Практическое применение фагов
ВИРУСЫ И ФАГИ.
Открытие, происхождение и природа вирусов.
Морфология и структура вирусов. Их классификация.
Химический состав и свойства вирусов.
Взаимодействие вирусов с клеткой и репродукция их.
Фаги. Морфология и свойства.
Взаимодействие фагов с бактериальной клеткой.
Практическое применение фагов.
1. Асонов Н.Р. Микробиология. - М.: Агропромиздат, 1989, с.46-51. 2. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология, 2-е изд. – М.: Колос, 1978,…Морфология и структура вирусов. Их классификация.
Морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронного микроскопа. Одним из самых мелких является вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупным - натуральной оспы (около 350 нм).
Вирусы состоят из следующих основных компонентов:
1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо РНК), который несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса.
2. Белковая оболочка, которую называют капсидом (от латинского capsa - ящик). Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.
3. Дополнительная липопротеидная оболочка (суперкапсид). Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).
Схематично строение РНК-содержащего вируса со спиральным типом симметрии и дополнительной липопротеидной оболочкой приведено слева на рисунке, справа показан его увеличенный поперечный разрез.
Капсид и дополнительная оболочка несут защитные функции, как бы оберегая нуклеиновую кислоту. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется вирионом.
Форма вирионов зависит от способа укладки белковых субъединиц в капсиде. Эта укладка может иметь спиральную или кубическую симметрию. Бактериофаги имеют смешанный или комбинированный тип симметрии.
У вируса табачной мозаики и РНК и белковые субъединицы располагаются по спирали и он имеет нитевидную или палочковидную форму. При такой симметрии белковый чехол лучше защищает нуклеиновую кислоту, но при этом требуется большее количество белка, чем при кубической симметрии. Истинное число субъединиц у разных вирионов равно 60 или кратно этой величине ( 420 субъединиц у вируса полиомы, 540 – у реовируса, 960 – у вируса герпеса, 1500 – у аденовируса).
Большинство вирусов с замкнутым чехлом обладает кубической симметрией. В ее основе лежат различные комбинации равносторонних треугольников (капсомеров), образованных шаровидными белковыми субъединицами. При этом могут образовываться тетраэдры, октаэдры и икосаэдры. Икосаэдры имеют 20 треугольных граней и 12 вершин. Это самая эффективная и экономичная симметрия. Поэтому сферические вирусы животных чаще всего имеют форму икосаэдра.
У вируса гриппа нуклеокапсид имеет палочковидную спиральную структуру, а суперкапсидная липопротеиновая оболочка придает вириону сферическую форму.
Число капсомеров для вирусов данного вида является постоянным и имеет диагностическое значение.
Просто устроенные вирусы имеют только капсид (вирус полиомиелита), сложноустроенные вирусы еще и суперкапсид (вирусы кори, гриппа).
В основу классификации вирусов положены следующие категории:
n тип нуклеиновой кислоты (ДНК- или РНК - содержащие), структура нуклеиновой кислоты, количество нитей (одна или две);
n размер и морфология вирионов, количество капсомеров и тип симметрии;
n наличие суперкапсида;
n место размножения в клетке;
n антигенные свойства и др.
Классификация и таксономия вирусов
| Vira(царство) | |||||||
 
| |||||||
| рибовирусы (содержащие РНК) | дезоксирибовирусы (сод. ДНК) | ||||||
 
|  
| ||||||
| 1-цепочечные | 2-цепочечные | 1-цепочечн. | 2-цепочечные | ||||
 
|  
| 
|
| ||||
| простые | сложные | простые | сложные | простые | простые | сложные | |
|  
| Reo-Retro- | Parvo- | Adeno- Papova- | Pox- Herpes- Hepadna- | ||
| +-цепь | + | - | |||||
| Picorna- Calici- | Toga- Flavi- Corona- | ||||||
 
| |||||||
| нефрагментированный | фрагментированный | ||||||
| Paramyxo-, Rhabdo- | Orhtomyxo-, Bunya- |
Подцарства делятся на семейства (в названии имеют окончание -viridae), а семейства - на роды (- virus). Понятиявидв вирусологии не сформулировано.
Вирусы поражают позвоночных и беспозвоночных, растения и бактерии. Являясь основными возбудителями инфекционных заболеваний, они участвуют также в процессах канцерогенеза, передаются различными путями, в том числе через плаценту, поражая плод (вирус краснухи, цитомегаловирус и др.). Они могут приводить к постинфекционным осложнениям - развитию миокардитов, панкреатитов, иммунодефицитов и др.
К РНК-содержащим вирусам относятся вирусы гриппа А, В, С (ортомиксовирусы); парагриппа, эпидемического паротита, пневмовирус, вирускори (парамиксовирусы);бешенства; вирус краснухи (тогавирус); респираторные коронавирусы, вызыващие катар в.д.путей, профузный насморк,бронхиты, пневмонии, гастроэнтериты у детей; вирус СПИДа, вобудители лейкозов и сарком, рака молочныхжелез мышей (ретровирусы); вирус полиомиелита, асептического менингита - энтеровирусы, ящура -афтовирусы, острого заразного насморка, бронхита и бронхопневмонии (риновирусы), лихорадки :геморрагическая, Денге, желтая и энцефаломиелиты,клещевой и японский энцфалиты.
К ДНК- содержащим вирусам относятся возбудители аденовирусных инфекций (ОРЗ -фарингиты, ларингиты, трахеобронхиты, пневмонии, гастроэнтериты,циститы); вирусы простого герпеса, ветряной оспы и опаясывающего лишая, цитомегаловирус, вирус натуральной оспы, оспы обезьян, папиломавирусы вызывающие бородавки, остроконечные кандиломы, рак шейки матки; вирусы гепатитов,онкогенные вирусы .
Кроме обычных вирусов известныприоны - белковые инфекционные частицы, имеющие вид фибрилл размером 10-20х100-200 нм. Они являются возбудителями медленных летальных инфекций, характеризующихся поражением ЦНС человека и животных. Они вызывают четыре болезни человека – куру («смеющаяся смерть»), болезнь Крейнцфельдта-Якоба (в 1996 г. в Англии заражениее мясом коров, больных коровьим бешенством послужило причиной заболевания людей этой болезнью), синдром Герстманна-Штрейслера, амиотрофический лейкоспонгиоз (атрофические парезы мышц конечностей и туловища) и четыре болезни животных – скрепи овец, губкообразную энцефалопатию норок и хроническую изнуряющую болезнь находящихся в неволе чернохвостого оленя и лосей.
Другими необычными агентами, близкими к вирусам, являются вироиды - небольшие молекулы кольцевой, суперспирализованной РНК, не содержащие белка, вызывающие заболевания у растений.