Размер шрифта
Цвета сайта
Изображения

Обычная версия сайта

Строение бактериофага рисунок с подписями


Строение бактериофагов

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты5, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Рис. 2. Строение бактериофага

1 – головка, 2 – хвост, 3 – нуклеиновая кислота, 4 – капсид, 5 – «воротничок», 6 – белковый чехол хвоста, 7 – фибрилла хвоста, 8 – шипы, 9 – базальная пластинка.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 – 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал – одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой – капсидом, сохраняющим геном вне клетки.

Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Обычно углы состоят из пентамеров белка, а опора каждой стороны из гексамеров того же или сходного белка. Более того, фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные. Хвост представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуют также бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные.

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственной репродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка. У некоторых фагов в геноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самый крупный из секвенированных фагов, содержит 480 000 пар оснований — вдвое больше среднего значения для бактерий, хотя всё же недостаточного количества генов для важнейшего бактериального органоида как рибосомы.

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками

По характеру взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой различают вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги могут только увеличиваться в количестве посредством литического цикла. Процесс взаимодействия вирулентного бактериофага с клеткой складывается из нескольких стадий: адсорбции бактериофага на клетке, проникновения в клетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки, выхода бактериофагов из клетки.

Рис. 3. Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние иРНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс — созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц.

Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки, и освобождаются новые зрелые бактериофаги. Иногда фаг инициирует лизирующий цикл, что приводит к лизису клетки и освобождению новых фагов. В качестве альтернативы фаг может инициировать лизогенный цикл, при котором он вместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды. Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина и делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом. Бактерия, содержащая профаг, становится лизогенной до тех пор, пока при определенных условиях или спонтанно профаг не будет стимулирован на осуществление лизирующего цикла репликации. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией или индукцией профага. На индукцию фага оказывает сильное воздействие состояние клетки хозяина предшествующее индукции, также как наличие питательных веществ и другие условия, имеющие место быть в момент индукции. Скудные условия для роста способствуют лизогенному пути, тогда как хорошие условия способствуют лизирующей реакции.

Очень важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определенного вида, более того, существуют так называемые типовые бактериофаги, лизирующие варианты внутри вида, хотя встречаются поливалентные бактериофаги, которые паразитируют в бактериях разных видов.

studfiles.net

Бактериофаги. Строение бактериофага - презентация, доклад, проект

Слайд 1Описание слайда:

БАКТЕРИОФАГИ ПРЕЗЕНТАЦИЮ ВЫПОЛНИЛИ СТУДЕНТКИ 2 КУРСА 203 ГРУППЫ МИРЗОЯН МИЛЕНА БЕККИЕВА ДЖАМИЛЯ

Слайд 2Описание слайда:

Определение Бактериофаги или фаги (от др.-греч. φᾰγω — «пожираю») — вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки.

Слайд 3Описание слайда:

Строение бактериофага Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2—4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окружённая белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом, сохраняющим геном вне клетки. Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид.

Слайд 4Описание слайда:

Строение бактериофага Хвост, или отросток, представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Отросток имеет вид полой трубки, окружённой чехлом, содержащим сократительные белки, подобные мышечным. На конце отростка у многих бактериофагов имеется базальная пластинка, от которой отходят тонкие длинные нити, способствующие прикреплению фага к бактерии.

Слайд 5Описание слайда:

Систематика

Слайд 6Описание слайда:

Морфологические типы I – нитевидные фаги II – фаги без отростка III- фаги с аналогом отростка IV – фаги с коротким отростком V – фаги с длинным несокращающимся отростком VI– фаги с длинным сокращающимся отростком

Слайд 7Слайд 8Описание слайда:

Типы фагов (по характеру влияния на инфицированную клетку)

Слайд 9Описание слайда:

Истинно вирулентные бактериофаги

Слайд 10Описание слайда:

Адсорбция бактериофагов на бактериальных клетках Адсорбция бактериофагов на бактериальных клетках

Слайд 11Слайд 12Слайд 13Описание слайда:

Сборка фаговых частиц Сборка фаговых частиц

Слайд 14Описание слайда:

Синтез белковых и нуклеиновых частиц Синтез белковых и нуклеиновых частиц

Слайд 15Описание слайда:

Умеренные бактериофаги

Слайд 16Описание слайда:

Умеренные фаги, в отличие от вирулентных, не всегда вызывают гибель бактериальных клеток и при взаимодействии с ней переходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом. Умеренные фаги, в отличие от вирулентных, не всегда вызывают гибель бактериальных клеток и при взаимодействии с ней переходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом. Профаг — геном фага, ассоциированный с бактериальной хромосомой. Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке в неограниченном числе поколений.

Слайд 17Описание слайда:

Умеренные фаги. Лизогения Умеренные фаги. Лизогения Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными. Профаг в лизогенных бактериях самопроизвольно или под влиянием различных индуцированных агентов может переходить в вегетативный фаг. В результате такого превращения бактериальная клетка лизируется и продуцирует новые фаговые частицы.

