30. Контроль роста микроорганизмов.

Рост микроорганизмов необходимо сдерживать, если их развитие приводит к нежелательным последствиям. Так, микробная активность может вызывать инфекционные заболевания, а также порчу продуктов и материалов. В таких случаях используют антимикробные агенты. Как правило, воздействие этих веществ дозозависимое, т.е. чем выше доза, тем сильнее влияние. 

Агенты, приводящие к остановке роста микроорганизма или к его уничтожению, называют бактериостатическими или бактерицидными соответственно. 

Один и тот же антимикробный агент может при низкой концентрации оказывать бактериостатическое действие, а при высокой — убивать микроорганизмы. Бактериостатическое действие обратимо: при снижении концентрации или удалении такого антимикробного агента микроорганизм возобновляет свой рост. Для стерилизации следует применять бактерицидные антимикробные агенты с широким спектром действия. Следует помнить, что для некоторых микроорганизмов эти вещества, наоборот, могут быть источниками углерода и энергии. 

Все антимикробные агенты для удобства разделяют на несколько групп в соответствии с механизмом их действия. 

В первую группу включают вещества, повреждающие поверхностные структуры клетки. Например, бактерицидное действие 70%-го этанола связано с коагуляцией белков. Поверхностно-активные вещества нарушают избирательную проницаемость цитоплазматической мембраны.

Вторая группа веществ действует как ферментные яды, нарушая пространственную структуру белков и функционирование ферментов. К этой группе относятся тяжелые металлы (медь, ртуть, свинец), связывающиеся с SH-группами белков. Цианид и СО функционируют как дыхательные яды и др.

Третья группа — это аналоги нормальных метаболитов, которые конкурируют с ними за каталитический центр фермента. Из-за схожести структуры аналоги могут взаимодействовать с каталитическим центром фермента и занимать место нормального метаболита. Например, сульфаниламид является структурным аналогом пара-аминобензойной кислоты (ПАБК, рис. 5.9). 

Четвертая группа — это вещества, нарушающие нормальные процессы синтеза биополимеров. Например, многие антибиотики оказывают влияние на разные этапы белкового синтеза. Так, стрептомицин и неомицин подавляют связывание аминокислот между собой, пенициллин и цефалоспорин нарушают процесс образования пептидогликана. 

Вещества, оказывающие опосредованное, обычно бактериостатическое действие, относят к пятой группе. Это, например, NaCl и сахароза, в высоких концентрациях замедляющие развитие микроорганизмов из-за снижения активности воды. Такие вещества часто используют при консервировании продуктов.

31. Вирусы. Репродукция вирусов.

Вирус (вирус- яд с лат) — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток организма. Они поражают все типы организмов, от растений и животных, до бактерий (вирусы бактерий обычно называют бактериофагами). Их размеры колеблются от 30 до 300 нанометров. Обладает геномом (ДНК или РНК), но лишен собственного синтезирующего аппарата. Вне клетки вирусы не выказывают признаков жизни и имеют кристаллическую форму. Размножаясь, повреждает клетки, в которых происходит данный процесс.

В вирусинфицирванной клетке вирус может находиться:

• в виде многочисленных вирионов;

• в интегрированном состоянии с хромосомой клетки;

• в цитоплазме в виде кольцевых нуклеиновых кислот, напоминающих

• плазмиды бактерий

В отличие от клеточных организмов, вирусы не могут самостоятельно синтезировать белки. Вирус вносит в клетку только свою нуклеиновую кислоту. Отличия вирусов от микроорганизмов: вирусы содержат нуклеиновую кислоту одного типа – или ДНК, или РНК; для репродукции вирусов нужна только нуклеиновая кислота; вирусы не способны размножаться вне живой клетки.

Молекула ДНК вирусов может встраиваться в геном клетки хозяина и существовать в таком виде, не проявляя себя долгое время, т.е. паразитизм вирусов осуществляется на генетическом уровне.

Вирусы не имеют клеточного строения. Если считать клеточное строение обязательным признаком живого, то вирусы живыми не являются. Однако они обладают генетическим материалом, как все живые организмы.

Они могут воспроизводить себя только внутри живой клетки и не являются самостоятельными организмами.

Строение вирусов.

