Задача 4. ОХАРАКТЕРИЗОВАТЬ МОРФОЛОГИЮ И СВОЙСТВА БАКТЕРИОФАГОВ.
Для этого надо знать:
1. Бактериофаги ("пожиратели бактерий") – это вирусы, паразитирующие в бактериальных клетках. Их размер колеблется в пределах от 20 до 200 нм, т.е. в тех же пределах, что и размеры вирусов. Как и вирусы, бактериофаги проходят через бактериальные мелкопористые фильтры (т.е. являются фильтрующимися агентами) и способны размножаться только в живых молодых бактериальных клетках.
2. Бактериофаги широко распространены в природе и находятся повсеместно там, где встречаются бактерии. Они могут быть выделены из воды, почвы, молока; их можно обнаружить в организме людей и животных. При кишечных заболеваниях бактериофаг можно выделить из испражнений больных; при других инфекциях он выделяется из соответствующего материала (из гноя, мокроты и т.д.). Особенно легко он выделяется в период выздоровления.
Кроме бактериофагов обнаружены вирусы грибов, актиномицетов; они получили общее название – фаги.
3. С помощью электронного микроскопа показано, что большинство бактериофагов имеют форму головастика или сперматозоида от 20 до 800 нм. Они состоят из головки (65-100 нм) и хвостового отростка (100-200 нм). Отросток представляет собой стержень, одетый чехлом, способный сокращаться, и заканчивается шестиугольной пластинкой с короткими шипами, от которых отходят фибриллы, определяющие специфичность адсорбции фага на бактериальной клетке. Внутри головки находится двунитчатая ДНК, упакованная в виде спирали. Капсид, окружающий ДНК и хвостовой отросток, состоит из белковых субъединиц, уложенных по кубическому или спиральному типу. Белки отростка отличаются от белков головки. Кроме структурных белков в отростке фага имеются ферментные белки – лизоцим и АТФаза, участвующие во взаимодействии с клеткой (растворении стенки клетки-хозяина и сокращении чехла). В головке имеются внутренние геномные белки (в их состав входят полиамины – спермин и путресцин), участвующие в стабилизации структуры ДНК.
|
|
|
Некоторые фаги вместо ДНК содержат РНК; у некоторых – чехол не сокращается. Имеются фаги с короткими отростками (округлой, кубической, палочковидной или нитевидной формы) и без них.
5. Фаги обладают хорошо выраженными антигенными свойствами, в организме на них образуются антитела, нейтрализующие литическую активность фага. Действие антифаговых сывороток строго специфично, следовательно, фаги отличаются друг от друга по антигенным свойствам. У фагов обнаруживаются групповые антигены (общие для родственных фагов) и типоспецифические антигены (строго специфичные). По антигенным свойствам некоторые фаги делятся на серологические группы (например, стафилококковый фаг имеет 6 серогрупп).
|
|
|
6. Бактериофаги более устойчивы к действию физических и химических факторов, чем бактерии. Хорошо переносят замораживание (-185° С), высушивание, нагревание до +70° С, длительно хранятся при низких температурах, в запаянных пробирках сохраняются годами, а при доступе воздуха разрушаются через 6-8 недель. В спирту, эфире, хлороформе фаг заметно не меняется; 0,5 % раствор сулемы и 1 % раствор фенола не оказывают на него влияния. 1 % раствор формалина инактивирует фаг через несколько минут; губительно действует глицерин в больших концентрациях, УФ-лучи, ионизирующее облучение. Бактериофаги обладают большой чувствительностью к кислотам. Это следует учитывать при энтеральном назначении фага с лечебной или профилактической целями (для нейтрализации HCl желудка назначается сода).
Фаги обладают способностью приспосабливаться к условиям окружающей среды (температура и др.) и адаптироваться к другим видам бактерий, изменяя свою специфичность. Например, брюшнотифозный фаг последовательными пересевами на дизентерийной культуре можно сделать активным в отношении последних. Можно получить фаг, устойчивый к высоким концентрациям глицерина. Известны варианты фагов устойчивые к действию антифаговых сывороток.
|
|
|
Задача 5. ОПИСАТЬ ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БАКТЕРИОФАГОВ С КЛЕТКОЙ.
Для этого надо знать:
1. Бактериофагия – это процесс взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой и в переводе означает "пожирание бактерий". Крайнее выражение процесса бактериофагии – лизис бактерий. Явление бактериофагии впервые заметил Н.Ф. Гамалея в 1898 г., наблюдая просветление свежей культуры сибиреязвенной палочки на жидкой среде. Просветление он объяснил лизисом сибиреязвенных бацилл, а действующий фактор назвал бактериолизином.
