Бактериофаги, их строение, классификация, применениеБактериофаги – вирусы бактерий. История открытия бактериофага связана с именами Н.Ф. Гамалеи, наблюдавшего спонтанный лизис сибиреязвенных бактерий в 1898г. Английский бактериолог Ф. Туорт описал способность фильтрата стафилококков растворять свежую культуру этих же бактерий (1915г.). Французский ученый Ф.Д, Эррель подробно изучил взаимодействие фага и бактерий и сделал заключение, что открытый им литический агент является вирусом бактерий и назвал его «бактериофагом» - пожирателем бактерий. Бактериофаги широко распространены: они выявлены у большинства бактерий, а также у других микроорганизмов, например, у грибов и поэтому их часто называют фагами. Наиболее детально изучена структура крупных фагов, к которым относятся фаги E. Coli (Т2, Т4, Т6). Они состоят из головки икосаэдрического типа, в которой заключена или ДНК, или РНК. Большинство фагов содержат двунитевую ДНК, замкнутую в кольцо. Хвостовой отросток имеет внутри полый цилиндрический стержень, сообщающийся с головкой, а снаружи – чехол, способный к сокращению наподобие мышцы. Чехол присоединен к воротничку, окружающему стержень около головки. Хвостовой отросток заканчивается шестиугольной базальной пластинкой с шипами от которых отходят нитевидные структуры – фибриллы. По морфологии фаги подразделяются на 6 групп: 1) фаги с длинным отростком, чехол которого сокращается; 2) фаги с длинным отростком, чехол которого не сокращается; 3) фаги с короткими отростками; 4) фаги с аналогом отростка; 5)фаги без отростка; 6) нитевидные фаги. Бактериофаги содержат группоспецифические и типоспецифические антигены, обладают иммуногенными свойствами, т.е. синтезируют специфические антитела в организме. По специфичности взаимодействия различают следующие бактериофаги: 1) поливалентные – взаимодействуют с родственными видами бактерий; 2) моновалентные – взаимодействуют с бактериями определенного вида; 3) типовые – взаимодействуют с отдельными типами бактерий данного вида. Взаимодействие фагов с бактериями может протекать: 1) по продуктивному типу – образуется фаговое потомство и бактерии лизируются; 2) по абортивному типу – фаговое потомство не образуется и бактерии сохраняют свою жизнедеятельность; 3) по интегративному типу – геном фага встраивается в хромосому бактерии и сосуществует с ней. В зависимости от типа взаимодействия различают вирулентные и умеренные бактериофаги. Вирулентные бактериофаги взаимодействуют с бактерией по продуктивному типу. Адсорбция фагов на бактериальной клетке происходит при наличии комплементарных рецепторов в ее клеточной стенке. На бактериях, лишенных клеточной стенки бактериофаги не адсорбируются. Фаги, имеющие хвостовой отросток, прикрепляются к бактериальной клетке свободным концом отростка (фибриллами, базальной пластинкой). В результате активации АТФ чехол хвостового отростка сокращается и стержень с помощью лизоцима, растворяющего прилегающий фрагмент клеточной стенки как бы просверливает оболочку клетки. При этом ДНК фага, содержащаяся в его головке, проходит в форме нити через канал хвостового стержня и инъецируется в клетку, а капсид фага остается снаружи бактерии. Инъецированная внутрь бактерии нуклеиновая кислота подавляет биосинтез компонентов клетки, заставляя ее синтезировать нуклеиновую кислоту и белки фага, затем происходит самосборка частиц фага. В результате изменения внутриклеточного осмотического давления и действия фагового лизоцима происходит разрушение оболочки, лизис бактерии и выход фагов из нее. Умеренные бактериофаги в отличие от вирулентных взаимодействуют с чувствительными бактериями либо по продуктивному, либо по интегративному типам. При интегративном типе взаимодействия ДНК умеренного фага встраивается в хромосому бактерии, реплицируется синхронно с геном размножающейся бактерии, не вызывая ее лизиса. ДНК бактериофага, встроенная в хромосому бактерии, называется профагом, а культура бактерий – лизогенной. Такое сосуществование бактерии и умеренного бактериофага называется лизогенией. Бактериофаги используют: 1) в лабораторной диагностике инфекций при внутривидовой идентификации бактерий, т.е. определения фаговара. Для этого применяют метод фаготипирования. На чашку с плотной питательной средой засевают «газоном» чистой культурой возбудителя и наносят капли различных диагностических типоспецифических фагов. Фаговар бактерии определяется тем типом фага, который вызвал ее лизис. Методику фаготипирования используют для выявления источника и путей распространения инфекции (эпидемиологическое маркирование). Например, при возникновении массовых заболеваний стафилококковой этиологии в родильных домах, детских и больничных учреждениях большое значение приобретает выявление источников инфекции и установление эпидемиологических связей. Решение этой задачи возможно только методом фаготипирования стафилококков, подтверждающим идентичность микроорганизмов, выделяемых у больных, носителей и объектов внешней среды. Таким образом, при проведении эпидемиологического обследования метод фаготипирования бактерий дает возможность: 1) устанавливать или исключать предполагаемые источники инфекции; 2) прослеживать эпидемические связи; 3) отличать местные случаи от «привозных» и спородические заболевания от эпидемических. 2) фаги применяют также для лечения и профилактики ряда бактериальных инфекций. Производят брюшнотифозный, сальмонеллезный, дизентерийный, синегнойный, стафилококковый, стрептококковый фаги; комбинированные: колипротейный, пиобактериофаги. Бактериофаги назначают по показаниям перорально, парентерально или местно в виде жидких, таблетированных форм, свечей, аэрозолей. 3) бактериофаги широко применяют в генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантных ДНК. Тесты по теме: 1. Требования, предъявляемые к питательным средам:
а) плотные б) рН 5, 0-5, 2 в) рН 7, 2-7, 6 г) стерильные д) концентрация NaCl 0, 5%
2. Концентрация агара в полужидких питательных средах:
а) 0, 1% б) 0, 5% в) 1, 0% г) 1, 5-2, 0%
3. К простым питательным средам относятся:
а) кровяной агар б) пептонная вода в) сахарный бульон г) мясопептонный агар
4. К сложным питательным средам относятся:
а) кровяной агар б) пептонная вода в) сахарный бульон г) мясопептонный агар
5. Среды, на которых лучше растет какой-то определенный микроорганизм:
а) дифференциально-диагностические б) элективные в) полужидкие г) среды обогащения 6. Среды, стимулирующие рост определенного микроорганизма, но при этом ингибируют рост других:
а) дифференциально-диагностические б) элективные в) полужидкие г) среды обогащения
7. Среды, служащие для изучения ферментативной активности бактерий:
а) дифференциально-диагностические б) элективные в) полужидкие г) среды обогащения 8. Питательная среда, используемая при культивировании бактерий кишечной группы: а) среда Чистович б) среда Эндо в) среда Сабуро г) среда Вильсон-Блер
9. Питательная среда, используемая при культивировании стафилококков:
а) среда Чистович б) среда Эндо в) среда Сабуро г) среда Вильсон-Блер
10. Питательная среда, используемая при культивировании грибов:
а) среда Чистович б) среда Эндо в) среда Сабуро г) среда Вильсон-Блер
11. При культивировании анаэробов используют: а) среда Чистович б) среда Эндо в) среда Сабуро г) среда Вильсон-Блер
12. При культивировании вирусов используют:
а) куриные эмбрионы б) простые питательные среды в) сложные питательные среды г) культуры клеток
13. Перечислите фазы размножения бактерий:
а) первичная б) стационарная в) роста г) логарифмическая
14. Скопление микроорганизмов одного вида: а) колония б) чистая культура в) бактериофаг г) пигмент
15. Рост бактерий на жидких питательных средах: а) в виде пленки б) колоний в) сплошного налета г) осадка д) равномерного помутнения среды е) по «уколу»
16. К каким свойствам относится характер роста выделенной культуры на питательных средах:
а) морфологические б) культуральные в) сахаролитические г) гемолитические д) протеолитические
17. Способность разрушать эритроциты на средах с кровью относится к свойствам:
а) морфологические б) культуральные в) сахаролитические г) гемолитические д) протеолитические
18. Способность расщеплять белки на средах, содержащих желатин, молоко, сыворотку относится к свойствам:
а) морфологические б) культуральные в) сахаролитические г) гемолитические д) протеолитические
19. Бактерии, использующие в питании неорганический углерод: а) гетеротрофы б) автотрофы в) фототрофы г) хемотрофы
20. Бактерии, использующие в питании органический углерод:
а) гетеротрофы б) автотрофы в) фототрофы г) хемотрофы
21. Бактерии, получающие энергию за счет окислительно-восстановительных реакций: а) гетеротрофы б) автотрофы в) фототрофы г) хемотрофы
22. Бактерии, получающие энергию за счет света:
а) гетеротрофы б) автотрофы в) фототрофы г) хемотрофы
23. Бактерии, которые питаются мертвым органическим материалом: а) сапрофиты б) паразиты в) гетеротрофы г) факультативные паразиты
24. Бактерии, которые питаются за счет макроорганизма:
а) сапрофиты б) паразиты в) гетеротрофы г) факультативные паразиты
25. Микроорганизмы, которые растут и размножаются в присутствии кислорода: а) облигатные аэробы б) микроаэрофилы в) строгие анаэробы г) аэротолерантные м/о д) факультативные анаэробы
26. Микроорганизмы, которые способны расти и размножаться как в присутствии кислорода, так и в его отсутствии:
а) облигатные аэробы б) микроаэрофилы в) строгие анаэробы г) аэротолерантные м/о д) факультативные анаэробы
27. Микроорганизмы, для которых кислород является токсичным:
а) облигатные аэробы б) микроаэрофилы в) строгие анаэробы г) аэротолерантные м/о д) факультативные анаэробы 28. Вирусы, проникающие в бактерии, паразитирующие в них вплоть до гибели:
а) ДНК-вирусы б) РНК-вирусы в) бактериофаги г) аденовирусы 29. Бактериофаги состоят:
а) капсид б) головка в) хвостовой отросток г) базальная пластина
30. По специфичности взаимодействия бактериофаги различают:
а) поливалентные б) продуктивные в) абортивные г) моновалентные
31. Взаимодействие фагов с бактериями при котором образуется фаговое потомство и лизис бактерий протекает по типу:
а) абортивному б) интегративному в) продуктивному
32. Взаимодействие фагов с бактериями при котором геном фага встраивается в хромосому бактерии и сосуществует в ней протекает по типу:
а) абортивному б) интегративному в) продуктивному
33. Фаги, взаимодействие которых с бактерией происходит либо по продуктивному, либо по интегративному типу называют:
а) вирулентные б) поливалентные в) умереннные
34. Практическое применение фагов:
а) для культивирования вирусов б) для лечения и профилактики инфекционных заболеваний в) в генной инженерии
|