Слайд 18Описание слайда:

Умеренные фаги Умеренные фаги Фаговая конверсия: процесс изменения свойств бактерии, под действием дополнительного набора генов, внесенных профагом в клетку, с приобретением ею токсигенных свойств (например, появление способности к образованию экзотоксина у возбудителей ботулизма, дифтерии, скарлатины, холеры). Лизогенные бактерии, содержащие tox-ген, полученный в результате фаговой конверсии патогенны

Слайд 19Описание слайда:

Некоторые умеренные фаги называются трансдуцирующими, поскольку с их помощью осуществляется один из механизмов генетической рекомбинации у бактерий — трансдукции. Некоторые умеренные фаги называются трансдуцирующими, поскольку с их помощью осуществляется один из механизмов генетической рекомбинации у бактерий — трансдукции. Такие фаги могут использоваться, в частности, в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК и/или приготовлении рекомбинантных (генно-инженерных) вакцин.

Слайд 20Слайд 21Слайд 22Слайд 23Описание слайда:

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ

Слайд 24Описание слайда:

Фагопрофилактика и фаготерапия. Фагопрофилактика и фаготерапия. Одной из главных областей использования бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приёму антибиотиков. Препараты бактериофага составлены из вирулентных бактериофагов широкого спектра действия, активных против антибиотикорезистентных бактерий. Их выпускают жидкими и лиофильно высушенными, в виде таблеток, кремов, мазей ,свечей. Перед применением необходимо определить фагочувствительность возбудителя инфекции.

Слайд 25Описание слайда:

Препараты бактериофагов

Слайд 26Описание слайда:

Интести-бактериофаг представляет собой смесь стерильных фильтратов фаголизатов Shigella flexneri, Shigella sonnei, Salmonella paratyphi A,  Salmonella paratyphi B, Salmonella typhimurium, Salmonella infantis, Salmonella choleraesuis, Salmonella oranienburg, Salmonella enteritidis, энтеропатогенной Escherichia coli серогрупп, наиболее значимых в этиологии энтеральных заболеваний, Proteus mirabilis, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa. Интести-бактериофаг представляет собой смесь стерильных фильтратов фаголизатов Shigella flexneri, Shigella sonnei, Salmonella paratyphi A,  Salmonella paratyphi B, Salmonella typhimurium, Salmonella infantis, Salmonella choleraesuis, Salmonella oranienburg, Salmonella enteritidis, энтеропатогенной Escherichia coli серогрупп, наиболее значимых в этиологии энтеральных заболеваний, Proteus mirabilis, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa.

Слайд 27Описание слайда:

Применение в медицине для лечения и профилактики кишечных инфекций тракта (колит, энтероколит, брюшной тиф, дизентерия, сальмонеллез, кольпит, дизбактериоз, диспепсия); против основных возбудителей гнойно-воспалительных заболеваний кожи (пиодермия, фурункулёз, абсцесс, инфекции ран); при лечении ЛОР-органов (пневмония, плеврит, ангина); при лечении опорно-двигательного аппарата; при лечении инфекций почек и мочеполовой системы (цистит, пиелонефрит, уретрит); систем органов кровообращения и дыхания, в том числе у новорожденных и детей первого года жизни. рекомендуются с лечебной и профилактической целью (при операциях на желудочно-кишечный тракт, при перитонитах, акушерских операциях, ампутациях и открытых переломах костей, ожогах, артритах и т.п.)

Слайд 28Описание слайда:

Преимущества перед антибиотиками

Слайд 29Слайд 30Описание слайда:

Применение в медицине Для диагностики инфекционных заболеваний Один из основных методов: Фаготипирование (лизотипирование, фаготипаж) — метод дифференциации бактерий при помощи бактериофагов.

Слайд 31Описание слайда:

Фаготипирование Основа метода: с помощью типовых фагов дифференцируют культуры одного вида на основании их различной чувствительности к набору таких фагов, то есть выявляют фаготип, что позволяет выявить источник заболевания и пути его распространения. Фаготипирование S. typhi. Используют набор типовых Vi-фагов (А,B,C,D,E), каждый из которых лизирует культуры определенных фаговаров. Для типирования нужен фаг Vi-1, который лизирует все брюшнотифозные культуры, содержащие Vi- антиген, т.к. только такие культуры пригодны для постановки опыта.

Слайд 32Описание слайда:

Постановка опыта 1) Бульонную культуру засевают в виде капель на поверхность МПА. 2) На высохшие капли культуры наносят типовые Vi-фаги (А, В, С, Д), а также фаг Vi-1. Инкубируют. 3) Проводят учет результата опыта: культура должна полностью лизироваться фагом Vi-1 и определенными типовыми фагами, что и позволяет определить ее фаговар (с помощью таблицы).

Слайд 33Описание слайда:

Фаготипирование стафилококков

Слайд 34Описание слайда:

Титрование бактериофага - определение активности бактериофага по способности различных разведений его взвеси лизировать бактериальные культуры в жидких питательных средах или образовывать негативные колонии в бактериальном газоне на плотных питательных средах.  Титрование бактериофага - определение активности бактериофага по способности различных разведений его взвеси лизировать бактериальные культуры в жидких питательных средах или образовывать негативные колонии в бактериальном газоне на плотных питательных средах. 

