на степень разведения.
Практическое применение фагов.
1.Строгая специфичность фагов позволяет использовать их для идентификации, дифференцировки бактерий, индикации бактерий в окружающей среде (например, в водоемах).
2.Умеренные фаги используются в качестве векторов в генной инженерии. 3.Вирулентные фаги используют для лечения инфекционных заболеваний, гнойновоспалительных процессов.
6)Лечебно-профилактические препараты бактериофагов, диагностические бактериофаги: характеристика, область применения.
Вирулентные фаги используют для лечения инфекционных заболеваний, гнойновоспалительных процессов. Выпускают различные лекарственные формы бактериофагов: в виде таблеток, покрытых кислотоустойчивой оболочкой (дизентерийный, брюшнотифозный бактериофаги), в виде свечей (для ректального применения), в виде жидких форм (в ампулах, во флаконах).
Диагностические бактериофаги применяются для установления рода и вида бактерий. Препараты диагностических бактериофагов вводить категорически запрещается. ЛП:брюшнотиффозный бактериофаг,дизентерийный бактериофаг.
7)Использование бактериофагов в качестве векторов в генной инженерии.
Вектор - устройство для доставки нового гена в клетку, которую в этом случае называют реципиентной. В качестве векторов в генной инженерии используют плазмидную ДНК и ДНК бактериофагов.
1) Основные механизмы антагонизма микробов.
Антагонизм микробный — угнетение роста одного микроба другим. Является одной из форм взаимоотношений между микроорганизмами в ассоциациях. Антагонистические свойства присущи многим почвенным споровым и гнилостным бактериям, актиномицетам, грибам.
Механизм антагонистического действия микробов может быть связан с различными причинами: образованием токсических продуктов метаболизма, антибиотиков.
2) Химиотерапия: определение понятия; основные группы химиопрепаратов. Химиопрепараты: вещества синтетического происхождения • По механизму действия чаще являются антиметаболитами (структурными аналогами метаболитов): включаются в метаболическую цепь и блокируют её Группы химиопрепаратов:
•Сульфаниламиды (норсульфазол, сульфадимезин и пр.) – структурные аналоги парааминобензойной кислоты
•Диаминопиримедины (триметоприм) – структурные аналоги дигидрофолиевой кислоты Блокируют синтез фолиевой и дигидрофолиевой кислот нарушается синтез нуклеотидов
•Производные изоникотиновой кислоты (изониазид, фтивазид) – противотуберкулёзные препараты !
•Производные нитрофурана (фурадонин, фурациллин и пр.) – блокируют дыхательную цепь
•Производные нитроимидазола (метронидазол, тинидазол) – вызывают множественные деструкции ДНК
•Хинолоны (нитоксолин, грамурин, налидиксовая кислота и пр.) + фтор фторхинолоны
(офлоксацин, ципрофлоксацин, норфлоксацин и пр.) – блокируют фермент ДНК-гиразу нарушение спирализации ДНК
3)Антибиотики: определение понятия; отличие от химиотерапевтических препаратов. Антибиотики: специфические продукты жизнедеятельности организмов или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов или злокачественным опухолям, избирательно задерживающие их рост, либо полностью подавляющие их развитие.
Антибиотики — это вещества природного происхождения — и химиопрепараты — это искусственно созданные вещества аналогичного действия, объединенные общим термином «антибактериальные препараты».
4)История учения об антибиотиках, роль отечественных и учёных в открытии и изучении антибиотиков.
