Вирус гриппа и бактериофаги

Содержание
  1. Бактериофаги: медицина будущего
  2. Бактериофаги – «пожиратели» бактерий
  3. Бактериофаговая активность. Маленькие пятна – область лизиса бактерий, вызванного фагами
  4. Бактерии vs. Человечество: глобальное сопротивление
  5. Легионеллы – патогенные грамотрицательные бактерии
  6. Антибиотики и бактериофаги – оружие против одного врага
  7. Структура типичного миовируса бактериофага
  8. Фаготерапия по-русски
  9. Бактериофаги
  10. Строение бактериофагов
  11. Взаимодействие бактериофага с бактериальной клеткой
  12. Классификация бактериофагов
  13. История открытий бактериофагов
  14. Лечение бактериофагами
  15. Вирус гриппа и бактериофаги
  16. Проникновение в клетку
  17. Вирусы — возбудители заболеваний
  18. Открытие вирусов
  19. Строение вирусов
  20. Размножение вирусов
  21. ДНК- и РНК-содержащие вирусы
  22. Вирусы бактериофаги: строение и описание
  23. Введение
  24. Общие данные
  25. Бактериофаг
  26. Значение
  27. Особенности строения
  28. Систематические данные
  29. Влияние на бактериальную клетку
  30. Циклы жизни
  31. Способы эксплуатации
  32. Конспект по биологии
  33. Бактериофаги: полезные вирусы как замена антибиотикам
  34. Немного истории
  35. Как фаговые вирусы уничтожают бактерии?
  36. Почему бактериофаги называют вторым иммунитетом?
  37. Применяются ли бактериофаги в современной медицине?

Бактериофаги: медицина будущего

Вирус гриппа и бактериофаги

На днях начал работу первый в России Биологический ресурсный центр исследования бактериофагов – вирусов, поражающих бактерии. Новая структура создана на базе компании «Микроген», входящей в холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех.

Центр станет своеобразной коллекцией, в которой уже насчитывается около 10 тыс. микроорганизмов.

 Это уникальный материал, на основе которого удастся создать новые препараты бактериофагов и в перспективе 5-7 лет разработать основу для перехода к персонализированной фаготерапии.

Разбираемся, в чем преимущества бактериофагов и смогут ли они стать эффективным средством борьбы с инфекциями, с которыми не могут справиться антибиотики.

Бактериофаги – «пожиратели» бактерий

На самом деле, бактериофаги – это вирусы. Но только не те вирусы, которые поражают человека или животных. Бактериофаги уничтожают исключительно бактерии, или точнее – пожирают их (от греческого phagos – «пожиратель»).

Эти миниатюрные (размером в среднем от 20 до 200 нанометров) враги бактерий очень распространены на нашей планете, найти их можно практически везде: в воде, глубоко под землей, в почве и даже в макроорганизмах.

Бактериофаги используют в научных исследованиях, но, конечно, их основное практическое применение – борьба с бактериями.

Каждый бактериофаг поражает только те бактерии, против которых направлен. Когда фаг замечает «свою» бактерию, он моментально прикрепляется к оболочке ее клетки, после чего вводит собственную нуклеиновую кислоту (геном) внутрь бактерии. Его цель – заставить бактериальную клетку «работать на себя», то есть начать в ней процесс своего размножения.

Бактериофаговая активность. Маленькие пятна – область лизиса бактерий, вызванного фагами

Вскоре внутри бактерии формируются новые бактериофаги, и начинается процесс лизиса – распада бактериальной клетки и выход зрелых фагов.

Таким образом, на свет появляются сотни новых бактериофагов, готовых к нападению. «Литический цикл» вновь повторяется.

При всей своей кажущейся агрессивности, этот процесс абсолютно безвреден и не причиняет никаких побочных эффектов остальной микрофлоре организма.

Бактериофаги – далеко не новый биологический вид, а древнейшая группа вирусов. Ученые приступили к их изучению задолго до появления всем известных антибиотиков. Первые научные сообщения о бактериофагах появились еще в 1920-х годах. Многие тогда считали фаготерапию ключом к уничтожению бактериальных инфекций.

Кстати, одним из основоположников фаготерапии стал грузинский микробиолог Георгий Элиава. В 1923 году он основал бактериологический институт в Тбилиси – первый в мире научно-исследовательский центр бактериофагологии. Через некоторое время к нему присоединился и сам первооткрыватель бактериофагов – француз Феликс Д’Эрелль.

Кстати, именно он и придумал само название «бактериофаг».

В 1940 году бактериофагами заинтересовались за океаном – американские фармацевтические компании пытаются коммерциализировать идею фаготерапии. Но «фаготерапевтическому буму» вскоре приходит конец.

Событие, которое отложило исследование фаготерапии на долгие годы – начало промышленного производства пенициллина.

Несмотря на то что Александр Флеминг открыл пенициллин еще в 1928 году, первое время его идея не получила широкого применения из-за отсутствия возможности химического производства антибиотика. И только в начале 1940-х годов в Англии, США и СССР организуется промышленный выпуск пенициллина.

Бактерии vs. Человечество: глобальное сопротивление

Случайное открытие Флеминга ознаменовало начало новой эры в медицине. Человечество смогло побороть множество смертельных бактериальных заболеваний, которые на протяжении тысячелетий оставались неизлечимыми.

Но наряду с возможностями антибиотиков, Флеминг обнаружил и другое – при недостаточном количестве пенициллина или если его действие было непродолжительным, бактерии приобретали устойчивость к антибиотику.