Слайд 35Описание слайда:

ТИТРОВАНИЕ БАКТЕРИОФАГА ПО МЕТОДУ ГРАЦИА

Слайд 36Описание слайда:

Роль бактериофагов в биосфере Контроль численности микробных популяций Перенос бактериальных генов Привносят в бактериальный геном новые гены (трансдукция)

myslide.ru

Строение бактериофагов

Рис.1

1 — головка, 2 — хвост, 3 — нуклеиновая кислота, 4 —капсид, 5 — «воротничок», 6 — белковый чехол хвоста, 7 — фибрилла хвоста, 8 — шипы, 9 — базальная пластинка

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 — 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНКилиДНКсферментомтранскриптазойв неактивном состоянии, окруженнаябелковойилилипопротеиновойоболочкой —капсидом, сохраняющим геном вне клетки [9].

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственной репродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка. У некоторых фагов в геноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самый крупный из секвенированных фагов, содержит 480 000 пар оснований — вдвое больше среднего значения для бактерий, хотя всё же недостаточного количества генов для важнейшего бактериального органоида как рибосомы.

Систематика бактериофагов

Большое количество выделенных и изученных бактериофагов определяет необходимость их систематизации. Классификация вирусов бактерий претерпевала изменения: основывалась на характеристике хозяина вируса, учитывались серологические, морфологические свойства, а затем строение и физико-химический состав вириона [12].

В настоящее время согласно Международной классификации и номенклатуре вирусов бактериофаги, в зависимости от типа нуклеиновой кислоты разделяют на ДНК- и РНК- содержащие.

По морфологическим характеристикам ДНК-содержащие фаги выделены в следующие семейства: Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae, Lipothrixviridae, Plasmaviridae, Corticoviridae, Fuselloviridae, Tectiviridae, Microviridae, Inoviridae Plectovirus и Inoviridae Inovirus.

РНК-содержащие: Cystoviridae, Leviviridae.

Рис.2

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками.

Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

По характеру взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткой различают вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные фаги могут только увеличиваться в количестве посредством литического цикла . Процесс взаимодействия вирулентного бактериофага с клеткой складывается из нескольких стадий: адсорбции бактериофага на клетке, проникновения в клетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки, выхода бактериофагов из клетки.

Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНК инъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остается снаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние и РНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага. Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс — созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц.

Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки, и освобождаются новые зрелые бактериофаги. Иногда фаг инициирует лизирующий цикл, что приводит к лизису клетки и освобождению новых фагов. В качестве альтернативы фаг может инициировать лизогенный цикл, при котором он вместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды. Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина и делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом. Бактерия, содержащая профаг, становится лизогенной до тех пор, пока при определенных условиях или спонтанно профаг не будет стимулирован на осуществление лизирующего цикла репликации. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией или индукцией профага. На индукцию фага оказывает сильное воздействие состояние клетки хозяина предшествующее индукции, также как наличие питательных веществ и другие условия, имеющие место быть в момент индукции. Скудные условия для роста способствуют лизогенному пути, тогда как хорошие условия способствуют лизирующей реакции.

Очень важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определенного вида, более того, существуют так называемые типовые бактериофаги, лизирующие варианты внутри вида, хотя встречаются поливалентные бактериофаги, которые паразитируют в бактериях разных видов.

studfiles.net

Строение бактериофагов

Структура бактериофагов различна. Большинство фагов имеют форму головастика или сперматозоида, некоторые фаги имеют кубическую или нитевидную форму. В структуре бактериофага различают головку и отросток. Белковая оболочка головки называется капсидом.

Капсид состоит из морфологических единиц называемых капсомерамы. В него включена молекула ДНК или РНК. Молекула ДНК вместе с капсидом образует нуклеокапсид. У фагов нуклеокапсид имеет смешанный тип симметрии - спиральный и икосаэдрический.

У большинства фагов геном - двунитевые ДНК, геном некоторых - однонитевые ДНК.

Кроме того, в отличие от вирусов эукариот, бактериофаги имеют хвостовой отросток, с помощью которого они прикрепляются к клетке. Но некоторые его не имеют.

Размеры фагов колеблются от 20 до 800 нм у нитевидных фагов. Средний размер головки 60-100 нм, длина отростка 100-200 нм.

В химическом отношении фаги представлены нуклеиновыми кислотами и небольшим количеством белков.(в состав которых входят полиамины: спермин и путресцин, кислоторастворимый полипептид, содержащий аспарагиновую и глутаминовую кислоты, лизин и кислотонерастворимый белок).

Фаги по сравнению с бактериями являются более устойчивыми к действию химических и физических факторов.

Фаги могут существовать в двух формах:

  • 1) внутриклеточной (это профаг, чистая ДНК);
  • 2) внеклеточной (это вирион).

Фаги, как и другие вирусы, обладают антигенными свойствами и содержат группоспецифические и типоспецифические антигены.

Различают два типа взаимодействия фага с клеткой:

1) литический (продуктивная вирусная инфекция). Это тип взаимодействия, при котором происходит репродукция вируса в бактериальной клетке. Она при этом погибает.

Взаимодействие фага и бактерий протекает стадийно.

  • 1. Первая стадия - адсорбция фага на рецепторные участки клеточной стенки бактерий. К ним фаг прикрепляется концевыми нитями отростков.
  • 2. Проникновение - на этой стадии ДНК фага через отросток проникает в клетку. При этом слои клеточной стенки разрушаются под действием фагового лизоцима.
  • 3. Третья стадия - на этой стадии начинается биосинтез фаговой информационной РНК, белков капсида, которые участвуют в биосинтезе фаговой ДНК. Латентный период продолжается в пределах 15 минут.
  • 4. Четвертая стадия - морфогенез фага, т.е. пустотелые фаговые капсиды заполняются нуклеиновой кислотой и формируются зрелые вирионы (частицы фага).
  • 5. Пятая стадия - выход фаговых частиц из клетки. Это происходит благодаря лизису зараженной бактерии фаговым лизоцимом, накапливающимся в процессе репродукции фага.