• Перуанские индейцы – кора хинного дерева при малярии
• Арабы – ртуть для лечения сифилиса
• В Бразилии – корень ипекакуаны для лечения амёбной дизентерии
• Труды Ибн-Сины – применение зелёной плесени при различных болезнях
• Русские врачи (Манасеин, Плотебнов 1871-1872 г.г.) – использовали зелёную плесень при лечении гнойных ран
• Эммерих (1889г.) – первый антибиотик «пиоцианаза» (продуцент - синегнойная палочка) – для лечения кишечных инфекций, раневых, сибирской язвы и дифтерии
• Флеминг А. (1929 г.) – изучение плесневых грибов Penicillum notatum и их продукта – пенициллин
• Флори Х.У., Чейн Э.Б. (1940 г.) – очищенный пенициллин
• Ермольева З.В. (1942 г.) – открыла отечественный продуцент пенициллина – Penicillum crustosum
5)Источники природных антибиотиков: растения, грибы, бактерии, высшие организмы.
Основными продуцентами природных антибиотиков являются микроорганизмы, которые, находясь в своей естественной среде (в основном, в почве), синтезируют антибиотики в качестве средства выживания в борьбе за существование. Животные и растительные клетки также могут вырабатывать некоторые вещества с селективным антимикробным действием (например, фитонциды), однако широкого применения в медицине в качестве продуцентов антибиотиков они не получили.
Таким образом, основными источниками получения природных и полусинтетических антибиотиков стали:
• Актиномицеты(особенно стрептомицеты) — ветвящиеся бактерии. Они синтезируют большинство природных антибиотиков (80 %).
•Плесневые грибы— синтезируют природные бета-лактамы (грибы рода Cephalosporiumи Penicillium) ифузидиевую кислоту.
•Типичные бактерии— например, эубактерии, бациллы, псевдомонады — продуцируют бацитрацин, полимиксины и другие вещества, обладающие антибактериальным действием.
6) Классификация антибиотиков по спектру действия.
***узкий – только на группу микроорганизмов или семейство
***широкий – на разные семейства; на Гр+ и Гр- и пр.
7) Классификация антибиотиков по химическому составу.
•Бета-лактамы: пенициллины и цефалоспорины ; монобактамы, карбопенемы
•Аминогликозиды
•Тетрациклины
•Макролиды и азалиды
•Линкосамиды (линкомицин)
•Амфениколы (левомицетин – аналог природного хлорамфеникола)
•Пептидные АБ (полимиксины, ванкомицин)
•Рифамицины (рифампицин)
•Стероидные (фузидин)
8) Классификация антибиотиков по способу получения.
*** природные (биотехнологический метод) – получают при культивировании продуцента
*** полусинтетические – химическая трансформация природных антибиотиков
*** синтетические (органический синтез)
9) Классификация антибиотиков по механизму действия.
• Ингибирование синтеза клеточной стенки (пептидогликана): блокада транспептидаз, ингибирование предшественников ПГ (беталактамы (пенициллины, цефалоспорины), монобактамы, карбопенемы , ванкомицин)
• Нарушение функций ЦПМ: нарушение осмотической резистентности (полимиксин (антибактериальный АБ) ,полиеновые (противогрибковые АБ): нистатин, леворин, амфотерицин)
•Ингибиторы синтеза белка на рибосомах: блокада образования пептидных связей, блокада взаимодействия тРНК с комплексом иРНК-рибосома и пр. (аминогликозиды, тетрациклины,макролиды, азалиды, левомицетин, линкомицин)
•Ингибиторы транскрипции и синтеза нуклеиновых кислот(рифампицин – блокада РНКполимеразы, фторхинолоны (химиопрепараты!)– блокада ДНК-гиразы)
10) Методы определения чувствительности микробов к антибиотикам: метод серийных разведений, диско-диффузионный метод (бумажных дисков), Е-тест, экспресс-метод
Метод серийных разведений (в жидкой и плотной питательной среде)
•Суть метода: в пробирки с питательной средой, содержащей определенную концентрацию АБ, вносят микроорганизм инкубируют в термостате при 370С 18-24 часа
•Определяют МПК – минимальную подавляющую концентрацию – самую малую концентрацию, способную подавить видимый рост микроорганизмов в питательной среде.