Флеминг об этом рассказывал в своих выступлениях по всему миру и не раз предупреждал, что не стоит использовать пенициллин, пока заболевание не будет диагностировано, а при необходимости применения антибиотика, его нельзя использовать в течение короткого времени и в совсем малых количествах. К сожалению, это предостережение не помогло.

Уже к 1945 году пенициллин стал доступен повсеместно, активно создавались и другие антибиотики. На протяжении последующих десятилетий они применялись практически бесконтрольно. К примеру, одной из проблем стало самолечение антибиотиками среди населения.

Причем при самостоятельном выборе антибиотика часто предпочтение отдавалось именно препаратам широкого спектра действия. Антибиотики стали также широко применяться в сельском хозяйстве – до 80% всех антибиотиков в мире используют для лечения скота.

Все это ускорило темпы формирования «антибиотикорезистентности» (от английского resist – «сопротивляться») и привело к тому, что многие инфекционные заболевания снова стали неизлечимы.

Легионеллы – патогенные грамотрицательные бактерии

«Все хотят жить, в том числе и микробы, – рассказывает РИА «Новый день» доктор медицинских наук Тамара Перепанова. – Они развивают сопротивляемость. И эта борьба складывается в пользу микроорганизмов.

Они вырабатывают новые штаммы быстрее, чем все фармакологии мира разрабатывают новые препараты. И вот уже антибиотик неэффективен».

К слову, самый первый антибиотик – пенициллин – практически бесполезен сегодня: у бактерий к нему развилась почти полная устойчивость.

В 2017 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) впервые опубликовала список устойчивых к действию антибиотиков «приоритетных патогенов» – 12 видов бактерий, представляющих наибольшую угрозу для здоровья человека.

В их числе – Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacteriaceae, Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Helicobacter pylori, Campylobacter spp., Salmonellae, Neisseria gonorrhoeae, Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Shigella.

За всеми этими названиями – очень серьезные заболевания: сепсис, менингит, пневмония, брюшной тиф, дизентерия и другие.

По данным ВОЗ практически все существующие патогенные для человека бактерии приобретут устойчивость к антибиотикам уже через 10-20 лет. По прогнозам, к 2050 году число жертв бактериальных инфекций возрастет до 10 млн в год.

Кстати, с уверенностью можно констатировать, что для любого жителя нашей страны вероятность подцепить бактериальную инфекцию, устойчивую ко всем основным антибиотикам, сейчас гораздо выше, чем заразиться вирусом из Китая.

Антибиотики и бактериофаги – оружие против одного врага

Сегодня существующие антибиотики в большинстве случаев все еще работают. Но ученые уже назвали борьбу с бактериями «главным вызовом времени». Проблема антимикробной резистентности рассматривается на глобальном уровне, и мировое научное сообщество активно ищет пути ее решения.

Конечно, первый выход из ситуации – это создание новых видов антибиотиков. Но на разработку одного препарата, его клинические испытания и внедрение в массовое производство уходит в среднем 10 лет.

Второй явный минус – это стоимость: создание нового антибиотика обходится в миллиарды долларов.

Поэтому ученые все чаще стали вспоминать «старую» альтернативу антибиотикам – бактериофаги. Как отмечают эксперты отрасли, создание бактериофага обходится в десятки раз дешевле, чем антибиотика. Но главное преимущество фагов – не в стоимости, а в их способности изменяться вслед за бактерией. Кроме того, бактериофаги не имеют побочных эффектов и не нарушают естественную флору организма.

Структура типичного миовируса бактериофага

Тем не менее антибиотики никуда не исчезнут с полок аптек и из арсенала врачей. Как отмечают специалисты, антибиотики и бактериофаги – оружие против одного врага. Только действуют они по-разному.

Антибиотики можно сравнить с тяжелой артиллерией. Они необходимы, когда действовать нужно быстро, и возможные побочные эффекты меркнут перед критическим состоянием пациента.

Бактериофаги – это снайпер, который прицельно уничтожает только один вид бактерий.

Действительно, плюс антибиотиков – отсутствие узкой специализации. Один антибиотик способен лечить довольно широкий круг бактериальных инфекций. Но, как уже отмечалось выше, не обходится без побочных эффектов – от антибиотиков страдают не только инфекционные бактерии, но и полезные бактерии нашей микрофлоры. Поэтому длительное употребление антибиотиков нередко вызывает дисбактериоз.

Бактериофаги обладают узкой специализацией, поэтому для каждой бактерии нужно выделить свой терапевтический фаг. Положительная сторона такой специализации – более «прицельный» удар: ликвидируется только инфекционная бактерия, а полезные не страдают.

Фаготерапия по-русски

Эксперты отмечают, что производство бактериофагов – весьма перспективное направление в фармацевтической промышленности. Кстати, наша страна в производстве бактериофагов исторически занимает ведущие позиции.

Уже в годы Великой Отечественной войны применялась фаготерапия. Особое внимание уделялось разработке бактериофагов против кишечных инфекций – холеры, брюшного тифа, дизентерии и сальмонеллеза.

Всего в военное время для фронта было изготовлено более 200 тыс. литров бактериофагов.

Сегодня в нашей стране развитие производства лекарственных препаратов на основе бактериофагов входит в Стратегию предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации до 2030 года, принятую Правительством РФ.

Единственный в стране производитель препаратов бактериофагов – компания «Микроген» холдинга «Нацимбио» Госкорпорации Ростех. В период с 2017 по 2019 год продажи бактериофагов «Микрогена» выросли более чем на 25% в денежном выражении.