Количество зрелых фаговых частиц (вирионов) колеблется от единиц до нескольких тысяч. Затем фаги вновь внедряются в еще незараженные клетки и процесс повторяется.

2) лизогенный. Это умеренные фаги. При проникновении нуклеиновой кислоты в клетку идет интеграция ее в геном клетки, наблюдается длительное сожительство фага с клеткой без ее гибели. При изменении внешних условий могут происходить выход фага из интегрированной формы и развитие продуктивной вирусной инфекции.

Клетка, содержащая профаг в геноме, называется лизогенной и отличается от исходной наличием дополнительной генетической информации за счет генов профага. Это явление лизогенной конверсии.

По признаку специфичности выделяют:

  • 1. поливалентные фаги (лизируют культуры одного семейства или рода бактерий);
  • 2. моновалентные (лизируют культуры только одного вида бактерий);
  • 3. Типовые (способны вызывать лизис только определенных типов (вариантов) бактериальной культуры внутри вида бактерий)
Page 2

Для выделения фага из субстрата (культуральная жидкость, гой ран, сточные воды и т.д.) суспензию фильтруют через мелкопористые фильтры. Затем фильтрат, внося в соответствующие молодые культуры бактерий.

При наличии фага в испытуемом материале бактерии растворяются, жидкость просветляется, а на поверхности агара на месте нанесения фильтратов образуются «стерильные пятна», «бляшки», «негативные колонии».

Бактериофаг проверяют на чистоту, специфичность, а также определяют его титр. Титром бактериофага называется то его наибольшее разведение, которое способно вызывать растворение соответствующих бактерий.

  • 1. Для лечения и профилактики (колибактериоз, сальмонеллез, пуллороз).
  • 2. Для дифференциации бактериальных культур (сибирская язва, стафилококки, рожа, сальмонеллы, эшерихии). Для установления рода и вида бактерий, выделенных в ходе бактериологического исследования.
  • 3. проводят индикацию патогенных бактерий во внешней среде (вода, выделениях животных, пищевых продуктов) с помощью реакции нарастания титра фага.
  • 4. Бактериофаги имеют большое значение для промышленности, которое проявляется:
  • 1. отрицательной ролью - фаголизис;
  • 2. положительной ролью - в генетике и селекции промышленных продуцентов.

Умеренные фаги используются в качестве векторов для получения рекомбинатных ДНК в генной инженерии и биотехнологии.

studwood.ru

Бактериофаги

Купить продукцию с Бактериофагами

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Структура типичного миовируса бактериофага.

Бактериофа́ги (фаги) (от др.-греч. φᾰγω — «пожираю») — вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис. Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала одноцепочечной или двуцепочечной нуклеиновой кислоты (ДНК или, реже, РНК). Размер частиц приблизительно от 20 до 200 нм.

История

Английский бактериолог Туорт, Фредерикв статье 1915 года описал инфекционную болезнь стафилококков,инфицирующий агент проходил через фильтры, и его можно было переносить

от одной колонии к другой.

Независимо от Фредерика Туорта французско-канадский микробиолог Д’Эрель, Феликс 3 сентября 1917 год сообщил об открытии бактериофагов. Наряду с этим известно, что российский микробиолог Гамалея, Николай Фёдорович ещё в 1898 году, впервые наблюдал явление лизиса бактерий (сибиреязвенной палочки) под влиянием перевиваемого агента [1][2].

После открытия явлений бактериофагии Д’Эрелль развил учение о том,что бактериофаги патогенных бактерий, являясь их паразитами, играютбольшую роль в патогенезе инфекций, обеспечивая выздоровление больногоорганизма, а затем создания специфического иммунитета. Это положениепривлекло к явлению бактериофагии внимание многих исследователей,которые предполагали найти в фагах важное средство борьбы с наиболее

опасными инфекционными болезнями человека и животных.

Также Феликс Д’Эрель выдвинул предположение, что бактериофаги имеюткорпускулярную природу. Однако только после изобретения электронного микроскопаудалось увидеть и изучить ультраструктуру фагов. Долгое времяпредставления о морфологии и основных особенностях фагов основывались нарезультатах изучения фагов Т-группы — Т1, Т2,…, Т7, которые

размножаются на Е. coli штамма

B. Однако с каждым годом появлялись новые данные, касающиеся морфологиии структуры разнообразных фагов, что обусловило необходимость их

морфологической классификации.

Роль бактериофагов в биосфере

Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широкораспространенную в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно

древнюю группу вирусов [3][4]. Приблизительный размер популяции фагов составляет более 1030 фаговых частиц[5].

В природных условиях фаги встречаются в тех местах, где естьчувствительные к ним бактерии. Чем богаче тот или иной субстрат (почва,выделения человека и животных, вода и т. д.) микроорганизмами, тем вбольшем количестве в нём встречаются соответствующие фаги. Так, фаги,лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся впочвах. Особенно богаты фагами черноземы и почвы, в которые вносились

органические удобрения.

Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробныхпопуляций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов,

выступая в качестве векторных «систем»[6].

Действительно, бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены. Было подсчитано, что за 1 секунду могут быть инфицированы 1024 бактерий [7]. Это означает, что постоянный перенос генетического материала распределяется между бактериями, обитающими в сходных условиях.

Высокий уровень специализации, долгосрочное существование,способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяинеспособствует их сохранению в динамичном балансе среди широкогоразнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме. Когдаподходящий хозяин отсутствует, многие фаги могут сохранять способность кинфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены

экстремальными веществами либо условиями внешней среды [8].

Строение бактериофагов

1 — головка, 2 — хвост, 3 — нуклеиновая кислота, 4 — капсид, 5 — «воротничок», 6 — белковый чехол хвоста, 7 — фибрилла хвоста, 8 — шипы, 9 — базальная пластинка

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновойкислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру

бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длинахвоста обычно в 2 — 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится

генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом, сохраняющим геном вне клетки [9].

Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Обычно углы состоят из пентамеровбелка, а опора каждой стороны из гексамеров того же или сходного белка.Более того, фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или

плеоморфные [10].

Хвост представляет собой белковую трубку — продолжение белковойоболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, котораярегенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуюттакже бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и

нитевидные [11].

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточнымипаразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственнойрепродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы длявыработки энергии и рибосомы для синтеза белка. У некоторых фагов вгеноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самыйкрупный из секвенированных фагов, содержит 480 000 пар оснований — вдвоебольше среднего значения для бактерий, хотя всё же недостаточного

количества генов для важнейшего бактериального органоида как рибосомы.

Систематика бактериофагов

Большое количество выделенных и изученных бактериофагов определяетнеобходимость их систематизации. Классификация вирусов бактерийпретерпевала изменения: основывалась на характеристике хозяина вируса,учитывались серологические, морфологические свойства, а затем строение и

физико-химический состав вириона [12].

В настоящее время согласно Международной классификации и номенклатуревирусов бактериофаги, в зависимости от типа нуклеиновой кислоты

разделяют на ДНК- и РНК- содержащие.

По морфологическим характеристикам ДНК-содержащие фаги выделены вследующие семейства: Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae,Lipothrixviridae, Plasmaviridae, Corticoviridae, Fuselloviridae,Tectiviridae, Microviridae, Inoviridae Plectovirus и Inoviridae

Inovirus.

РНК-содержащие: Cystoviridae, Leviviridae [13].

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками

Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки

По характеру взаимодействия бактериофага с бактериальной клеткойразличают вирулентные и умеренные фаги [11]. Вирулентные фаги могуттолько увеличиваться в количестве посредством литического цикла [8].Процесс взаимодействия вирулентного бактериофага с клеткой складываетсяиз нескольких стадий: адсорбции бактериофага на клетке, проникновения вклетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки, выхода бактериофагов из

клетки [7][14].

Первоначально бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическимрецепторам на поверхности бактериальной клетки. Хвост фага с помощьюферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локальнорастворяет оболочку клетки, сокращается и содержащаяся в головке ДНКинъецируется в клетку, при этом белковая оболочка бактериофага остаетсяснаружи. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизмаклетки: прекращается синтез бактериальной ДНК, РНК и белков. ДНКбактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного ферментатранскриптазы, который после попадания в бактериальную клеткуактивируется. Синтезируются сначала ранние, а затем поздние иРНК,которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние(ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостовогоотростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага.Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму иосуществляется с участием собственных ДНК-полимераз. После синтезапоздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительныйпроцесс — созревание фаговых частиц или соединение фаговой ДНК с белком

оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц [15].

Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минутдо нескольких часов [8]. Затем происходит лизис клетки, и освобождаютсяновые зрелые бактериофаги [11]. Иногда фаг инициирует лизирующий цикл,что приводит к лизису клетки и освобождению новых фагов. В качествеальтернативы фаг может инициировать лизогенный цикл, при котором онвместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системойклетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды[8]. Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяинаи делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом.Бактерия, содержащая профаг, становится лизогенной до тех пор, пока приопределенных условиях или спонтанно профаг не будет стимулирован наосуществление лизирующего цикла репликации. Переход от лизогении клизису называется лизогенной индукцией или индукцией профага. Наиндукцию фага оказывает сильное воздействие состояние клетки хозяинапредшествующее индукции, также как наличие питательных веществ и другиеусловия, имеющие место быть в момент индукции. Скудные условия для ростаспособствуют лизогенному пути, тогда как хорошие условия способствуют

лизирующей реакции [8, 11, 15].

Очень важным свойством бактериофагов является их специфичность:бактериофаги лизируют культуры определенного вида, более того,существуют так называемые типовые бактериофаги, лизирующие вариантывнутри вида, хотя встречаются поливалентные бактериофаги, которые

паразитируют в бактериях разных видов [16][17].

Жизненный цикл

Умеренные и вирулентные бактериофаги на начальных этапах взаимодействия с бактериальной клеткой имеют одинаковый цикл.

