Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика




НазваниеМесто микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика
страница4/27
Дата публикации17.10.2016
Размер9.76 Kb.
ТипДокументы
dopoln.ru > Биология > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27
ГЛАВА 6.

^ ^ ОБЩАЯ ВИРУСОЛОГИЯ
Общая характеристика вирусов, морфология

и структура вирионов
Первооткрывателем вирусов, основоположником вирусологии яв­ляется русский ученый Дмитрий Иосифович Ивановский, открывший в 1892 году вирус табачной мозаики (ВТМ)

Вирусы настолько отличаются от микроорганизмов, что выделе­ны в особое царство - царство Vira

Особенности вирусов, отличающие их от всех других живых су­ществ

1) наличие только одного типа нуклеиновой кислоты - ДНК или РНК, в то время как клетки всех остальных живых существ содержат ДНК и РНК, взаимодействие которых необходимо для биосинтеза бел­ков,

2) отсутствие собственных белоксинтезирующих систем и клеточ­ного строения;

3) внутриклеточный паразитизм на молекулярном (генетическом) уровне.

Внеклеточная форма вируса - вириои и вирус, находящийся внут­ри клетки хозяина - это две разные формы вируса.

Вирионы разных вирусов имеют размеры от 15 до 400 наномет­ров. Нанометр - это 10-9 метра (рис. 6). Наиболее мелкие вирусы - виру­сы полиомиелита - имеют вирион размером 17-25 им, средние - вирус гриппа - 80-120 нм, крупные - вирус оспы - 300-400 им.

В центре вириона располагается его геном. Это нуклеиновая кис­лота - ДНК или РНК (однонитевая или двунитевая). Плюс-однонитевая РНК несет две функции: наследственную и информационную, напри­мер у вируса полиомиелита. Минус-однонитевая РНК, как, например, у вируса гриппа, несет только наследственную функцию, и только в процессе репродукции вируса к ней достраивается плюс-нить иРНК.

Вокруг нуклеиновой кислоты симметрично располагаются белко­вые молекулы - капсомеры, составляющие капсид (лат. capsa - коробка). Различают спиральный тип симметрии, когда капсомеры уложены по всей длине молекулы нуклеиновой кислоты, и кубический, когда кап­сомеры располагаются в виде двадцатигранника (икосаэдра).

Вирионы, содержащие только нуклеиновую кислоту и белок, сос­тавляют нуклеокапсид. Это простые вирусы, например, ВТМ, вирус полиомиелита.

У вирионов сложноорга-низованных вирусов имеется еще поверхностная оболочка - суперкапсид, содержащий, кроме белков, также углево­ды, липиды, компоненты клет­ки хозяина. Строение вирио­на лежит в основе классифи­кации вирусов. По типу нук­леиновой кислоты их делят на: рибовирусы и дезоксири-бовирусы, далее по структу­ре вирионов, по месту размно­жения и по другим признакам проводится деление на семей­ства и роды.

Вследствие малых разме­ров вирусы не видны в свето­вом микроскопе. Только наи­более крупный из них - вирус оспы - можно наблюдать в виде мелких точечных образо­ваний - элементарных телец Пашена.

Размножаясь в чувствительных клетках организма, вирусы оспы, бе­шенства, гриппа образуют в них внутриклеточные включения. Их мож­но обнаружить в световом или в люминесцентном микроскопе. Обна­ружение внутриклеточных включений используется для диагностики. Например, включения Бабеша-Негри в нервных клетках об­наруживаются при бешенстве.

Морфологию вирионов изучают в электронном микроскопе. Ви­русы имеют разные формы: сферическую, нитевидную, палочковидную.

^ Репродукция вирусов

Вирусы не способны размножаться на питательных средах - это строгие внутриклеточные паразиты. Более того, в отличие от риккетсий и хламидий, вирусы в клетке хозяина не растут и не размножаются путем деления. Составные части вируса - нуклеиновые кислоты и бел­ковые молекулы синтезируются в клетке хозяина раздельно, в разных частях клетки - в ядре и в цитоплазме. При этом клеточные белоксинтезирующие системы подчиняются вирусному геному, его НК.

Репродукция вируса в клетке происходит в несколько фаз (рис.7):

- Первая фаза - адсорбция вируса на поверхности клетки, чувстви­тельной к данному вирусу.