 

Компанией разработаны и выпускаются 19 наименований лекарств на основе бактериофагов против множества известных возбудителей инфекционных заболеваний: дизентерии, брюшного тифа, сальмонеллеза, гнойно-септических и других. Кроме того, разработаны комбинированные препараты, например «Секстафаг» (Пиобактериофаг поливалентный).

Он обладает способностью справиться с бактериями стафилококков, стрептококков (в том числе энтерококков), протея, клебсиелл пневмонии, синегнойной и кишечной палочек.

Данный препарат отличается высокой степенью очистки от бактериальных метаболитов, что позволяет успешно использовать его для лечения новорожденных и детей раннего возраста, а также применять для беременных.

В рамках Стратегии по борьбе с антимикробной резистентностью ученые НПО «Микроген» проводят множество исследований. В настоящий момент предприятие приступило к созданию первого в России Биологического ресурсного центра для углубленного изучения бактериофагов.

«Задача Биологического ресурсного центра – объединить микробные производственные коллекции, собранные на территории России. На данный момент это более 10 тыс. штаммов.

В коллекцию также входят бактериофаги для терапевтических целей.

Это уникальный материал, представляющий собой государственную ценность, на его основе удастся создать новые виды лекарств», – прокомментировал исполнительный директор Госкорпорации Ростех Олег Евтушенко.

Но, пожалуй, самой амбициозной целью нового центра является создание основы для перехода к персонализированной фаготерапии в ближайшие 5-7 лет. Персонально подобранный «коктейль» из бактериофагов может спасти жизнь пациентам, которым уже не помогают антибиотики.

Успехи российских и зарубежных ученых вселяют надежду на то, что проблема антимикробной резистентности в скором времени может быть преодолена.

Тем временем каждый из нас в этой борьбе с «супербактериями» может внести свой маленький вклад – соблюдать правила, которые помогут уберечься от вирусов и бактерий, остановить появление новых опасных инфекций.

Все просто: не забывать о гигиене, вести здоровый образ жизни, вовремя обращаться к врачам и ограничить использование антибиотиков.

Источник: https://rostec.ru/news/bakteriofagi-meditsina-budushchego/

Бактериофаги

Вирус гриппа и бактериофаги

Бактериофаги относятся к одному из многочисленных видов вирусов, которые смогли увидеть благодаря изобретению электронного микроскопа.

Бактериофаги имеют особенное отличие от всех других болезнетворных вирусов известных на сегодняшний день — отличительной особенностью бактериофагов от других вирусов является то, что они для размножения используют исключительно лишь клетки бактерий.

Размножение вируса неизбежно приводит к разрушению оболочки клетки и гибели бактерии. Название бактериофаг буквально обозначает “поедающий бактерии”, но правильнее было бы сказать, что бактерии не поедаются, а разрушаются.

При определенных заболеваниях бактериофаги используются современной медициной для лечения пациентов зараженных бактериальной инфекцией. Этот метод является аналогом приема антибиотиков, но они уничтожают как вредные так и полезные бактерии, населяющие желудочно-кишечный тракт, а бактериофаги уничтожают только определенные болезнетворные бактерии.

Строение бактериофагов

В отличие от вирусов животных и растений бактериофаг имеет более сложное и более впечатляющее строение. Строение некоторых фагов чем-то напоминает строение космического корабля. Генетическая информация данного вируса (это ДНК или РНК) заключена в капсиде – белковой оболочке. Капсид или головка имеет разную форму (шестигранная, овальная, круглая, призматическая).

Как видно из рисунка под головкой расположен воротничок. Еще ниже, под воротничком расположен полый стержень, который заключен в чехол. Чехол похож на пружину и устроен таким образом, что при надобности может сокращаться (сжиматься). Под полым стержнем и чехлом расположена базальтовая пластина шестиугольной формы с короткими выступами (шипами).

Также от базальтовой пластины отходят нитевидные образования (фибриллы).

Размеры бактериофагов бывают разными, хотя их относят к вирусам, которые имеют средние размеры.

Взаимодействие бактериофага с бактериальной клеткой

Большинство бактериофагов имеют сократительный чехол. У таких фагов механизм проникновения в клетку отличается от других вирусов.

Они осаждаются на поверхности бактериальной клетки с помощью отростков (фибрилл) и через шипы выделяется особый фермент – лизоцим, который разрушает мембранную стенку клетки бактерии. После этого чехол сокращается и его внутренний полый стержень как игла проникает в клетку.

Сразу, после проникновения стержня в клетку нуклеиновая кислота (генетическая информация) через отверстие полого стержня впрыскивается в цитоплазму бактериальной клетки. Сам бактериофаг после передачи наследственной информации в отличие от вирусов растений и животных остается вне клетки.

Через 30-40 минут после проникновения нуклеиновой кислоты в цитоплазму клетки  происходит синтез новых 200 фаговых единиц, которые своим присутствием увеличивают внутриклеточное давление и разрушают мембраны клетки.

Среда обитания фагов

В окружающей нас природе там, где есть бактерии, обитают и бактериофаги.

Практически все болезнетворные бактерии человека и животных содержат эти микроорганизмы. Следует также отметить, что бактериофаги присущи и у непатогенных микробах. К таким микробам относят молочнокислые бактерии, азотобактерии, бактерии лучистых грибов (на основе их готовят антибиотики), клубеньковые бактерии.

Классификация бактериофагов

В настоящее время обнаружено и исследовано большинство бактериофагов. Их различают по типу нуклеиновой кислоты, по структурной организации и форме, а также по характеру взаимодействия с клеткой бактерии. По этим признакам их разделили на 13 семейств, более чем на 140 родов.