  • Адсорбция бактериофага на фагоспецифических рецепторах клетки.
  • Инъекция фаговой нуклеиновой кислоты в клетку хозяина.
  • Совместная репликация фаговой и бактериальной нуклеиновой кислоты.
  • Деление клетки.
  • Далее бактериофаг может развиваться по двум моделям: лизогенный либо литический путь.Умеренные бактериофаги после деления клетки находятся в состоянии профага (Лизогенный путь).Вирулентные бактериофаги развиваются по Литической модели:
  • Нуклеиновая кислота фага направляет синтез ферментов фага, используядля этого белоксинтезирующий аппарат бактерии. Фаг тем или инымспособом инактивирует ДНК и РНК хозяина, а ферменты фага совсемрасщепляют её; РНК фага «подчиняет» себе клеточный аппарат синтеза

    белка.

  • Нуклеиновая кислота фага реплицируется, и направляет синтез новыхбелков оболочки. Образуются новые частицы фага в результате спонтаннойсамосборки белковой оболочки (капсид) вокруг фаговой нуклеиновой

    кислоты; под контролем РНК фага синтезируется лизоцим.

  • Лизис клетки: клетка лопается под воздействием лизоцима; высвобождается около 200—1000 новых фагов; фаги инфицируют другие бактерии.

Применение

В медицине

Одной из областей использования бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приёму антибиотиков. Например, применяются бактериофаги: стрептококковый, стафилококковый, клебсиеллёзный, дизентерийный поливалентный, пиобактериофаг, коли, протейный и колипротейный и другие.

Бактериофаги применяются также в генной инженерии в качестве векторов, переносящих участки ДНК, возможна также естественная передача генов между бактериями посредством некоторых фагов (трансдукция).

Фаговые векторы обычно создают на базе умеренного бактериофага λ,содержащего двухцепочечную линейную молеклул ДНК. Левое и правое плечифага имеют все гены, необходимые для литического цикла (репликации,размножения). Средняя часть генома бактериофага λ (содержит гены,контролирующие лизогению, то есть его интеграцию в ДНК бактериальнойклетки) не существенна для его размножения и составляет примерно 25тысяч пар нуклеотидов. Данная часть может быть заменена на чужеродныйфрагмент ДНК. Такие модифицированные фаги проходят литический цикл, нолизогения не происходит. Векторы на основе бактериофага λ используют дляклонирования фрагментов ДНК эукариот (то есть более крупных генов)размером до 23 т.п.н. Причем, фаги без вставок — менее 38 т.п.н или,напротив, со слишком большими вставками — более 52 т.п.н не развиваются и

не поражают бактерии[18].

В биологии

Бактериофаги M13, фаг Т4, T7 и фаг λ используют для изучения белок-белковых, белок-пептидных и ДНК-белковых взаимодействий методом фагового дисплея.

Поскольку размножение бактериофага возможно только в живых клеткахбактериофаги могут быть использованы для определения жизнеспособностибактерий. Данное направление имеет большие перспективы, поскольку, однимиз основных вопросов при разных биотехнологических процессах являетсяопределение жизнеспособности используемых культур. С помощью методаэлектрооптического анализа клеточных суспензий была показана возможность

изучения этапов взаимодействия фаг-микробная клетка[19].

Купить продукцию с Бактериофагами

drevo-dobra.livejournal.com

Бактериофаги. Строение бактериофага - online presentation

Строение бактериофага Систематика Морфологические типы Типы фагов (по характеру влияния на инфицированную клетку) Истинно вирулентные бактериофаги Умеренные бактериофаги ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ Препараты бактериофагов Применение в медицине Преимущества перед антибиотиками Применение в медицине Фаготипирование Постановка опыта Фаготипирование стафилококков ТИТРОВАНИЕ БАКТЕРИОФАГА ПО МЕТОДУ ГРАЦИА Роль бактериофагов в биосфере

ПРЕЗЕНТАЦИЮ ВЫПОЛНИЛИ СТУДЕНТКИ 2 КУРСА 203 ГРУППЫ МИРЗОЯН МИЛЕНА БЕККИЕВА ДЖАМИЛЯ• Бактериофаги или фаги (от др.-греч. φᾰγω — «пожираю») — вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Определение•Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2—4 раза больше диаметра головки. •В головке содержится генетический материал — одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окружённая белковой или липопротеиновой оболочкой — капсидом, сохраняющим геном вне клетки. •Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Строение бактериофага•Хвост, или отросток, представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. •Отросток имеет вид полой трубки, окружённой чехлом, содержащим сократительные белки, подобные мышечным. На конце отростка у многих бактериофагов имеется базальная пластинка, от которой отходят тонкие длинные нити, способствующие прикреплению фага к бактерии. Строение бактериофагаБАКТЕРИОФАГИ ДНК-СОДЕРЖАЩИЕ Myoviridae Siphoviridae Podoviridae Lipothrixviridae и др.семейства Систематика РНК-СОДЕРЖАЩИЕ Cystoviridae, LeviviridaeI – нитевидные фаги II – фаги без отростка III- фаги с аналогом отростка IV – фаги с коротким отростком V – фаги с длинным несокращающимся отростком VI– фаги с длинным сокращающимся отростком Морфологические типыХарактерные свойства фагов, как представителей царства Vira: • Фаги – неклеточные формы жизни • Содержат одну нуклеиновую кислоту – ДНК или РНК • Геном фага кодирует только белки капсида • У них отсутствуют белоксинтезирующие системы и самостоятельный метаболизм • Облигатные внутриклеточные паразиты на генетическом уровнеАдсорбция бактериофагов на бактериальных клетках Инъекция нуклеиновой кислоты бактериофага внутрь клеткиСборка фаговых частиц Репликация копий нуклеиновой кислоты бактериофагаСинтез белковых и нуклеиновых частиц Выход зрелых фагов и смерть бактерии• Умеренные фаги, в отличие от вирулентных, не всегда вызывают гибель бактериальных клеток и при взаимодействии с ней переходят в неинфекционную форму фага, называемую профагом. • Профаг — геном фага, ассоциированный с бактериальной хромосомой. • Профаг, ставший частью хромосомы клетки, при ее размножении реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса, и передается по наследству от клетки к клетке в неограниченном числе поколений.• Умеренные фаги. Лизогения • Бактериальные клетки, содержащие в своей хромосоме профаг, называются лизогенными. • Профаг в лизогенных бактериях самопроизвольно или под влиянием различных индуцированных агентов может переходить в вегетативный фаг. • В результате такого превращения бактериальная клетка лизируется и продуцирует новые фаговые частицы.• Умеренные фаги Фаговая конверсия: процесс изменения свойств бактерии, под действием дополнительного набора генов, внесенных профагом в клетку, с приобретением ею токсигенных свойств (например, появление способности к образованию экзотоксина у возбудителей ботулизма, дифтерии, скарлатины, холеры). Лизогенные бактерии, содержащие tox-ген, полученный в результате фаговой конверсии патогенны• Некоторые умеренные фаги называются трансдуцирующими, поскольку с их помощью осуществляется один из механизмов генетической рекомбинации у бактерий — трансдукции. • Такие фаги могут использоваться, в частности, в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК и/или приготовлении рекомбинантных (генно-инженерных) вакцин.Абортивная инфекция - инфекция, при которой процесс репродукции остается незавершенным и потомство бактериофагов не образуется• Фагопрофилактика и фаготерапия. • Одной из главных областей использования бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приёму антибиотиков. • Препараты бактериофага составлены из вирулентных бактериофагов широкого спектра действия, активных против антибиотикорезистентных бактерий. • Их выпускают жидкими и лиофильно высушенными, в виде таблеток, кремов, мазей ,свечей. • Перед применением необходимо определить фагочувствительность возбудителя инфекции.• Коли- протейный (смесь фаголизатов P.vulgaris и P.mirabilis) • Стафилококковый бактериофаг • Бактериофаг псевдомонас аеругиноза • Сальмонеллезный бактериофаг • Бактериофаг поливалентный (смесь фаголизатов стафилококков, стрептококков, E.coli, P.vulgaris и P.mirabilis) Препараты бактериофагов• Интести-бактериофаг представляет собой смесь стерильных фильтратов фаголизатов Shigella flexneri, Shigella sonnei, Salmonella paratyphi A, Salmonella paratyphi B, Salmonella typhimurium, Salmonella infantis, Salmonella choleraesuis, Salmonella oranienburg, Salmonella enteritidis, энтеропатогенной Escherichia coli серогрупп, наиболее значимых в этиологии энтеральных заболеваний, Proteus mirabilis, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa.• для лечения и профилактики кишечных инфекций тракта (колит, энтероколит, брюшной тиф, дизентерия, сальмонеллез, кольпит, дизбактериоз, диспепсия); против основных возбудителей гнойно-воспалительных заболеваний кожи (пиодермия, фурункулёз, абсцесс, инфекции ран); при лечении ЛОР-органов (пневмония, плеврит, ангина); при лечении опорно-двигательного аппарата; при лечении инфекций почек и мочеполовой системы (цистит, пиелонефрит, уретрит); систем органов кровообращения и дыхания, в том числе у новорожденных и детей первого года жизни. рекомендуются с лечебной и профилактической целью (при операциях на желудочно-кишечный тракт, при перитонитах, акушерских операциях, ампутациях и открытых переломах костей, ожогах, артритах и т.п.) Применение в медицинебактериофаги способны уничтожать бактерии, устойчивые к антибиотикам, т.к. они действуют лишь на определенные бактерии • свободно проникают в ткани организма человека и животного не нарушая баланса высшего организма не вызывают побочных эффектов • не подавляют рост нормофлоры, не ослабляют иммунитет постоянно эволюционируют • не подавляют и не нарушают действия человеческого организма не развивают устойчивость (привыкание) бактерий • сочетаются с любыми лекарственными препаратами, оказывают положительное действие на становление иммунитета Преимущества перед антибиотиками• Важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определённого вида, но встречаются поливалентные бактериофаги, которые паразитируют в бактериях разных видов. • Узкая специфичность – главный недостаток лечебно-профилактических препаратов бактериофагов• Для диагностики инфекционных заболеваний Один из основных методов: Фаготипирование (лизотипирование, фаготипаж) — метод дифференциации бактерий при помощи бактериофагов. Применение в медицинеОснова метода: с помощью типовых фагов дифференцируют культуры одного вида на основании их различной чувствительности к набору таких фагов, то есть выявляют фаготип, что позволяет выявить источник заболевания и пути его распространения. Фаготипирование S. typhi. Используют набор типовых Vi-фагов (А,B,C,D,E), каждый из которых лизирует культуры определенных фаговаров. Для типирования нужен фаг Vi-1, который лизирует все брюшнотифозные культуры, содержащие Vi- антиген, т.к. только такие культуры пригодны для постановки опыта. Фаготипирование1) Бульонную культуру засевают в виде капель на поверхность МПА. 2) На высохшие капли культуры наносят типовые Vi-фаги (А, В, С, Д), а также фаг Vi-1. Инкубируют. 3) Проводят учет результата опыта: культура должна полностью лизироваться фагом Vi-1 и определенными типовыми фагами, что и позволяет определить ее фаговар (с помощью таблицы). Постановка опыта• Титрование бактериофага - определение активности бактериофага по способности различных разведений его взвеси лизировать бактериальные культуры в жидких питательных средах или образовывать негативные колонии в бактериальном газоне на плотных питательных средах.1,0 мл фага смешивают в пробирке с 0,5 мл бактериальной культуры и добавляют в эту же пробирку расплавленный МПА. Все содержимое выливают в чашку с МПА. Дают застыть верхнему тонкому слою и ставят в термостат. Происходит лизис бактерии и образуется негативная колония фага. Негативные колонии затем подсчитывают для определения титра (количество фаговых частиц в 1мл препарата фага) ТИТРОВАНИЕ БАКТЕРИОФАГА ПО МЕТОДУ ГРАЦИАКонтроль численности микробных популяций Перенос бактериальных генов Привносят в бактериальный геном новые гены (трансдукция) Роль бактериофагов в биосфере

