Бактериофаги. Строение. Этапы и исходы взаимодействия вирулентных фагов с бактериальной клеткой
Бактериофаги- особые представители царства вирусов, паразитирующие в бактериальных клетках и одноклеточных организмах. *кроме хламидий, которые способны к лизогении клеток.
*Гамалея Н.Ф. изучал сибироязвенную вакцину; в одном из опытов получился лизис бактерий, соответственно сделал предположение о наличии вирусов бактерий.
*Феликс де Эррель – первооткрыватель фагов, начал использовать для диагностики, лечения и профилактики. Первый институт в Тбилиси.
*В. Хапкин – практическое использование БФ.
Особенность - приспособились использовать для своего размножения клетки бактерий.
Строение:
По морфологическим свойствам:
1. Нитевидные
2. Сферические (экосаэдрические)
3. С шипами
4. Имеют головку и аналог отростка
5. Частички, или корпускулы, состоящие из головки и хвоста (отростка), по форме напоминающие сперматозоид. Имеется чехол
6. =5, но чехол сокращается, обеспечивая «впрыскивание» ДНК.
Как и вирусы, фаги имеют наружную белковую оболочку и заключенную в головке нуклеиновую кислоту. У большинства фагов это двунитчатая ДНК, Однако обнаружены фаги, имеющие однонитчатую
ДНК и даже РНК. Размеры молекулы ДНК во много раз превышают величину самого фага.
Фаги обладают специфичностью, которая заключается в их способности размножаться и вызывать лизис только бактерий определенного вида или типа.
Различают видовые фаги, которые лизируют культуру бактерий определенного вида, и типовые фаги, лизирующие отдельные штаммы или варианты внутри одного и того же вида. Существуют и полифаги, которые могут вызывать лизис клеток родственных видов бактерий.
|
|
|
Взаимодействие фага с бактериальной клеткой.
По механизму взаимодействия различают вирулентные и умеренные фаги.
Этапы взаимодействия
Адсорбция
Проникновение (инъекции)
Репродукция
Сборка
Выход
Подробнее по другим сайтам:
А. Адсорбция пассивная за счет разницы в зарядах. Бактериофаг адсорбируется на специальных, специфических для конкретного фага, рецепторах клеточной стенки бактериальной клетки. Необратимая адсорбция – взаимодействие с рецепторами. Если бактериальная клетка не имеет рецепторов для адсорбции конкретного бактериофага, то она к нему не чувствительна. Сферопласты также теряют чувствительность к видовым и типовым фагам, поскольку с потерей клеточной стенки теряют и локализованные на ней рецепторы для адсорбции соответствующих бактериофагов.
В. Следующая стадия – проникновение нуклеиновой кислоты бактериофага внутрь бактериальной клетки. С помощью СЕКС- пилей. Этот процесс в вирусологии называется депротеинизацией, поскольку внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса, вирус как бы «раздевается», сбрасывая свою белковую оболочку.
|
|
|
Г. В дальнейшем происходит взаимодействие бактериофага с геномом пораженной клетки. Транскрипция с образованием транскриптонов => сборка фага=> разрушение мембраны лизоцимом => изменение осмотического давления => смерть клетки => выход3 00 фагов => быстрый лизис клеток
1. Вирулентные бактериофаги вызывают продуктивную инфекцию бактериальной клетки.
а. Происходит репликация фаговой нуклеиновой кислоты и синтез фаговых белков.
б. Затем происходит сборка фаговых частиц
в. Завершается процесс выходом зрелых фагов.
Дополнительно *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. Эти фаги адсорбируются на поверхности бактериальной клетки с помощью фибрилл хвостового отростка. В результате активации фагового фермента АТФ-азы 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 300 новых фаговых частиц. Под действием фагового лизоцима и внутриклеточного осмотического давления происходит разрушение клеточной стеки, 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 лизированы все чувствительные к данному фагу бактерии*
11. Бактериофаги. Этапы и исходы взаимодействия умеренных фагов с бактериальной клеткой. Трансдукция и фаговая конверсия.
Бактериофаги – в основномДНК – содержащие вирусы, паразитирующие в клетках бактерий и одноклеточных организмов, кроме хламидий.
Геном
· Одноцепочечная кольцевая ДНК (около 5тыс п.н.), может быть кодирующей и антикодирующей (М13, не разрушают клетку, плюс-цепь кодирует 8 белков);
|
|
|
· Двуцепочечная (30 -150 п.н.): крупные бактериофаги (Е4) и средние («лямбда»)
Трансдукция – способ передачи генетического материала (1-2 гена) с помощью фагов из клетки-донора в клетку-реципиент.
Лизогенная конверсия – способность приобретать новые свойства (детергенты), из-за привнесения новой ген информации
Умеренные БФ. Способны встраивать свой геном в геном бактерии, это ведет к экспрессии генов; суть – генетический паразитизм
· Клетка бактерии начинает синтезировать ферменты, защищающие от других фагов (иммунитет);
· Новые свойства – АБрезистентность / способность выделять токсин
Умеренные БФ могут интегрироваться в хромосому и реплицироваться вместе с ней.
· При вырезании фаговой ДНК из генома прокариота фаг ведет себя подобно плазмиде и транспозону; возможна рекомбинация фаговой ДНК;
· Фаг, содержащий рекомбинантную ДНК, включающую часть генов прокариотической клетки, способен инфицировать новые клетки, но не может интегрировать в ДНК прокариота, для этого необходим «фаг-помощник дикого типа»;
· Умеренные фаги, несущие прокариотическую ДНК, способны к трансдукции (переносу информации от одного штамма к другому)
Взаимодействие умеренного фага лямбда с бактериальной клеткой:
1. Этап: проникновение в бактериальную клетку и интеграция в хромосому. Профаг размножается с каждым делением клетки хозяина.
2. Этап: экспрессия ДНК профага в зависимости от факторов (голодание, воздействие ядов и др.); в этом случае профаг активируется и выделяет себя из ДНК хозяина, вводит ее в литический цикл. Активный фаг уничтожает ДНК хозина и производит много своей мРНК для воспроизведения единиц фага. Клетка хозяина разрущается, когда ресурсы исчерпаны, мембрана рушится, фаги выходят наружу.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 2949; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!