История открытий бактериофагов

Данные вирусы впервые обнаружил в 1896 году британский бактериолог Эрнст Ханкин. После открытия вирусов, которые имеют свойство разрушать бактерии, бактериофагами заинтересовались ученные во многих странах мира.

Российский ученым Николай Гамалея в 1898 предложил использовать их при лечении ран и различных инфекционных заболеваний. Вплоть до 1940 года в лабораториях всего мира велись интенсивные исследования и практическое применение этих микроорганизмов.

Затем исследования по изучению свойств бактериофагов прекратились и ушли в забытье кроме Советского Союза. На территории Грузии был создан современный институт, который до настоящего времени исследует бактериофаги.

 Мировая медицина на какое-то время утратила интерес к этим вирусам в связи с появлением антибиотиков. Но постепенно процесс исследования и применения бактериофагов во всем мире возобновляется.

Лечение бактериофагами

Антибиотики не всегда эффективно работают, кроме болезнетворных бактерий убивают и полезные, таким образом, разрушая микрофлору кишечника. Многие болезнетворные бактерии адаптировались к действию антибиотиков, выработали устойчивость к их химическому воздействию. Другое дело бактериофаги.

При правильном применении этих микроорганизмов разрушаются только вредные болезнетворные микробы, не нарушается микрофлора кишечника, выздоровление наступает быстро и без каких–либо нежелательных последствий.

 В медицинских учреждениях, после соответствующих анализов, теперь назначают пациентам коктейли содержащие бактериофаги. 

Источник: http://muvrasil.ru/virusy/bakteriofagi

Вирус гриппа и бактериофаги

Вирус гриппа и бактериофаги

Ключевые слова конспекта: неклеточные формы жизни, царство вирусы, фаги (бактериофаги)

Вирусы являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой матерней. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых opганизмов, только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

  1. способность к размножению;
  2. наследственность и изменчивость

Отличия вирусов от клеточных организмов:

  1. не имеют клеточного строения;
  2. не проявляют обмена веществ и энергии (метаболизма);
  3. могут существовать только как внутриклеточные паразиты;
  4. не увеличиваются в размерах (не растут);
  5. имеют особый способ размножения;
  6. имеют только одну нуклеиновую кислоту — либо ДНК, либо РНК.

Вирусы существуют в двух формах:

  • покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются,
  • внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов.

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки капсида. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.

) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов.

Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

https://www.youtube.com/watch?v=IRRWIBFvUVE

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.

Проникновение в клетку

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки.

Вирус подавляет существующие в клетке процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает.

Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы — возбудители заболеваний

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения.

Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Заболевания у животных• Бруцеллез
• Лейкоз
• Ящур
• Инфекционная анемия лошадей
• Рак крови кур
• Чума у свиней и птиц. И другие
Заболевания у растений• Табачная мозаика
• Карликовость
• Желтая сеть
• Пятнистая мозаика
Заболевания у человека• Оспа
• Гепатит
• Энцефалит
• Краснуха
• Бешенство
• Грипп
• Корь
• Полиомиелит
• Паротит (свинка)
• СПИД и др.

Вирус, вызывающий заболевание СПИДом (синдром приобретённого иммунодефицита), поражает клетки крови, обеспечивающие иммунитет организма. В результате больной СПИДом может погибнуть от любой инфекции.

Вирусы СПИДа могут проникнуть в организм человека во время половых сношений, во время инъекций или операций при несоблюдении условий стерилизации.

Профилактика СПИДа заключается в избегании случайных половых связей, использовании презервативов, применении одноразовых шприцев.

Это конспект по теме «НЕКЛЕТОЧНЫЕ. Вирусы и фаги». Выберите дальнейшие действия:

источник

Открытие вирусов

В 1892 году Д.И. Ивановский (см. Рис. 1), изучая мозаичную болезнь табака (см. Рис. 2), установил, что причиной заболевания является некое инфекционное начало, содержащееся в листьях больных растений, которое проходит через фильтр, задерживающий обыкновенные бактерии. Если профильтрованный сок внести в листья здоровых растений, то они также заболевают мозаичной болезнью.

Рис. 2. Мозаичная болезнь табака

В 1898 году независимо от Ивановского аналогичные результаты получил голландский микробиолог М. Бейеринк. Однако он предположил, что мозаичную болезнь табака вызывают не мельчайшие бактерии, а некое жидкое заразное начало, которое он назвал фильтрующим вирусом.

Размеры вирусов определяются нанометрами (20-200 нм), поэтому их изучение началось после открытия электронного микроскопа. В настоящее время описаны вирусы практически всех групп живых организмов.

Строение вирусов

Вирусы – неклеточные формы жизни. Они состоят (см. Рис.

3) из фрагмента генетического материала (РНК или ДНК), составляющего сердцевину вируса, и защитной оболочки, которая называется капсид.

У некоторых вирусов (герпес, грипп) есть дополнительная липопротеидная оболочка – суперкапсид, которая возникает из плазматической мембраны клетки-хозяина.

Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности. Они могут проявлять свойства живого, только попав в клетку-хозяина. Они используют потенциал и энергию этой клетки для создания своих новых вирусных частиц, следовательно, вирусы являются внутриклеточными паразитами.

Размножение вирусов

Обычно вирус связывается с поверхностью клетки-хозяина и проникает внутрь. Каждый вирус ищет своего хозяина, то есть клетки строго определенного вида. Например, вирус – возбудитель гепатита (желтуха) проникает и размножается только в клетках печени, а вирус эпидемического паротита (свинка) – только в клетках околоушных слюнных желез человека.

