28.Репродукция вирусов, особенности ее обеспечения в лабораторных условиях. Методы культивирования вирусов.

Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирионов; выход вирионов из клетки.

Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбируется на определенных участках клеточной мембраны — так называемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную химическую природу, представляя собой белки, углеводные компоненты белков и липидов, липиды. Число специфических рецепторов на поверхности одной клетки колеблется от 104 до 105. Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц.

Проникновение в клетку. Существует два способа проникновения вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорбции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка клеточной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, которая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транспортироваться в любом направлении в разные участки цитоплазмы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга. «Раздевание». Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего компонента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с клеточной мембраной процесс проникновения вируса в клетку сочетается с первым этапом его «раздевания». Конечными продуктами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нуклеиновая кислота вируса.

Биосинтез компонентов вируса. Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирусные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение вирусного потомства. Реализация генетической информации вируса осуществляется в соответствии с процессами транскрипции, трансляции и репликации.

Формирование (сборка) вирионов. Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфически «узнавать» друг друга и при достаточной их концентрации самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, солевых и водородных связей. Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру: 1) Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм; 2) Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодействии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала формируются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа); 3) Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки; 4) Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы).

Выход вирионов из клетки. Различают два основных типа выхода вирусного потомства из клетки. Первый тип — взрывной — характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нуклеокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячивания образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «почка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При таком механизме клетка может продолжительное время продуцировать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции. Время, необходимое для осуществления полного цикла репродукции вирусов, варьирует от 5—6 ч (вирусы гриппа, натуральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, аденовирусы и др.). Ретровирусы (ВИЧ, онкогенные вирусы) имеют уникальный путь передачи генетич. инф-ии. Геном ретровирусов состоит из двух идентичных мол. РНК, т.е. он является диплоидным. В составе ретровируса есть особый вирусоспецифич. фермент – обратная транскриптаза (ревертаза), с помощью кот. осуществляется процесс обратной транскрипции, т.е на матрице геномной РНК синтезируется комплементарная однонитевая ДНК. Эта нить копируется с образованием двунитевой комплиментарной ДНК, кот. интегрирует в кл. геном и в его составе транскрибируется в иРНК с помощью клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

Схема синтеза белков: геномная РНК вируса --- комплементраная ДНК -------- транскрипция иРНК -----трансляция белка вируса. Репликация вирусного генома (синтез вирусных нукл. к-т) приводит к накоплению в кл-ке копий исходных вирусных геномов, кот. используются при сборке вирионов. Обратная транскриптаза ретровирусов синтзирует мину-нить ДНК, с которой копируется плюс-нить ДНК, с образованием двойной нити ДНК, замкнутой в кольцо. Далее двойная нить ДНК интегрирует с хромосомой клетки, образуя провирус. Многочисленные вирионные РНК обр-ся в результате транскрипции одной из нитей интегрированной ДНК при участии клеточной ДНК-зависимой РНК-полимеразы.

Культивирование вирусов производится в 3-х биологич. моделях: в организме лаб. животных, в развивающихся эмбрионах птиц (куриные эмбрионы), культурах кл. Выращенные вирусы определяют с помощью методов индикации (обнаружение факта их репродукции, основанная на выявлении различных биол. св-в вирусов и особенностей их взаимод.) и идентификации (определение вида, типа, осущ-ся с помощбю иммунологич. реакций, основанных на взаимод. АГ вирусов с соответствующими АТ). О репродукции вирусов в орг-ме животных судят по развитию у них видимых клинич. проявлений заболев. и на основании реакции гемагглютинации с суспензией изи органов, содержащих вирусы. О репродукции вируса в эмбрионе свидетельствуют специф. поражения оболочек и тела эмбриона, гибель эмбриона, положит. РГА с вируссодержащей жидкостью. Этот метод используют при промышленном выращивании вирусов. Культуры клеток в зависимости от техники приготовления различают однослойные (способны прикрепляться и размножаться на поверхности хим. нейтрального стекла лаб. посуды в виде монослоя), суспензионные (кл-ки размнож. во всем объеме пит. среды при пост. ее перемешивании), органные (цельные кусочки органов и тк., сохранившие исходную структуру). По числу жизнеспособных генераций культуры клеток подразделяют на: первичные (выдерживают не более 5-10 пассажей), перевиваемые (способны размнож. в лаб. условиях неопределенно длит. срок), полуперевиваемые (выдерждивают 40-50 пассажей).

. 29 Основные исторические этапы учения о наследственности и изменчивости микробов. Вклад отечественных и зарубежных ученых.

Генетика— наука о наследственности и изменчивости организмов.

В микробиологии начало научного изучения вопроса изменчивости бактерий было положено Ценковским, Мечниковым и Гамалея. Мечников утверждал, что "...именно в области микробиологии была доказана возможность изменения характера бактерий путём изменения внешних условий, причём можно добиться стойких изменений, передаваемых по наследству".

Отечественные микробиологи (И. И. Мечников, С. Н. Виноградский, Н. Ф. Гамалея, В. Л. Омелянский, Д. И. Ивановский, В. И. Кедровский, Л. А. Тарасевич и др.) признавали возможность изменения природы бактерий под влиянием условий внешней среды с получением у микробов стойких изменений, передающихся затем по наследству. По этому поводу Т. Д. Лысенко отмечает: "Микроорганизмы, имеющие непродолжительный период жизни, наиболее легко наследственно приспособляются к изменяющимся условиям внешней среды".

Большой вклад в вопросы изменчивости микробов внесли советские исследователи (Красильников, Имшенецкий, Сукнев, Покровская, Калина, Жуков-Вережников и др.).

В микробиологии основоположником учения об изменчивости является Луи Пастер. Он искусственным путем получил необратимое ослабление вирулентности возбудителей сибирской язвы (1881) и бешенства (1885), а также получил способ приготовления живых вакцин для борьбы с этими заболеваниями. Это открытие Пастера имело поворотное значение для борьбы с инфекционными заболеваниями человека и животных. Применение живых вакцин привело к ликвидации многих эпидемий, сведя их до единичных заболеваний. Противосибиреязвенная вакцина получена Пастером путем длительного (12-24 дня) выращивания при повышенной температуре (42°) вирулентной культуры сибиреязвенной палочки.