3. Вирусы и фаги
Вирусы (от лат. virus — яд) — особая группа микроорганизмов меньших размеров и более простой организации, чем бактерии. Вирусы не имеют клеточной структуры, величина их измеряется нанометрами. Открыты русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 г. при изучении мозаичной болезни листьев табака, которая причиняла большой ущерб табачным плантациям Крыма. От¬крытие Д.И. Ивановского заложило основу новой науки — виру¬сологии.
Вирусы — внутриклеточные паразиты, вызывающие многие болезни человека (оспу, грипп, бешенство, корь, полиомиелит и др.), животных (ящур, чуму крупного рогатого скота) и растений («мозаики» и другого вида заболевания полевых и огородных культур).
Вирусы разнообразны по форме, размерам и химическому составу. Большинство из них имеет палочковидную или сфери¬ческую форму (рис. 10, А). Некоторые вирусы состоят только из белка и одной нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК, другие содержат еще и липиды, полисахариды. Вирусная частица называется вирионом. Нуклеиновая кислота (в виде спирали) находит¬ся внутри вириона, снаружи он покрыт белковой оболочкой (капсидом), состоящей из отдельных морфологических субъеди¬ниц (капсомеров) (рис. 10, Б). Вирусы выращивают на живых клетках или культуре тканей, так как на искусственных пита¬тельных средах они, как правило, не развиваются. Они обладают разной устойчивостью к внешним воздействиям. Многие инак- тивируются при нагревании до 60 °С в течение 10 мин, другие выдерживают температуру 90 °С в течение 10 мин. Вирусы до¬вольно легко переносят высушивание и низкие температуры, но мало устойчивы ко многим антисептикам, ультрафиолетовым лучам, радиоактивному излучению.
Рис. 10. Электронная микроскопия вируса и бактериофага: А — вирус оспенной вакцины; Б — схематическое изображение простого вирио- на: 1 — нуклеиновая кислота; 2 — капсид; 3 — капсомеры; В — бактериофаг; Г — схема строения фага: 1 — головка; 2 — ДНК; 3 — отросток; 4 — стержень;
5 — пластинка отростка; 6 — нити
Фаги (пожиратели) — это вирусы микроорганизмов, вызы¬вающие гибель — распад (лизис) их клеток. Вирусы бактерий называются бактериофагами, или просто фагами, актиномицетов — актинофагами, вирусы грибов — микофагами, синезеленых водорослей (цианобактерий) — цианофагами.
Впервые распад сибиреязвенных бактерий наблюдал Н.Ф. Га¬малея в 1898 г. американский бактериолог Д'Эррель в 1917 г. ус¬тановил явление лизиса у бактерий дизентерии, им впервые был выделен и описан бактериофаг («пожиратель») бактерий.
Фаги широко распространены в природе. Многие из них об¬ладают специфичностью — способны воздействовать на опреде¬ленный вид или группу родственных видов микроорганизмов.
Морфология фага (рис. 10, В) изучена с применением элек¬тронного микроскопа. Большинство фагов состоит из головки и отростка. Головка фага имеет разную форму, чаще всего это многогранник, покрытый белковой оболочкой (капсидом). Внутри капсида содержится нуклеиновая кислота, чаще всего одна — ДНК или РНК. Отросток фага имеет внутренний полый стержень, по каналу которого ДНК фага переходит в клетку хо¬зяина. Стержень снаружи покрыт чехлом, способным к сокра¬щению. Стержень и чехол отростка состоят из белковых субъе¬диниц. У некоторых фагов отросток заканчивается базальной пластинкой, которая имеет выступы (зубцы) и нити.
Фаги имеют и нитевидную форму, могут состоять из одной головки, а могут быть с аналогами отростка (очень коротким от¬ростком). Некоторые фаги имеют длинные отростки с несокращающимся или сокращающимся чехлом.
Взаимодействие фага с микробной клеткой происходит в не¬сколько фаз. Сначала фаг адсорбируется восприимчивой клет¬кой, затем под действием фермента фага (сходного с лизоцимом) в стенке микробной клетки образуется отверстие, через ко¬торое в клетку проникает только нуклеиновая кислота; пустая белковая оболочка головки и отростка остается снаружи клетки, а затем разрушается.
Под влиянием попавшей в клетку нуклеиновой кислоты фага перестраиваются все обменные процессы микробной клетки на синтез фаговых частиц: синтезируются фаговая нуклеиновая ки¬слота и белковые субъединицы оболочек. Вначале формируются раздельно головки и отростки, которые затем объединяются в зрелые фаговые частицы. Через определенное время клетка хо¬зяина погибает, разрушается и фаги выходят наружу.
Явление фаголизиса (растворение культур микроорганизмов) наблюдается на производствах, связанных с использованием микроорганизмов. Развитие фагов в культурах промышленных микроорганизмов приводит к тому, что клетки культуры лизируются, не успев синтезировать необходимые вещества. Это нано¬сит предприятиям большой экономический ущерб. Так нередко лизируются молочнокислые бактерии, входящие в состав заква¬сок для кисломолочных продуктов. Такие закваски не пригодны для употребления.
Бактериофаги, лизирующие зараженные ими бактерии, на¬зывают вирулентными. Некоторые фаги, однако, инфицируют бактерии, но не вызывают их лизиса; такие фаги называются умеренными. В клетке-бактерии хозяина они не размножаются, но при делении бактерии передаются дочерним клеткам.
Фаги применяются в медицине для лечения и профилактики некоторых заболеваний, например дизентерии, холеры. Фаги ис¬ключительно удобны как модели для решения вопросов обще-биологических, молекулярной биологии, генетики, медицины.
Вирусы (от лат. virus — яд) — особая группа микроорганизмов меньших размеров и более простой организации, чем бактерии. Вирусы не имеют клеточной структуры, величина их измеряется нанометрами. Открыты русским ботаником Д.И. Ивановским в 1892 г. при изучении мозаичной болезни листьев табака, которая причиняла большой ущерб табачным плантациям Крыма. От¬крытие Д.И. Ивановского заложило основу новой науки — виру¬сологии.
Вирусы — внутриклеточные паразиты, вызывающие многие болезни человека (оспу, грипп, бешенство, корь, полиомиелит и др.), животных (ящур, чуму крупного рогатого скота) и растений («мозаики» и другого вида заболевания полевых и огородных культур).
Вирусы разнообразны по форме, размерам и химическому составу. Большинство из них имеет палочковидную или сфери¬ческую форму (рис. 10, А). Некоторые вирусы состоят только из белка и одной нуклеиновой кислоты — ДНК или РНК, другие содержат еще и липиды, полисахариды. Вирусная частица называется вирионом. Нуклеиновая кислота (в виде спирали) находит¬ся внутри вириона, снаружи он покрыт белковой оболочкой (капсидом), состоящей из отдельных морфологических субъеди¬ниц (капсомеров) (рис. 10, Б). Вирусы выращивают на живых клетках или культуре тканей, так как на искусственных пита¬тельных средах они, как правило, не развиваются. Они обладают разной устойчивостью к внешним воздействиям. Многие инак- тивируются при нагревании до 60 °С в течение 10 мин, другие выдерживают температуру 90 °С в течение 10 мин. Вирусы до¬вольно легко переносят высушивание и низкие температуры, но мало устойчивы ко многим антисептикам, ультрафиолетовым лучам, радиоактивному излучению.
Рис. 10. Электронная микроскопия вируса и бактериофага: А — вирус оспенной вакцины; Б — схематическое изображение простого вирио- на: 1 — нуклеиновая кислота; 2 — капсид; 3 — капсомеры; В — бактериофаг; Г — схема строения фага: 1 — головка; 2 — ДНК; 3 — отросток; 4 — стержень;
5 — пластинка отростка; 6 — нити
Фаги (пожиратели) — это вирусы микроорганизмов, вызы¬вающие гибель — распад (лизис) их клеток. Вирусы бактерий называются бактериофагами, или просто фагами, актиномицетов — актинофагами, вирусы грибов — микофагами, синезеленых водорослей (цианобактерий) — цианофагами.
Впервые распад сибиреязвенных бактерий наблюдал Н.Ф. Га¬малея в 1898 г. американский бактериолог Д'Эррель в 1917 г. ус¬тановил явление лизиса у бактерий дизентерии, им впервые был выделен и описан бактериофаг («пожиратель») бактерий.
Фаги широко распространены в природе. Многие из них об¬ладают специфичностью — способны воздействовать на опреде¬ленный вид или группу родственных видов микроорганизмов.
Морфология фага (рис. 10, В) изучена с применением элек¬тронного микроскопа. Большинство фагов состоит из головки и отростка. Головка фага имеет разную форму, чаще всего это многогранник, покрытый белковой оболочкой (капсидом). Внутри капсида содержится нуклеиновая кислота, чаще всего одна — ДНК или РНК. Отросток фага имеет внутренний полый стержень, по каналу которого ДНК фага переходит в клетку хо¬зяина. Стержень снаружи покрыт чехлом, способным к сокра¬щению. Стержень и чехол отростка состоят из белковых субъе¬диниц. У некоторых фагов отросток заканчивается базальной пластинкой, которая имеет выступы (зубцы) и нити.
Фаги имеют и нитевидную форму, могут состоять из одной головки, а могут быть с аналогами отростка (очень коротким от¬ростком). Некоторые фаги имеют длинные отростки с несокращающимся или сокращающимся чехлом.
Взаимодействие фага с микробной клеткой происходит в не¬сколько фаз. Сначала фаг адсорбируется восприимчивой клет¬кой, затем под действием фермента фага (сходного с лизоцимом) в стенке микробной клетки образуется отверстие, через ко¬торое в клетку проникает только нуклеиновая кислота; пустая белковая оболочка головки и отростка остается снаружи клетки, а затем разрушается.
Под влиянием попавшей в клетку нуклеиновой кислоты фага перестраиваются все обменные процессы микробной клетки на синтез фаговых частиц: синтезируются фаговая нуклеиновая ки¬слота и белковые субъединицы оболочек. Вначале формируются раздельно головки и отростки, которые затем объединяются в зрелые фаговые частицы. Через определенное время клетка хо¬зяина погибает, разрушается и фаги выходят наружу.
Явление фаголизиса (растворение культур микроорганизмов) наблюдается на производствах, связанных с использованием микроорганизмов. Развитие фагов в культурах промышленных микроорганизмов приводит к тому, что клетки культуры лизируются, не успев синтезировать необходимые вещества. Это нано¬сит предприятиям большой экономический ущерб. Так нередко лизируются молочнокислые бактерии, входящие в состав заква¬сок для кисломолочных продуктов. Такие закваски не пригодны для употребления.
Бактериофаги, лизирующие зараженные ими бактерии, на¬зывают вирулентными. Некоторые фаги, однако, инфицируют бактерии, но не вызывают их лизиса; такие фаги называются умеренными. В клетке-бактерии хозяина они не размножаются, но при делении бактерии передаются дочерним клеткам.
Фаги применяются в медицине для лечения и профилактики некоторых заболеваний, например дизентерии, холеры. Фаги ис¬ключительно удобны как модели для решения вопросов обще-биологических, молекулярной биологии, генетики, медицины.
Последнее изменение: Воскресенье 11 Сентябрь 2011, 16:27