Проникнув внутрь клетки-хозяина, вирусная ДНК или РНК начинает взаимодействовать с ее генетическим аппаратом таким образом, что клетка начинает синтезировать белки, свойственные вирусу (см. Рис. 4).

Рис. 4. Схема репродукции вируса

В дальнейшем пораженная вирусами клетка может буквально «лопнуть», и из нее выйдет большое число вирусных частиц. Иногда вирусы выделяются из клетки постепенно, по одному, и зараженная клетка живет долго – такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется продуктивным.

При заражении ретровирусом (например, вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)), у которого в качестве генетического материала используется молекула РНК, наблюдается другая картина.

При попадании ретровируса в клетку-хозяина происходит обратная транскрипция. То есть на основе вирусной РНК синтезируется вирусная ДНК, которая встраивается в ДНК человека.

Такой тип взаимодействия вируса с клеткой называется интегративным, а встроенная в состав хромосомы клетки ДНК вируса называется провирусом. Далее провирус реплицируется (удваивается) в составе хромосомы и переходит в геном дочерних клеток.

Однако под влиянием некоторых физических и химических факторов провирус может выщепляться из хромосомы клетки и переходить к продуктивному типу взаимодействия, то есть синтезировать новые вирусные частицы.

При заражении ВИЧ человек чувствует себя здоровым, пока вирусный генетический материал встроен в хромосому человека. Однако при выщеплении этого вирусного генетического материала из клетки она начинает образовывать новые вирусные частицы, вследствие чего развивается смертельное заболевание – синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Вирусы являются возбудителями большого количества заболеваний человека: корь, грипп, оспа, краснуха, энцефалит, свинка, гепатиты, СПИД.

Известен также целый ряд заболеваний растений, вызываемых вирусами, например мозаичная болезнь табака, томатов, огурцов или скручивание листьев картофеля.

Всего описано около 500 видов вирусов, поражающих клетки позвоночных животных, и около 300 вирусов растений. Некоторые вирусы участвуют в злокачественном перерождении клеток и тем самым провоцируют онкологические заболевания.

ДНК- и РНК-содержащие вирусы

В зависимости от содержащегося генетического материала вирусы подразделяются на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.

Одноцепочные РНК-содержащие вирусы подразделяются на:

1. Плюс-нитевые (положительные). Плюс-нить РНК этих вирусов вы­полняет наследственную (геномную) функцию и функцию информационной РНК (иРНК).

Источник: https://campodinamico.ru/virus-grippa-i-bakteriofagi/

Вирусы бактериофаги: строение и описание

Вирус гриппа и бактериофаги

Эта статья, словно доклад по биологии для 5 класса о вирусах бактериофагах, поможет читателю узнать основную информацию о данных внеклеточных формах жизни. Здесь мы рассмотрим их таксономическое расположение, особенности строения и жизнедеятельности, проявлении себя при взаимодействии с бактериями и т. д.

Введение

Всем известно, что универсальным представителем единицы жизни на планете Земля является клетка.

Однако рубеж между девятнадцатым и двадцатым веками стал эпохой, во время которой был открыт целый ряд болезней, поражающих животных, растения и даже грибы.

Анализируя данное явление и учитывая общую информацию о заболеваниях человека, ученые поняли, что существуют организмы, которые могут иметь природу неклеточного характера.

Такие существа имеют чрезвычайно малые размеры, а потому способны проходить сквозь мельчайший фильтр, не задерживаясь при этом там, где даже самая маленькая клетка могла бы остановиться. Это обусловило открытие вирусов.

Общие данные

Прежде чем рассмотреть представителей вирусов – бактериофагов, – ознакомимся с общими сведениями о данном царстве таксономической иерархии.

Вирусная частичка имеет мельчайшие размеры (20-300 нм) и симметричное структурирование. Строится из постоянно повторяющихся компонентов. Все организмы вирусной природы являются фрагментом РНК или ДНК, заключаются в особую оболочку из белка, называемую капсидом.

Они не обладают способностью самостоятельно функционировать и поддерживать жизнедеятельность, находясь вне другой клетки.

Проявление свойств живых существ им присуще лишь после внедрения в другой организм, при этом сам вирус будет использовать ресурсы захваченной им клетки для поддержания стабильности в собственном состоянии.

Из этого следует, что данный домен таксономии представлен в виде паразитической, внутриклеточной формы жизни. Существуют вирусы, захватывающие участки мембран клетки, в которой они развивались и жили. Они образуют вокруг таких мест еще одну оболочку, покрывающую капсид.

Как правило, вирусы образуют связь с поверхностью клетки, в которой они паразитируют. Далее вирус проникает внутрь и начинает поиск конкретной структуры, которую он способен поразить. Например, возбудители гепатита функционируют и обитают лишь в клеточных единицах печени, а паротит старается проникнуть в околоушные железы.

ДНК (РНК), принадлежащая вирусу, попав внутрь клетки-носителя, начинает взаимодействовать с аппаратом генетической наследственности так, что сама клетка начинает неконтролируемый процесс синтеза специфического ряда белков, зашифрованных в нуклеиновой кислоте самого возбудителя болезни. Далее происходит репликация, выполняемая непосредственно уже самой клеткой, и таким образом начинается процесс сборки новой вирусной частички.

Бактериофаг

Кто такие вирусы бактериофаги? Это особая форма жизни на Земле, которая избирательно проникает в клетки бактерий. Размножение чаще всего происходит внутри носителя, а сам процесс приводит к лизису.