2. Широкое и систематическое изучение этого явления было проведено Ф. д¢Эррелем, выделившим в 1917 г. литический агент из испражнений больных дизентерией и назвавшим этот агент бактериофагом. Он установил, что капля фильтрата из испражнений выздоравливающего человека, внесенная в пробирку с культурой дизентерийных палочек, вызывала постепенное растворение бактерий (просветление жидкости с культурой). Капля отфильтрованной просветленной жидкости обладала способностью растворять свежую взвесь дизентерийных палочек. Полученная жидкость в ничтожном количестве просветляла новую взвесь и т.д. Таким образом, при многократном пассировании через культуру дизентерийных палочек действие литического агента не ослабевало, а значительно усиливалось (феномен Ф. д¢Эрреля), поэтому д¢Эррель сделал заключение, что литический агент – это живой агент, ультрамикроскопический паразит бактерий.
|
|
|
Действие бактериофага наблюдалось и на твердых питательных средах. При смешивании литического агента с бактериями на фоне сплошного бактериального роста на агаровой среде можно было увидеть стерильные пятна круглой или неправильной формы. Эти стерильные участки возникали на месте лизиса бактерий и были названы д¢Эррелем "негативными колониями" бактериофага.
Т.к. выделение бактериофага Ф. д¢Эррелем совпало с периодом выздоровления, он рекомендовал бактериофаг для лечения инфекционных заболеваний. В 1927-1928 гг. он применил фаг во время эпидемии холеры в Индии: для уничтожения вибрионов вливал в колодцы по 30-40 мл бактериофага. Среди населения, пользовавшегося водой из этих колодцев, смертность снизилась с 62 % до 8%.
3. Размножаются бактериофаги только в живых бактериальных клетках. В основном, стадии взаимодействия фага с клеткой такие же, как и у вирусов: адсорбция, проникновение в клетку, синтез НК и белков, морфогенез, выход из клетки. Но имеются особенности. Фаги обладают еще более строгой специфичностью взаимодействия. Определенный фаг взаимодействует с определенным видом или подвидом бактерий (это послужило основанием для их наименования по видовым или родовым названиям чувствительных к ним бактерий: стафилофаги, дизентерийные фаги Флекснера). На бактерии адсорбируется много фагов, но для лизиса клетки достаточно одного вириона. Интересен процесс проникновения фагов с хвостовыми отростками в клетку. Эти фаги адсорбируются при помощи фибрилл, после чего активируется АТФаза, и сокращается чехол, в результате наблюдается внедрение стержня в клетку (в этом участвует также фермент лизоцим). ДНК проходит через полость хвостового стержня и активно впрыскивается в цитоплазму клетки. Капсид и отросток остаются вне клетки. Уже через 5 минут начинается синтез НК, а затем и белков, а через 30-40 минут микробная клетка лизируется, и в окружающую среду поступает около 200 новых фаговых частиц.
4. Различают: а) поливалентные фаги – взаимодействуют с родственными видами бактерий; б) моновалентные – взаимодействуют с одним определенным видом; в) типовые фаги – взаимодействуют с отдельными вариантами (типами) данного вида бактерий.
5. Фаги делятся на вирулентные и умеренные. Вирулентные фаги проникают в клетку, размножаются в ней и вызывают ее лизис. Умеренные фаги проникают в клетку, встраиваются в хромосому бактерии и реплицируются вместе с генами бактерии (т.е. передаются по наследству), не вызывая лизиса. Встроенный в хромосому бактерии фаг называется профагом. Бактериальные клетки, содержащие профаг, называются лизогенными, а само явление – лизогения. Лизогенные культуры не отличаются от исходных по основным свойствам, но имеют: а) иммунитет к последующему заражению этим же фагом; б) дополнительные свойства (образование токсинов, измененные антигенные свойства), обусловленные генами фага. Изменение свойств бактерий под влиянием профага называется фаговой конверсией. Под влиянием УФ лучей и химических веществ профаг может превращаться в полноценную фаговую частицу, т.е. в вирулентный фаг. Это явление называется индукцией фага.
Если умеренный фаг переходит в вирулентную форму, он может захватить часть хромосомы бактерий и при лизисе перенести эту часть в другую бактериальную клетку. Если эта клетка станет лизогенной, то она приобретет новые свойства. Таким образом, умеренные фаги – мощный фактор изменчивости микроорганизмов.
Умеренные фаги могут нанести вред микробиологическому производству: культуры микроорганизмов, используемые для производства вакцин, антибиотиков, могут стать лизогенными, и в результате появляется опасность, что профаг превратится в вирулентную форму (индукция фага) и лизирует весь штамм.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 240; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!