en.ppt-online.org

Бактериофаги: основные морфологические формы, структура фагов.

Бактериофаги (фаги) (от др.-греч. φᾰγω — «пожираю») — вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис. Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала одноцепочечной или двуцепочечной нуклеиновой кислоты (ДНК или, реже, РНК). Размер частиц приблизительно от 20 до 200 нм.

Структура типичного миовируса бактериофага (рис. 1).

Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространенную в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов. Приблизительный размер популяции фагов составляет более 1030 фаговых частиц.

В природных условиях фаги встречаются в тех местах, где есть чувствительные к ним бактерии. Чем богаче тот или иной субстрат (почва, выделения человека и животных, вода и т. д.) микроорганизмами, тем в большем количестве в нём встречаются соответствующие фаги. Так, фаги, лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся в почвах. Особенно богаты фагами черноземы и почвы, в которые вносились органические удобрения.

Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем».

Действительно, бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены. Было подсчитано, что за 1 секунду могут быть инфицированы 1024 бактерий. Это означает, что постоянный перенос генетического материала распределяется между бактериями, обитающими в сходных условиях.

Высокий уровень специализации, долгосрочное существование, способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяине способствует их сохранению в динамичном балансе среди широкого разнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме. Когда подходящий хозяин отсутствует, многие фаги могут сохранять способность к инфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены экстремальными веществами либо условиями внешней среды.

Бактериофаги различаются по химической структуре, типу нуклеиновой кислоты, морфологии и характеру взаимодействия с бактериями. По размеру бактериальные вирусы в сотни и тысячи раз меньше микробных клеток.

Рис. 2. Строение бактериофага

1 – головка, 2 – хвост, 3 – нуклеиновая кислота, 4 – капсид, 5 – «воротничок», 6 – белковый чехол хвоста, 7 – фибрилла хвоста, 8 – шипы, 9 – базальная пластинка.

Типичная фаговая частица (вирион) состоит из головки и хвоста. Длина хвоста обычно в 2 – 4 раза больше диаметра головки. В головке содержится генетический материал – одноцепочечная или двуцепочечная РНК или ДНК с ферментом транскриптазой в неактивном состоянии, окруженная белковой или липопротеиновой оболочкой – капсидом, сохраняющим геном вне клетки.

Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Обычно углы состоят из пентамеров белка, а опора каждой стороны из гексамеров того же или сходного белка. Более того, фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные. Хвост представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуют также бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные.

Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами. Хотя они переносят всю информацию для запуска собственной репродукции в соответствующем хозяине, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка. У некоторых фагов в геноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самый крупный из секвенированных фагов, содержит 480 000 пар оснований — вдвое больше среднего значения для бактерий, хотя всё же недостаточного количества генов для важнейшего бактериального органоида как рибосомы.

По характеру взаимодействия с клеткой бактерии бактериофаги делятся на вирулентные и умеренные. Вирулентные фаги всегда лизируют клетку бактерии. Умеренные фаги могут вызвать лизис клетки бактерии, но могут перейти и в неинфекционную форму. В этом случае молекула ДНК фага прикрепляется к ДНК бактерии и передается с нею дочерним клеткам. Фаг, существующий в такой форме, называется профагом. Сравнительно недавно стало известно, что включение вирусной ДНК в бактериальную происходит путем кроссинговера между хромосомами бактерии и вируса. Хромосома вируса принимает кольцевую форму и прикрепляется к определенному локусу хромосомы бактерии. Затем хромосомы бактерии и вируса разрываются, концы их соединяются крест-накрест и профаг оказывается включенным в хромосому клетки хозяина. В этом случае профаг является как бы частью ДНК бактерии и вместе с ней реплицируется. Клетки бактерии, имеющие в своей хромосоме профаг, называются лизо-генными, а явление совместного существования ДНК бактерии и профага называется лизогенией.

students-library.com


Смотрите также

 

2011-2017 © МБУЗ ГКП №  7, г.Челябинск.