Рассматривая строение вирусов на примере бактериофагов, можно заключить, что они состоят из оболочек, образованных белками, и имеют аппарат по воспроизведению наследственности в виде одной цепочки РНК или двух цепей ДНК. Общее значение числа бактериофагов приблизительно соответствует всей численности бактериальных организмов.

Данные вирусы принимают активное участие в химическом обороте веществ и энергии в природе. Обуславливают множество проявлений признаков у бактерий и микробов, развитых или развивающихся в ходе эволюции.

Исследователь бактериологии Ф. Туорт создал описание инфекционного заболевания, которое предложил в статье, выпущенной в 1915 году. Данная болезнь поражала стафилококки и могла проходить сквозь любые фильтры, а также могла транспортироваться из одной колонии клеток в другие.

Микробиолог родом из Канады Ф. Д'Эрелль совершил открытие бактериофагов в сентябре 1917 года. Их обнаружение было сделано независимо от трудов Ф. Туорота.

В 1897 г. Н. Ф. Гамалея стал наблюдателем явления лизиса бактерии, который протекал под воздействием процесса прививки агента.

Вирусы бактерий – бактериофаги-паразиты, играющие огромную роль в процессе патогенеза инфекций. Они заняты обеспечением выздоровления организма многоклеточного типа от многих болезней, и потому образуют специфический тип иммунной системы. Впервые об этом заговорил Д'Эрелль, а позднее развил это в учение.

Данное положение привлекло множество ученых, которые начали исследовать эту область и пытаться найти ответы на такие вопросы, как: какое клеточное строение (кристаллы) имеют бактерии-вирусы бактериофаги? Каковы процессы внутри них, их дальнейшая судьба и развитие? Все это и многое другое привлекло внимание множества исследователей.

Значение

Строение вирусов на примере бактериофага может нам о многом сказать, особенно для взаимодействия с другой информацией, которой располагает о них человек. Например, они являются, предположительно, самой древней формой вирусных частиц. Количественный анализ указывает нам на то, что их популяция имеет более 1030 частиц.

В природе их можно обнаружить там же, где обитают и бактерии, к которым они могут проявлять чувствительность. Так как рассматриваемые организмы определяются по месту обитания, предпочтениями бактерий, которых они поражают, то, следовательно, лизирующие почвенных бактерий (фаги) будут жить в почве. Чем больше в субстрате содержится микроорганизмов, тем больше там и необходимых фагов.

В действительности каждый бактериофаг воплощает в себе одну из основных элементных единиц генетической подвижности. Используя трансдукцию, они обуславливают возникновение новых генов в наследственном материале бактерии.

За секунду может произойти инфицирование около 1024 бактериальных клеток.

Такая форма ответа на вопрос о том, какие вирусы называются бактериофагами, открыто показывает нам способы распределения наследственной информации, происходящие между бактериальными организмами из общей среды обитания.

Особенности строения

Отвечая на вопрос, какое строение имеет вирус бактериофаг, можно заключить, что их можно различать в соответствии с химической структурой, по виду нуклеиновой кислоты (н. к.), морфологическим данным и форме взаимодействия с бактериальными организмами. Величина такого организма может быть в несколько тысяч раз меньше самой микробной клетки.

Типичный представитель фагов образован головкой и хвостом. Длина хвостового отдела может в два-четыре раза превышать величину диаметра головки, в которой, кстати говоря, располагается генетический потенциал, принявший форму цепи ДНК или РНК. Здесь также находится фермент – транскриптаза, погруженный в неактивное состояние и окруженный оболочкой из белков или липопротеинов.

Она обуславливает хранение генома внутри клетки и называется капсидом.

Особенности строения вируса бактериофага определяют его хвостовой отсек как трубку из белков, которая служит продолжением оболочки, составляющей головку. В области хвостового основания располагается АТФаза, регенерирующая энергетические ресурсы, расходуемые на процесс инъекции генетического материала.

Систематические данные

Бактериофаг – это поражающий бактерии вирус. Именно так его классифицирует систематика в таблице иерархического порядка. Присвоение им звания в этой науке было обусловлено обнаружением огромного количества данных организмов.

В настоящее время эти вопросы решает МКТВ (ICTV).

В соответствии с Международными стандартами классификации и распределением таксонов среди вирусов, бактериофаги различают по типу содержащейся в них нуклеиновой кислоты или морфологическим особенностям.

На сегодня можно выделить 20 семейств, среди которых лишь 2 принадлежит к содержащим РНК и 5 с наличием оболочки. Среди ДНК-вирусов лишь у 2 семейств имеется одноцепочечная форма генома.

9 вирусов, содержащих ДНК (геном представляется нам в виде кольцевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты) и другие 9 с линейной фигурой.

9 семейств являются специфичными по отношению к бактериям, а другие 9 – к археям.

Влияние на бактериальную клетку

Вирусы бактериофаги, в зависимости от характера взаимодействия с клеткой бактерии, могут различаться на фаги вирулентного и умеренного типа. Первые способны увеличивать свое количество лишь при помощи литических циклов.

Процессы, при которых происходит взаимодействие вирулентного фага и клетки, состоит из адсорбции на клеточной поверхности, внедрения в клеточную структуру, процессов по биосинтезу элементов фагов и их приведению в функциональное состояние, а также выход бактериофага за пределы хозяина.

Рассмотрим описание вирусов бактериофагов, опираясь на их дальнейшее воздействие в клетке.

Бактерии имеют на своей поверхности особые фагоспецифические структуры, представленные в виде рецепторов, к которым, собственно, и крепится бактериофаг.