Диско-диффузионный метод (метод бумажных дисков):
•Полуколичественный метод
•Суть метода:
1.На поверхность МПА засевают газоном исследуемые микроорганизмы;
2.Наносят диски с АБ и помещают на 18-24 часа в термостат при при 370С;
3.Измеряют диаметр зон задержки роста (стерильной зоны ) микроорганизмов вокруг дисков;
4.Выделяют: чувствительные, умеренно резистентные и резистентные микроорганизмы
Е-тест
• Суть метода:
1.На поверхность МПА засевают газоном исследуемые микроорганизмы;
2.Наносят тест-полоски с разной концентрацией АБ и помещают на 18-24 часа в термостат при при 370С;
3.Определяют МПК в зоне соприкосновения видимого роста микроорганизмов с тест-полоской Экспресс-метод
• Суть метода:
1.Исследуемый микроорганизм вносят в пробирки (лунки) с питательной средой, антибиотиком, субстратом (углеводом) и индикатором; инкубируют при 370С (5 – 7 часов)
2.При наличии резистентности микроорганизм расщепляет субстрат и продукты метаболизма изменяют рН в лунке индикатор меняет цвет
11)Минимальная подавляющая (ингибирующая) концентрация антибиотика (МПК или МИК): определение понятия, практическое значение в антибактериальной терапии (связь с терапевтической концентрацией).
МПК – минимальная подавляющая концентрация – самая малая концентрация, способная подавить видимый рост микроорганизмов в питательной среде.
Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) — наименьшая концентрация препарата, тормозящая рост тест-культуры.
12)Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам: естественная (природная) и приобретенная (генетическая).
Резистентность микроорганизмов к антибиотикам может быть природной и приобретенной. Истинная природная устойчивость характеризуется отсутствием у микроорганизмов
мишени действия антибиотика или недоступности мишени вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации. При наличии у бактерий природной устойчивости антибиотики клинически неэффективны. Природная резистентность является постоянным видовым признаком микроорганизмов и легко прогнозируется.
Под приобретенной устойчивостью понимают свойство отдельных штаммов бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков, которые подавляют основную часть микробной популяции. Возможны ситуации, когда большая часть микробной популяции проявляет приобретенную устойчивость. Формирование резистентности во всех случаях обусловлено генетически: приобретением новой генетической информации или изменением уровня экспрессии собственных генов.
13)Механизмы естественной устойчивости.
Отсутствие у микроорганизмов мишени действия антибиотика или недоступности мишени вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации.
14) Механизмы мутационной и рекомбинационной устойчивости. Фенотипические проявления.
Рекомбинация-перестройка генетического материала. Внутри за счёт транспозона. Межд.- трансфрмация, трансдукция. Фенотипические проявленияизменяются признаки: приобретается устойчивость к антибиотикам.
15)Пути преодоления устойчивости микроорганизмов к антибиотикам.
Основные пути преодоления устойчивости микроорганизмов к антибиотикам следующие: изыскание и внедрение в практику новых антибиотиков, а также получение производных известных антибиотиков; применение для лечения не одного, а одновременно нескольких антибиотиков с различным механизмом действия; в этих случаях одновременно подавляются разные процессы обмена веществ микробной клетки, что ведет к быстрой ее гибели и в значительной степени затрудняет развитие устойчивости у микроорганизмов; применение комбинации антибиотиков с другими химиотерапевтическими препаратами.
16) Метод определения активности антибиотиков в жидкостях (лекарственных препаратах)
Метод серийных разведений (в жидкой и плотной питательной среде)
•Суть метода: в пробирки с питательной средой, содержащей определенную концентрацию АБ, вносят микроорганизм инкубируют в термостате при 370С 18-24 часа
•Определяют МПК – минимальную подавляющую концентрацию – самую малую концентрацию, способную подавить видимый рост микроорганизмов в питательной среде.
Диско-диффузионный метод (метод бумажных дисков):
•Полуколичественный метод
•Суть метода:
1.На поверхность МПА засевают газоном исследуемые микроорганизмы;
2.Наносят диски с АБ и помещают на 18-24 часа в термостат при при 370С;
3.Измеряют диаметр зон задержки роста (стерильной зоны ) микроорганизмов вокруг дисков;
4.Выделяют: чувствительные, умеренно резистентные и резистентные микроорганизмы
Е-тест
• Суть метода:
1.На поверхность МПА засевают газоном исследуемые микроорганизмы;
2.Наносят тест-полоски с разной концентрацией АБ и помещают на 18-24 часа в термостат при при 370С;
3.Определяют МПК в зоне соприкосновения видимого роста микроорганизмов с тест-полоской
Экспресс-метод
• Суть метода:
1.Исследуемый микроорганизм вносят в пробирки (лунки) с питательной средой, антибиотиком, субстратом (углеводом) и индикатором; инкубируют при 370С (5 – 7 часов)
2.При наличии резистентности микроорганизм расщепляет субстрат и продукты метаболизма изменяют рН в лунке индикатор меняет цвет
17) Побочные эффекты антибиотикотерапии.
Побочные эффекты (токсические и аллергические реакции, дисбактериозы и т.д.).
18) Принципы рациональной антибиотикотерапии.
• Микробиологический принцип. До назначения препарата следует установить возбудителя инфекции и определить его индивидуальную чувствительность к антимикробным химиотерапевтическим препаратам. По результатам антибиотикограммы больному назначают препарат узкого спектра действия, обладающий наиболее выраженной активностью в отношении конкретного возбудителя, в дозе, в 2—3 раза превышающей минимальную ингибирующую концентрацию. Если возбудитель пока неизвестен, то обычно назначают препараты более широ-
кого спектра, активные в отношении всех возможных микробов, наиболее часто вызывающих данную патологию. Начинать лечение инфекции нужно как можно раньше.
•Фармакологический принцип. Учитывают особенности препарата — его фармакокинетику и фармакодинамику, распределение в организме, кратность введения, возможность сочетания препаратов и т. п. Дозы препаратов должны быть достаточными для того, чтобы обеспечить в биологических жидкостях и тканях микробостатические или микробоцидные концентрации.
Необходимо представлять оптимальную продолжительность лечения, так как клиническое улучшение не является основанием для отмены препарата, потому что в организме могут сохраняться возбудители и может быть рецидив болезни. Учитывают также оптимальные пути введения препарата, так как многие антибиотики плохо всасываются из ЖКТ или не проникают через гематоэнцефалический барьер.
•Клинический принцип. При назначении препарата учитывают, насколько безопасным он будет для данного пациента, что зависит от индивидуальных особенностей состояния больного (тяжесть инфекции, иммунный статус, пол, наличие беременности, возраст, состояние функции печени и почек, сопутствующие заболевания и т.п.) При назначении комбинации из нескольких препаратов следует учитывать, чтобы не было антагонизма лекарственных средств в отношении антибактериальной активности и не было суммирования их токсических эффектов.
•Эпидемиологический принцип. Выбор препарата, особенно для стационарного больного, должен учитывать состояние резистентности микробных штаммов, циркулирующих в данном отделении, стационаре и даже регионе.
•Фармацевтический принцип. Необходимо учитывать срок годности и соблюдать правила хранения препарата, так как при нарушении этих правил антибиотик может не только потерять свою активность, но и стать токсичным за счет деградации. Немаловажна также и стоимость препарата.
1)Понятия «генотип», «фенотип».
Генотип – совокупность всех генов организма Фенотип – совокупность внешних признаков, зависит от генотипа и условий окружающей среды.
2) Особенности организации генетического аппарата бактериальной клетки; хромосомные и внехромосомные факторы наследственности у бактерий: плазмиды, транспозоны ISпоследовательности.
Особенности генетического кода:
•Генетический код считывается триплетами нуклеотидов. Триплет нуклеотидов – кодон.
•Кодоны не перекрываются, т.е. трём нуклеотидам соответствует определённая аминокислота
•Вырожденность генетического кода. Одна и та же аминокислота может кодироваться разными кодонами Биологический смысл вырожденности генетического кода: снижение количества мутаций связанных с заменой оснований, т.о. обеспечивается постоянство генома Хромосома бактерий:
• Двунитчатая ДНК замкнутая в кольцо и находящаяся в суперскрученном состоянии. Отличие от эукариотической ДНК - нет белков гистонов.
•У бактерий одна хромосома, они гаплоидны
•Механизм репликации полуконсервативный, т.е. каждая донорная клетка получает одну нить ДНК – материнскую, вторую – вновь синтезированную
•Хромосома бактерий содержит до 4000 генов, средний размер 5 Мб - 5 х 106 п.о. (у человека 3 х
109п.о. )
Внехромосомные факторы наследственности: Молекулы ДНК: • плазмиды • инсерционные (вставочные) последовательности • транспозоны Не являются жизненно необходимыми, так как не кодируют информацию о синтезе ферментов,
участвующих в энергетическом и пластическом метаболизме бактерий. Плазмиды. а) фрагменты ДНК б) содержат 40 – 50 генов
Функции: а) Регуляторные – компенсация метаболических дефектов б) Кодирующие – вносят информацию о новых признаках Классификация: • По отношению к хромосоме: а) автономные (эписомы) – замкнуты в кольцо,
свободно располагаются в цитоплазме; б) интегрированные – входят в состав хромосомы • По способности самостоятельно переходить от клетки-донора к клетке-реципиенту: а) Конъюгативные – содержат tra-оперон (от англ. transfer - перенос) , при конъюгации переходят в клетку-реципиент б) Неконъюгативные – отсутствует tra-оперон, самостоятельно не переходят при конъюгации, могут переходить в составе другой конъюгативной плазмиды; Виды плазмид.
R-плазмиды: отвечают за синтез ферментов, инактивирующих антибиотики, что обеспечивает устойчивость бактерий к антибиотикам (бета-лактамазы и пр.);
Плазмиды патогенности: Tox – отвечают за синтез экзотоксинов Hly – отвечают за синтез гемотоксинов (вызывают гемолиз); Ent – отвечают за синтез энтеротоксинов и пр. Плазмиды бактериоциногении .Отвечают за синтез веществ бактериоцинов. Бактериоцины –
вещества, способные вызвать гибель бактерий того же вида или близких видов. Они являются факторами микробного антагонизма. Механизм губительного действия: нарушение функций цитоплазматической мембраны или нарушения процессов синтеза белка.
Плазмиды биодеградации. Плазмиды, обеспечивающие деградацию неприродных соединений: камфоры, толуола и пр.
F-плазмиды (F-фактор). Плазмиды, отвечающие за синтез половых ворсинок (пилей). Эти плазмиды получили название «половой фактор». Половые ворсинки обеспечивают контакт между клетками в виде мостика (конъюгационный мостик), по которому в клетку-реципиент может переходить часть генома донорской клетки. Этот процесс получил название «конъюгация». F- плазмида располагается автономно и является конъюгативной; в связи с чем легко передается при конъюгации. Клетку, имеющую F-плазмиду обозначают F + - она синтезирует половые ворсинки и является донорской клеткой, клетку, у которой отсутствует F-плазмида обозначают F - - она является реципиентом. При конъюгации в случае автономности F-плазмиды передается сама плазмида и реципиент становиться F + - то есть приобретает способность синтезировать половые ворсинки (F-пили). F-плазмида может объединяться с хромосомой. Такие штаммы получили название Hfrштаммы.
Инсерционные (вставочные) последовательности IS-последовательности (от англ. insertion – вставка, sequence – последовательность) – мигрирующие элементы.
Структура: Фрагмент ДНК, состоящий из 1500 пар оснований Содержит только гены, обеспечивающие собственное перемещение Свойства: Не реплицируется самостоятельно, только в составе хромосомы Способны
самостоятельно переноситься от хромосомы к хромосоме или к плазмиде (содержит ген, отвечающий за синтез особого фермента – транспозазы – обеспечивающего рекомбинации) Функции: Обеспечивает хромосомные мутации: делеции, инверсии, дупликации Регулирует активность генов («включает» или «выключает» транскрипцию)
Транспозоны. Мигрирующий элемент.
Структура: Состоит из 2000 – 25000 пар нуклеотидов сердцевина – фрагмент ДНК, содержащий
специфические гены: отвечающие за резистентность к антибактериальным препаратам (R-гены), за продукцию экзотоксинов (Tox-гены) и пр. по краям располагаются IS-последовательности. Свойства: Не реплицируется самостоятельно, только в составе хромосомы Может взаимодействовать как с плазмидами, так и с хромосомами и умеренными фагами Функции: Обеспечивает хромосомные мутации: делеции, инверсии, дупликации Обеспечивает
бактерии новыми признаками: устойчивости к антибактериальным препаратам, способностью синтезировать токсины и пр.
3)Фенотипическая изменчивость: суть процессов, механизмы, значение в эволюции бактерий. Модификации – это фенотипические изменения одного или нескольких признаков 1.не связанны с изменением первичной структуры ДНК 2.не наследуются 3.в основе модификаций лежит индуцибельный синтез ферментов, т.е. это адаптационный процесс к меняющимся условиям окружающей среды.
Примеры: 1. Escherichia coli только в присутствии лактозы образует ферменты для её утилизации 2. стафилококки только в присутствии антибиотиков пенициллинового ряда образуют β-лактамазу 3. образование L-форм только в присутствии антибиотиков
4)Генотипическая изменчивость: характеристика, отличие от фенотипической изменчивости, виды (мутации, генетические рекомбинации).
Генотипическая изменчивость. Изменчивость, затрагивающая изменения в структуре генома: 1. Мутационная 2. Рекомбинационная
5)Виды мутаций: генные, хромосомные; классификация: спонтанные, индуцированные; ауксотрофные, прототрофные; нейтральные, условно-летальные, летальные; нонсенс-мутации. По количеству мутировавших генов 1.Генные (точковые) – затрагивает чаще всего один ген Механизм: а) соответствует действию
химических мутагенов б) замена, выпадение или вставка пары азотистых оснований или одного азотистого основания происходит «сдвиг» считывания изменение всех последующих кодонов 2.Хромосомные – затрагивает несколько генов Механизм: происходят крупные перестройки фрагментов ДНК, чаще всего под действием транспозонов и IS-последовательностей: а) делеция – выпадение фрагмента ДНК; б) инверсия – поворот фрагмента ДНК на 1800 ; в) дупликация – удвоение участков ДНК.
По последствиям для микробной популяции 1.Нейтральные – практически не проявляются фенотипически, так как может быть прямая и обратная мутация, то есть признак не утратился;
2.Условно-летальные – признак не утрачивается, но происходит его изменение; например: активность фермента в результате мутации зависит от температуры, тогда как у исходного штамма фермент активен в любых диапазонах температуры; 3.Летальные – несовместимые с жизнью мутации: полная утрата способности синтезировать
белки (например, ферменты) или синтез дефектных белков, неспособных выполнять свои функции.
•нонсенс мутации (антисмысловые) – в результате мутации образуется антисмысловай кодон, означающий окончание синтеза белка (стоп-кодон). Терминирующих кодонов три – УАГ, УАА, УГА. Мутантны, нуждаются в дополнительных факторах роста, называются ауксотрофными.
6)Мутагены, основные группы; механизм развития мутаций.
Мутагены – факторы, вызывающие мутации.
Химические: 1. Аналоги оснований (аналог тимина – бромурацил) – препятствует соединению