- Вторая фаза - проникновение вируса в клетку хозяина путем виропексиса.

- Третья фаза - «раздевание» вирионов, освобождение нуклеи­новой кислоты вируса от суперкапсида и капсида. У ряда вирусов проникновение нуклеиновой кислоты в клетку происходит путем сли­яния оболочки вириона и клетки-хозяина. В этом случае вторая и тре­тья фазы объединяются в одну.

В зависимости от типа нуклеиновой кислоты этот процесс совер­шается следующим образом.

ДНК-содержащие (ДНК —> иРНК —>белок)

1. Репродукция происходит в ядрх: аденовирусы, герпес,папо-вавирусы. Используют ДНК-зависимую РНК - полимеразу клетки.

2. Репродукция происходит в цитоплазме: вирусы имеют свою ДНК-зависимую РНК полимеразу. РНК-содержащие.

1. Рибовирусы с позитивным геномом (плюс-нитиевые): пикор-

на-, тога-, коронавирусы. Транскрипции нет.

РНК —>белок

2. Рибовирусы с негативным геномом (минус- нитиевые): грипп,

корь, паротит, орто-, парамиксовирусы.

(-)РНК —> иРНК —> белок (иРНК комплементарная (-)РНК) Этот процесс идет при участии специального вирусного фермен­та - вирионная РНК-зависимая PHK-полимераза ( в клетке такого фермента быть не может).

3. Ретровирусы

(-)РНК -> ДНК —> иРНК —>белок (и РНК гомологична РНК) В этом случае процесс образования ДНК на базе (-)РНК возмо­жен при участии фермента - РНК-зависимой ДНК-полимеразы (об­ратной транскриптазы или ревертазы)

- Четвертая фаза - синтез компонентов вириона. Нуклеиновая кис­лота вируса образуется путем репликации. На рибосомы клетки транс­лируется информация вирусной иРНК, и в них синтезируется вирус-специфический белок.

- Пятая фаза - сборка вириона. Путем самосборки образуются нуклеокапсиды.

- Шестая фаза - выход вирионов из клетки. Простые вирусы, на­пример, вирус полиомиелита, при выходе из клетки разрушают ее. Сложноорганизованные вирусы, например, вирус гриппа, выходят из клетки путем почкования. Внешняя оболочка вируса (суперкапсид) формируется в процессе выхода вируса из клетки. Клетка при таком процессе на какое-то время остается живой.

Описанные типы взаимодействия вируса с клеткой называются продуктивными, так как приводят к продукции зрелых вирионов.

Иной путь - интегративный - заключается в том, что после проник­новения вируса в клетку и "раздевания" вирус­ная нуклеиновая кисло­та интегрирует в клеточ­ный геном, то есть встраивается в опреде­ленном месте в хромосо­му клетки и затем в виде так называемого прови-руса реплицируется вме­сте с ней. Для ДНК- и РНК-содержащих виру­сов этот процесс совер­шается по-разному. В первом случае вирусная ДНК интегрирует в кле­точный геном. В случае РНК-содержащих виру­сов вначале происходит обратная транскрипция: на матрице вирусной РНК при участии фермента "обратной транскриптазы" образуется ДНК, которая встраи­вается в клеточный геном. Провирус несет дополнительную генетичес­кую информацию, поэтому клетка приобретает новые свойства. Виру­сы, способные осуществить такой тип взаимодействия с клеткой, на­зываются интегративными. К интегративным вирусам относятся неко­торые онкогенные вирусы, вирус гепатита В, вирус герпеса, вирус им­мунодефицита человека, умеренные бактериофаги.

Кроме обычных вирусов, существуют прионы - белковые инфек­ционные частицы, не содержащие нуклеиновую кислоту. Они имеют вид фибрилл, размером до 200 нм. Вызывают у человека и у животных медленные инфекции с поражением мозга: болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру, скрепи и другие.

^ Методы культивирования вирусов

Вирусы - строгие внутриклеточные паразиты, поэтому их можно выращивать только в живых клетках. Для культивирования вирусов используют лабораторных животных, развивающиеся куриные эмбри­оны и культуры клеток.

^ Лабораторные животные: белые мыши (для вирусов гриппа, Коксаки), кролики (вирус бешенства). Индикацию, то есть обнаружение вируса, проводят на основании развития типичных признаков забо­левания и изменений органов животного.

^ Куриные эмбрионы 5-19-дневной инкубации пригодны для куль­тивирования большинства вирусов: Преимущества метода: стериль­ность и отсутствие скрытых вирусных инфекций, возможность полу­чения вирусов в больших количествах, простота техники работы. В зависимости от цели и от вида вируса материал вносят на хорион-аллантоисную оболочку, в аллантоисную полость, желточный мешок, амниотическую полость. Индикацию вирусов проводят по характеру колоний вируса на хорион-аллантоисной оболочке. В аллантоисной жидкости вирусы обнаруживают по реакции гемагглютинации. Эта реакция основана на способности вируса гриппа и некоторых других вирусов агглютинировать (склеивать) куриные эритроциты.

^ Культура клеток - это клетки из органа животного или человека, которые живут и размножаются вне организма в питательном раство­ре (в среде 199 или в среде Хенкса). Культивирование в культуре кле­ток - один из наиболее распространенных методов в вирусологии. Чаще всего применяются однослойные культуры клеток, прикрепленные к стенкам пробирок или плоских флаконов. Различают несколько типов культур.

1) первично-трипсинизированные, которые получают, обрабаты­вая трипсином исходную ткань, например, почки обезьян, или эмб­риональную ткань человека. Культура клеток используется однократно.

2) перевиваемые культуры клеток способны размножаться при мно­гократных посевах на свежие питательные среды. Они могут под­держиваться в лаборатории путем постоянных пересевов в течение десятков лет. Во многих лабораториях применяются перевиваемые куль­туры, полученные из раковой ткани человека: HeLa, ИЕр-2 и др.

3) полуперевиваемые культуры клеток - это, например, диплоидные клетки из фибробластов человеческого эмбриона, способные размно­жаться в течение 40-50 пассажей (пересевов), сохраняя исходный диплоидный набор хромосом.

Обнаружение вирусов в культуре клеток. Вирусы в культуре клеток обнаруживаются по цитопатическому действию (ЦПД), которое вы­зывают многие вирусы, например, вирус полиомиелита. ЦПД прояв­ляется в дегенерации и разрушении клеток, или в формировании мно­гоядерных клеток.

ЦПД можно обнаружить по цветной пробе. Для этого используют клетки, помещенные в питательную среду с индикатором, например, метиловым красным. При размножении незараженных клеток образуются кислые продукты метаболизма, и индикатор меняет цвет на желтый. Если клетки заражены вирусом, происходит нарушение нормального метаболизма клеток, и цвет среды не меняется.

Репродукцию вируса в клетке можно обнаружить и по образова­нию внутриклеточных включений.

Для подсчета количества вирионов используют метод бляшек. Клеточный монослой, покрытый тонким слоем агара, в плоском фла­коне, заражают вирусом и по количеству бляшек или "стерильных пя­тен" подсчитывают количество вирионов. Считается, что одна бляшка образуется при размножении одного вириона.

Репродукцию вируса в клетке можно обнаружить также по реак­ции гемадсорбции. Это вариант реакции гемагглютинации. Эритроци­ты, внесенные в культуру клеток, адсорбируются на поверхности кле­ток, зараженных вирусом. Реакцию применяют, например, для обна­ружения вируса гриппа.
^ ^ ГЛАВА 7. БАКТЕРИОФАГИ И БАКТЕРИОФАГИЯ
Явление бактериофагии открыл и изучил французский микробио­лог д'Эррель. В 1917 г. он наблюдал лизис культуры бактерий дизентерии после внесения в нее фильтрата испражнений больного, выздоравлива­ющего от дизентерии. При многократных пассажах, то есть переносе из одной культуры в другую, фильтраты сохраняли свою лизирующую ак­тивность и даже усиливали ее. Ученый сделал из этого правильный вы­вод о том, что лизирующий агент - живой и при пассажах размножается в бактериях. Д'Эррель назвал этот агент бактериофагом (лат. phagos -пожирающий), а само явление лизиса - бактериофагией.

Позже было подтверждено, что бактериофаг - живой. Это вирус бак­терий, он размножается в бактериях, вызывая их лизис. Добавление бак­териофага в культуру бактерий на жидкой питательной среде вызывает просветление среды. На плотных питательных средах при посеве смеси бактерий и бактериофага на фоне сплошного роста бактерий появля­ются стерильные пятна или негативные колонии фагов (рис. 8).

Бактериофаг и специфичны, то есть лизируют определенные виды бактерий. Отсюда их названия: дизентерийный бактериофаг, стафи­лококковый бактериофаг. Обнаружены фаги не только бактерий, но и актиномицетов.

В практической медицине бактериофаги нашли применение как лечебные и профилактические средства,

Важное значение имеет то, что на примере бактериофагии были открыты и изучены многие проблемы общей вирусологиии и молекуляр­ной генетики.

^ Структура бактериофагов

Размеры бактериофагов колеблются от 20 нм до 200 нм. Как все вирусы, содержат ДНК, или РНК, и белковый капсид. Чаще всего встре­чаются и лучше изучены бактериофаги, имеющие форму сперматозои­да или головастика. Состоят они из головки, хвостового отростка, батальной пластинки с короткими шинами и хвостовыми нитями. Внутри головки располагается спи­рально скрученная пить ДНК, по­крытая белковым капсидом. Хвостовой отросток - что полый цилиндрический стержень, окру­женный сократительным чехлом. Базальная пластинка и нити осу­ществляют процесс адсорбции бактериофага на бактериальной клетке (рис. 9). Существуют бакте-риофаш. имеющие другое строе­ние: с короткими отростком, с отростком без сократительного чехла, без отростка, нитевидной формы.

^ Взаимодействие бактериофага с бактериальной клеткой

Как все вирусы, бактериофаги не размножаются на питательных средах. Их размножение происходит только в чувствительных к ним бактериальных клетках, в процессе взаимодействия, в котором наб­людаются те же фазы, что при взаимодействии других вирусов с клет­кой.

^ Адсорбция бактериофага. Как все вирусы, фаги неподвижны, и стол­кновение с бактерией происходит случайно, затем адсорбция стано­вится прочной, если у клетки имеются на поверхности фагос-пецифические рецепторы. Фаги, имеющие сократительный чехол, ад­сорбируются с помощью хвостового отростка.

^ Внедрение фага внутрь клетки. Под дей­ствием фермента лизо-цима, который находится в хвостовом сегменте, в клеточной стенке бакте­рии образуется отверстие. Через это отверстие в ре­зультате сокращения хво­стового чехла внутрь бак­териальной клетки переходит ДНК фага. Белковый капсид остает­ся снаружи.

^ Синтез ДНК и белка бактериофага. В клетке прекращается синтез бактериальных белков. Образуются фаговые ДНК, а на рибосомах бактерий синтезируются молекулы фагового белка.

^ Формирование фага. Сборка зрелых фагов из ДНК и капсида про­исходит в цитоплазме клетки. Выход зрелых фагов из клетки происхо­дит при разрушении бактерий с помощью лизоцима, а затем зрелые фаги внедряются в новые клетки.

"Урожай" фага, в зависимости от его вида, составляет от 20 до 200 частиц. Весь цикл взаимодействия, занимающий от 10 минут до нескольких часов, называется литическим циклом, а фаг при таком вза­имодействии - вирулентным.

В отличие от вирулентных, умеренные фаги не лизируют бактерии. Их геном, проникнув в клетку, встраивается в хромосому бактерии и в дальнейшем остается в хромосоме в виде профага и реплицируется вме­сте с ней. Бактерии, несущие профаг, называются лизогенными, а само явление - лизогенией. Лизогенные бактерии встречаются очень часто. Профаг, находясь в геноме бактерии, придает ей какие-либо новые свой­ства. Так, например, продукция экзотоксина у палочек дифтерии и бо­тулизма связана с наличием профага.

В определенных условиях (воздействия температуры, химических веществ и др.) профаги могут превратиться в вирулентные бактерио­фаги. Размножаясь, они лизируют бактерии и могут переходить в дру­гие бактериальные клетки. При выходе из хромосомы профаг может захватить соседние гены бактериальной хромосомы и при заражении другой бактерии, встроившись в ее хромосому, передать эти гены. Пе­редача генетического материала от одной бактерии к другой с помо­щью умеренного бактериофага называется трансдукцией. Таким об­разом могут передаваться такие признаки, как устойчивость к антиби­отикам, способность продуцировать какие-либо ферменты. Умеренные бактериофаги применяются в генетической инженерии в качестве век­тора - переносчика генов.
^ Практическое значение бактериофагов

Препараты бактериофагов применяются для диагностики, профи­лактики и лечения. Фагодиагностика основана на специфичности бак­териофагов: видоспецифические бактериофаги лизируют только опре­деленные виды бактерий. Более того, бактерии одного и того же вида различаются по чувствительности к разным типовым бактериофагам, Таким образом можно с помощью набора типовых бактериофагов определять фаговары стафилококков, сальмонелл, вибрионов, Фаготипирование помогает установить источник инфекции и пути передачи.

Лечебно-профилактическое действие фагов основано на их литической активности.

Для получения препарата бактериофага культуру бактерий зара­жают бактериофагом. На следующий день лишрованную культуру фильтруют через бактериальный фильтр. К фильтрату в качестве кон­серванта добавляют хинозол.

Для количественной характеристики бактериофагов используют такой критерий, как титр бактериофага. Титр фага можно выразить двумя показателями:

1) наибольшее разведение препарата, при котором бактериофаг

лизирует соответствующие бактерии:

2) количество активных корпускул бактериофага в 1 мл препарата. Методы титрования бактериофага:

1) метод серийных разведении в пробирках с жидкой питательной

средой по Аппсльману;

2) двуслойный агаровый метод, при котором подсчитывают число негативных колоний фага на фоне сплошного роста бактерий – метод Грациа.

Готовый жидкий препарат бактериофага должен быть совершен­но прозрачным. При кишечных инфекциях препарат применяют вмес­те с раствором питьевой соды, так как кислое содержимое желудка разрушает бактериофаг. Препараты некоторых бактериофагов для инъекций и местного применения выпускают в ампулах. Для приема внутрь препараты бактериофагов выпускаются также в виде таблеток с кислотоустойчивым покрытием, которое в щелочной среде тонкого кишечника растворяется. В качестве покрытия применяется пектин или ацетилфталилцеллюлоза (ЛФП).

В нашей стране выпускаются препараты дизентерийного, сальмонсллезного, коли-протейпого, стафилококкового и других бакте­риофагов, а также наборы типовых фагов для фаготиинрования ста­филококков, брюшнотифозных и других бактерий.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27

Похожие:

Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconМетодические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ

Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconУрок №28, 29 «Систематика цветковых растений»
Систематика – это наука, которая изучает многообразие организмов, создает их классификацию, отражающую родственные взаимоотношения,...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconК какой группе микроорганизмов относятся стрептококки и стафилококки?
Какие из перечисленных микроорганизмов могут использоваться при производстве каких-либо продуктов?
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconВзаимодействие живых существ с внешней средой
Другие исследователи французские химики Ж. Б. Дюма (1800- 1884), Ж. Бусенго (1802- 1887), немецкий химик Ю. Либих (1803- 1873) выяснили...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconЧто такое сознаваемое нами пространство? Никакого объективного и...
Ельной способностью различных существ. (Оно вовсе отсутствует для слепых и существ, не одаренных зрительной способностью). Зрительное...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconСистематика, филогения, кладистика
Емельянов А. Ф., Расницын А. П. Систематика, филогения, кладистика // Природа. – 1991. – № – С. 26–37
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconБиология 7 класс: вирусы, бактерии, грибы, растения
Введение: основы эволюционного учения. Классификация живых организмов. Вирусы. 24 часа
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconЗадачи: Образовательная: показать основные методы селекции, выявить...
Цели урока: изучить основные методы, выявить особенности селекции растений, животных, микроорганизмов
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconТема Основные свойства живых организмов
Многообразие живых организмов. Основные свойства живых организмов: клеточное строение, сходный химический состав, обмен веществ и...
Место микроорганизмов среди других живых существ классификация и систематика iconЭкология Введение
Экология. Определение. Этапы становления. Задачи в современный период. Место среди других наук. Экологическая ситуация в мире и в...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
dopoln.ru
Главная страница