Используя хвост, фаг посредством ферментов, содержащихся на его завершении, разрушает оболочку в определенной локации клетки. Далее происходит его сокращение, вследствие которого ДНК вводится внутрь клетки.

«Тело» вируса-бактериофага своей белковой оболочкой остается снаружи.

Инъекция, совершенная фагом, вызывает полное перестроение всех метаболических процессов. Синтез бактериальных белков, а также РНК и ДНК, завершается, а сам бактериофаг начинает процесс транскрибирования благодаря деятельности личного фермента, называемого транскриптазой, который активируется лишь после проникновения в клетку бактерии.

Как ранние, так и поздние цепи информационной РНК синтезируются после поступления их на рибосому клетки-носителя. Там же происходит процесс синтеза таких структур, как нуклеаза, АТФаза, лизоцим, капсид, отросток хвоста и даже ДНК-полимераза.

Процесс репликации протекает в соответствие с полуконсервативным механизмом и осуществляется лишь при наличии полимеразы. Поздние белки образуются после завершения процессов по репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты. После этого начинается финальная стадия цикла, в котором происходит фаговое созревание.

А также может происходить объединение с белковой оболочкой и образование зрелых частичек, готовых к инфицированию.

Циклы жизни

Вне зависимости от строения вируса бактериофага, все они имеют общую характеристику жизненных циклов. В соответствии с умеренностью или вирулентностью оба типа организмов схожи друг с другом в начальных стадиях влияния на клетку с одинаковым циклом:

  • процесс адсорбции фага на особом рецепторе;
  • введение инъекции нуклеиновых кислот в жертву;
  • стартует совместный процесс репликации нуклеиновых кислот, как фага, так и бактерии;
  • процесс клеточного деления;
  • развитие лизогенным или литическим путем.

Умеренный бактериофаг сохраняет режим профага, следует лизогенному пути. Вирулентные представители развиваются в соответствие с литической моделью, в которой имеется ряд последовательных процессов:

  • Направление синтеза нуклеиновых кислот задается ферментами фага, который влияет на аппарат, отвечающий за белковый синтез. Паразит начинает инактивацию РНК и ДНК, принадлежащих хозяину, а дальнейшее ферментативное воздействие вовсе приводит к ее расщеплению. На следующей части процесса происходит «подчинение» клеточного аппарата по белковому синтезу.
  • Фаговая н. к. подвергается репликации и обуславливает направление синтеза новых белковых оболочек. Процесс образования лизоцима находится в подчинении фаговой РНК.
  • Клеточный лизис: разрыв клетки, обусловленный деятельностью лизоцима. Происходит высвобождение огромного числа новых фагов, которые будут инфицировать бактериальные организмы дальше.

Способы эксплуатации

Вирусы бактериофаги находят свое широкое применение в терапии антибактериального типа, которая служит альтернативой антибиотикам. Среди организмов, которые могут быть применимы, чаще всего выделяют: стрептококковых, стафилококковых, клебсиеллезных, коли, протейных, пиобактериофагов, полипротейновых и дизентерийных.

На территории РФ в медицинских целях зарегистрировано и применимо на практике тринадцать медикаментозных веществ, основанных на фагах.

Как правило, такие способы борьбы с инфекциями применяются в том случае, когда традиционная форма лечения не приводит к значительным изменениям, что обуславливается слабой чувствительностью возбудителя к самому антибиотику или полному сопротивлению.

На практике использование бактериофагов приводит к быстрому и качественному достижению желаемого успеха, но для этого необходимо присутствие биологической мембраны, укрытой слоем полисахаридов, сквозь которые антибиотикам проникнуть не удается.

Терапевтический тип применения представителей фагов не находит поддержания на Западе. Однако часто применяется для борьбы с бактериями, вызывающими пищевое отравление. Многолетние опыты по исследованию деятельности бактериофагов показывают нам, что наличие, например, дизентерийного фага в общем пространстве городов и сел обуславливает подвергание пространства профилактическим мерам.

Инженеры-генетики эксплуатируют бактериофагов, как векторы, при помощи которых осуществляется перенос участков ДНК. А также с их участием протекает передача геномной информации между взаимодействующими клетками бактерий.

Источник: https://FB.ru/article/362927/virusyi-bakteriofagi-stroenie-i-opisanie

Конспект по биологии

Вирус гриппа и бактериофаги

Ключевые слова конспекта: неклеточные формы жизни, царство вирусы, фаги (бактериофаги)

Вирусы являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой матерней. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых opганизмов, только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

  1.  способность к размножению;
  2.  наследственность и изменчивость

Отличия вирусов от клеточных организмов:

  1.  не имеют клеточного строения;
  2.  не проявляют обмена веществ и энергии (метаболизма);
  3.  могут существовать только как внутриклеточные паразиты;
  4.  не увеличиваются в размерах (не растут);
  5.  имеют особый способ размножения;
  6. имеют только одну нуклеиновую кислоту — либо ДНК, либо РНК.

Вирусы существуют в двух формах:

  • покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются,
  • внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов.

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки капсида. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.

) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов.

Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

https://www.youtube.com/watch?v=IRRWIBFvUVE

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.

Бактериофаги: полезные вирусы как замена антибиотикам

Вирус гриппа и бактериофаги

Бактериофаги – вирусы, заражающие археи и бактерии, «хищники» микромира. Это многочисленная и эволюционно наиболее древняя группа вирусов на планете, жизнь которых построена на контроле численности микробов и уничтожении стареющих клеток.