Простейшие вирусы представляют собой нуклеопротеид, который состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК) и капсида – белковой оболочки. Более сложные вирусы имеют дополнительную липидную оболочку. Существует тип вирусов – бактериофаги, которые имеют специальное строение, позволяющее им внедрять свой геном в клетки бактерий. Бактериофаги имеют тело, состоящее из головки с геномом, хвостик (трубка, которая транспортирует геном в клетку) и отростки.

Вирион представляет собой конечную фазу развития вируса, включающую полный набор структурных и функциональных элементов, упакованных в единую частицу. Такая форма характерна для внеклеточной стадии жизненного цикла вируса, однако какое-то время после сборки вирион может существовать и внутри инфицированной клетки. Так как вирион – это всего лишь обозначение морфологической единицы, его не стоит отождествлять с понятием "вирус". Последний включает всю совокупность биологических свойств, характеризующих этот таксон, а не только особенности строения

Размножение, репликация вируса - процесс, в ходе которого вирус, используя собственный генетический материал и синтетический аппарат клетки-хозяина, воспроизводит подобное себе потомство.

В самом общем виде репликация вируса на уровне единичной клетки складывается из нескольких последовательных стадий: 1.прикрепление вируса к клеточной поверхности; 2.проникновение через наружные мембраны клетки; 3.обнажение генома; 4.синтез (транскрипция) нуклеиновой кислоты вируса с образованием дочерних молекул геномной НК и, в случае ДНК-содержиших вирусов, информационной вирусной мРНК; 5.синтез вирус-специфических белков; 6.сборка новых вирионов и выход их из пораженной клетки.

Заражение

Как правило, вирусная инфекция начинается тогда, когда он проникает внутрь хозяина, а именно:

через физические повреждения (например, порезы на коже)

путём направленного впрыскивания (к примеру, укус комара^[2])

направленного поражения отдельной поверхности (например, при вдыхании вируса через трахею^[3])

Обычно при попадании вируса в организм ему необходимо проникнуть в возможные чувствительные клетки.

Проникновение вируса

Вирусу, чтобы размножиться и вызвать инфекцию, необходимо проникнуть в клетки хозяйского организма и начать использовать клеточный материал. Для проникновения в клетку белки поверхности вируса связываются со специфическими поверхностными белками клетки. Прикрепление, или адсорбция, происходит между вирусной частицей и клеточной мембраной. В мембране образуется дырка, и вирусная частица или только генетический материал попадают внутрь клетки, где будет происходить размножение вируса.

Репликация вируса

Затем вирус должен взять под контроль клеточный механизм репликации. На этой стадии в хозяйской клетке происходит заложение различия между восприимчивостью и терпимостью. Терпимость приводит к развязке инфекции. Как только контроль над клеткой установлен и её среда подходит для того, чтобы вирус начал создавать собственные копии, репликация происходит быстро, давая начало миллионам новых вирусов.

Выход вируса

После того, как вирус создал множество собственных копий, клетка оказывается изнурённой из-за использования её ресурсов. Больше вирусу она не нужна, поэтому клетка часто погибает и новорождённым вирусам приходится искать нового хозяина. Это представляет собой заключительную стадию жизненного цикла вируса.

Выход вирионов из клеток.

Этап реализуется двумя типами:

взрывной – из погибающей клетки одновременно выходит большое количество вирионов. Присущ вирусам без суперкапсида;

почкование – нуклеокапсид транспортируется к мембране клетки, содержащей вирусспецифические белки. Выпячивание соответствующих участков клетки. Почка отделяется от клетки в виде сложно устроенного вируса

У ДНК-содержащих вирусов, как в прокариотических, так и в эукариотических клетках, репликация вирусной ДНК происходит при участии клеточной ДНК-зависимой ДНК-полимеразы. При этом у однонитевых ДНК-содержащих вирусов сначала образуется комплементарная нить — так назы­ваемая репликативная форма, которая служит матрицей для дочерних молекул ДНК.

ИЗ ЛЕКЦИИ:

Три типа взаимодействия вирусов с клеткой-хозяином:

1.продуктивный, или цитоцидный тип. В зараженных клетках образуется новое поколение вирионов

2. абортивный тип, характеризуется прерыванием инфекционного процесса, новые вирионы не образуются

3. интегративный тип, или вирогения, заключается в интеграции -встраивании вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместном существовании