Их популяция примерно в 10 раз превышает общую численность бактерий и распространены они везде, где обитают уязвимые для них микроорганизмы – в почве, воде, слизистых оболочках человека и животных. В любой природной экосистеме.

Существа способны сохранять смертоносность и выжидать свою жертву десятилетиями. Было подсчитано, что за 1 секунду бактериофаги способны заразить собой септиллион бактерий.

Как устроен хищный мир микроорганизмов и почему бактериофаги называют вторым иммунитетом человека?

Немного истории

Теорию о возможном существовании в природе естественных врагов бактерий впервые высказал русский микробиолог Николай Гамалея в 1897 году. Однако по-настоящему вирусы микробов были открыты лишь в 1910-х годах.

Николай Фёдорович Гамалея – российский и советский врач, микробиолог и эпидемиолог, почётный член АН СССР, академик АМН СССР. Лауреат Сталинской премии.

В 1915 году английский ученый Фредерик Туорт обнаружил в своей лаборатории загадочные существа, перебившие стафилококки в чашках Петри.

Спустя два года загадочное явление повторилось в лаборатории французско-канадского исследователя Феликса Д’Эрелля.

Д’Эрелль дал название открытому вирусу и выяснил, что бактериофаг – это паразит, который способен уничтожать патогенные бактерии, а затем создавать специфический иммунитет против них.

С тех пор, «хищные» вирусы оказались на переднем крае в войне против инфекционных заболеваний. Ими лечили всё – от воспаления носовых пазух до ожогов и заражения крови. Особых успехов бактериофаги добились в борьбе с дизентерией, брюшным тифом, холерой и различными гнойными инфекциями.

До появления пенициллиновых антибиотиков в 1940-х годах, бактериофаги были главным оружием медиков.

Правда, не обошлось и без недоразумений. До изобретения микроскопа увидеть вирус было невозможно. А потому его биология, специфичность и степень литической активности были неизвестны. В итоге где-то бактериофаги помогали хорошо, а где-то не очень. Это стало причиной, по которой антибиотики почти полностью вытеснили бактериальные вирусы из медицины.

Сегодня интерес к бактериофагам снова возвращается. Оказалось, что в ряде случаев естественные враги микробов даже более эффективны, чем современные антибиотики.

Как фаговые вирусы уничтожают бактерии?

Процесс уничтожения бактерии фагами напоминает сюжет из фильма «Чужие». Вирусы сами размножаться не могут, поэтому они паразитируют на микробах.

Фаг находит клетку микроба, локально растворяет её оболочку и инъецирует свою ДНК. Инъецированная ДНК вызывает полную перестройку метаболизма клетки и, фактически, подчиняет её вирусу.

Адсорбция бактериофагов на поверхности бактериальной клетки.

С этого момента внутри клетки начинают развиваться новые фаги. Спустя 30-60 минут они созревают и разрывают клетку изнутри. Из одной клетки может высвободиться от 50 до 800 дочерних шаговых частиц, которые тут же атакуют соседние клетки.

Существует огромное количество видов бактериофагов, каждый из которых нацелен на определенную популяцию микробов, то есть уничтожает (лизирует) бактерии только одного конкретного типа.

Почему бактериофаги называют вторым иммунитетом?

В здоровом человеческом организме количество разнообразных бактериофагов в 10-30 раз больше, чем бактерий.

Александр Зурабов, генеральный директор научно-производственного центра «Микромир», компания которого производит комплексные средства на основе бактериофагов, пояснил, что вирусы первыми реагируют на дисбиотический процесс (начало активного размножения бактерий). Если фагов достаточно, то они тут же убивают излишки микробов, не позволяя им достичь критической массы.

Собственная иммунная система не успевает включиться в работу, а человек даже не узнает, что был атакован инфекцией. Поэтому ученые часто сравнивают бактериофаги со вторым иммунитетом.

Кроме того, если в организме всё-таки начался инфекционный процесс, фаги будут активно помогать иммунитету бороться с недугом, взяв на себя часть вредоносных микробов.

Бактериофаг ϕpp2 патогенных вибрионов.

Медицинские препараты, включающие в себя фаги определенного типа, работают именно по такому принципу. Они увеличивают концентрацию полезных вирусов, чтобы «союзники» иммунитета получили численное превосходство над бактериями и сократили их популяцию.

При этом не стоит рассматривать бактериальные вирусы в качестве лекарства, подчеркивает Александр Зурабов. Они не призваны уничтожать бактерии все до одного, как это делают, например, антибиотики. Задача фагов в природе – это лишь поддержание сбалансированной численности микробов.

Применяются ли бактериофаги в современной медицине?

В России зарегистрировано и применяются 13 медицинских препаратов на основе фагов.

Бактериофаги используют в качестве альтернативы антибиотикам. Преимущество полезных вирусов в том, что они способны проникать через биологические мембраны клетки, куда антибиотики обычно не попадают. Кроме того, микроб не может приобрести устойчивость к бактериофагам.

Вирусы не нарушают микрофлору, не взаимодействуют с органами и системой организма, не провоцируют аллергическую реакцию, действуют точечно и полностью безвредны. Излишки размножившихся вирусов выводятся из организма естественным путем.

Несмотря на эффективность бактериальных вирусов, полностью заменить собой антибиотики они не могут. Ученые рассматривают фаги, как средство для профилактики, которое можно использовать в сочетании с лекарствами. Это первая линия обороны, «второй иммунитет», который лучше всего укреплять до болезни.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/different_angle/bakteriofagi-poleznye-virusy-kak-zamena-antibiotikam-5ed13dfd26fb4a4c68b6021c

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: