2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Общая микробиология

Бактериофаги

Бактериофаг (разрушающий бактерии) — это вирусы бактерий, обладающие способностью специфически проникать в бактериальные клетки, репродуцироваться в них и при выходе потомства вызывать в большинстве случаев разрушение (лизис) бактерий.

Головка. В ней содержится генетический материал – одноцепочечная или двухцепочечная 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.

Хвост. Представляет собой белковую трубку

— продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФ-аза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. При помощи стержня бактериофаг впрыскивает в бактерию свою ДНК или РНК. При помощи шипов бактериофаг протыкает стенку нужной бактерии и более плотно к ней прикрепляется.

Отростки. Прикрепление к бактерии.

По механизму действия бактериофаги бывают:

Вирулентные (литические бактериофаги) - проникают в бактерии,

размножаются в них и выходят из бактериальной клетки, вызывая ее лизис.

Умеренные - после проникновения в клетку встраивают свою нуклеиновую кислоту в геном бактерии и не вызывают ее лизиса.

Этапы взаимодействия вирулентного бактериофага с бактериальной клеткой

Адсорбция бактериофага на клеточной стенке бактерий.

Бактериофаги прикрепляются своими жгутиками (фибриллами), шипами или специфическими белками к фагоспецифическим рецепторам на клеточной стенке бактерий. На бактериях без клеточной оболочки фаги не адсорбируются. Адсорбция фага зависит от рН среды, температуры, наличия в среде катионов. Различают обратимую (после адсорбции частицы фага можно отделить от клетки путем энергичного встряхивания) и необратимую фазы абсорбции (частицы фага не отделяются от бактериальной клетки).

29

Проникновение нуклеиновой кислоты фага (инъекция, пенетрация) внутрь бактериальной клетки.

Расщепление клеточной стенки лизоцимом, находящимся в дистальной части отростка. Одновременно в сократительном чехле бактериофага высвобождаются ионы кальция, которые активируют АТФ-азу. В результате происходит сокращение чехла и вталкивание стержня хвостового отростка через цитоплазматическую мембрану внутрь клетки. По каналу стержня ДНК бактериофага впрыскивается в цитоплазму бактериальной клетки. Так как диаметр стержневого канала незначительно превышает диаметр молекулы ДНК, то она попадает в цитоплазму в линейной форме. При этом капсид и отросток остаются вне клетки

Биосинтез компонентов фага внутри бактериальной клетки.

Инъецированная нуклеиновая кислота вызывает перестройку метаболизма бактериальной клетки: прекращается синтез бактериальных нуклеиновых кислот и белков. В эту стадию ДНК бактериофага транскрибируется с помощью собственной транскриптазы. Образующаяся и-РНК поступает на рибосомы клеткихозяина, где синтезируются бактериофаговые белки.

Сборка структурных компонентов и зрелых фаговых частиц.

Вновь синтезированные белки в цитоплазме клетки формируют капсиды, отростки и другие структуры дочерних фаговых частиц. Затем нуклеиновая кислота бактериофагов заполняет пустотелые капсиды головок. Заполненный нуклеиновой кислотой капсид взаимодействует с хвостовой частью и образует зрелую бактериофаговую частицу. Соединение хвоста с головкой происходит только после полной их сборки. После присоединяются отростки.

Выход бактериофаговых частиц из клетки и лизис бактериальной клетки.

Лизогенная культура – культура микробов, несущая в своем геноме профаг (латентная (скрытая) неинфекционная форма умеренного бактериофага или ДНК бактериофага, встроенная в хромосому бактерии).

30

Лизогенная (фаговая) конверсия - изменение свойств бактериальной клетки вследствие заражения её умеренным бактериофагом. (дифтерийная палочка)

Трансдукция - явление переноса генетического материала из одной бактериальной клетки в другую с помощью бактериофагов.

Профаг - латентная (скрытая) неинфекционная форма умеренного бактериофага или ДНК бактериофага, встроенная в хромосому бактерии.

31

Коагулаза - фермент, вызывающий свертывание (коагуляцию) белка (образование сгустка, фибринозной пленки)

Фибринолизин - фермент, лизирующий (растворяющий) фибриновый сгусток.

Лецитиназа - фермент, расщепляющий лецитин, входящий в состав клеточных мембран. Лецитиназу можно выявить на желточном агаре по формированию радужного венчика вокруг колоний Коллагеназа - фермент, разрушающий коллаген мышечных волокон

Нейраминидаза - фермент, расщепляющий сиаловую (нейраминовую) кислоту, входящую в состав поверхностных рецепторов клетки. Муциназа - фермент, разрушающий муцин (слизь).

Протеазы (эластаза, желатиназа) – ферменты, разрушающие белки

3. Токсинообразование – способность патогенных/условно - патогенных микроорганизмов образовывать токсины, которые оказывают негативное действие на организм хозяина.

Сравнительная характеристика микробных токсинов

33

2 фактор: Макроорганизм (человек или животное):

Состояние резистентности – состояние устойчивость макроорганизма к действию патогенных и условно-патогенных микроорганизмов

На развитие инфекционного процесса могут повлиять особенности макроорганизма:

• Индивидуальная восприимчивость, которая зависит от качества, количества возбудителя, входных ворот и общей физиологической реактивности организма

• Видовая восприимчивость

• Пол

• Возраст

• Состояние организма

• Вид образа жизни (наличие/отсутствие вредных привычек, активности)

• Наличие/отсутствие хронических заболеваний

3 фактор: Окружающая среда:

На возникновение инфекционного процесса могут влиять факторы окружающей среды:

Влияние температуры окружающей среды:

Охлаждение понижает устойчивость к патогенным и условнопатогенным микроорганизмам.

Перегревание снижает иммунитет.

Состояние воздуха

Загрязнение воздуха приводит к повышению заболеваний верхних дыхательных путей.

Чистый воздух обеспечивает правильную работу ВДП и иммунитет всего организма.

Солнечное облучение

Умеренное солнечное облучение повышает резистентность макроорганизма к микроорганизмам

Чрезмерное солнечное облучение снижает иммунитет макроорганизма

Ионизирующее/радиационное облучение приводит к снижению иммунитета хозяина

классификации инфекционных заболеваний

По природе этиологического агента:

Бактериальные (дизентерия, дифтерия, туберкулез)

Вирусные (грипп, бешенство, ВИЧ-инфекция)

Грибковые (кандидоз, трихофития)

Протозойные (малярия, лямблиоз)

Прионные (куру, скрепи)

По источнику возбудителя инфекции:

Антропонозные инфекции –инфекции, при которых источник - только человек (дизентерия, дифтерия, гепатит В).

34

Зоонозные инфекции – инфекции, при которых источником служат больные животные (сибирская язва, клещевой энцефалит). Зооантропонозные инфекции – инфекции, при которых источником может быть как человек, так и животное (чума).

Сапронозные инфекции – инфекции, при которых отсутствует источник инфекции, а резервуаром возбудителя являются объекты внешней среды, в частности, почва (для возбудителя столбняка) или вода (для возбудителя легионеллеза).

По числу возбудителей:

Моноинфекция - обусловлена одним возбудителем.

Смешанная инфекция (микст-инфекция, полиинфекция) - обусловлена присутствием нескольких возбудителей.

По локализации в организме:

Местная (очаговая) инфекция - возбудитель локализуется в определенном органе и не распространяется по организму (ангина, фурункул).

Генерализованная инфекция - возбудитель распространяется по организму.

По продолжительности:

Острая – протекают непродолжительное время, их срок исчисляется днями, неделями (чума, натуральная оспа, корь, скарлатина)

Хроническая - протекают в течение нескольких месяцев, лет (бруцеллез, гепатит В, дизентерия).

По повторности:

Вторичная инфекция - присоединение второго возбудителя (постгриппозная бактериальная пневмония)

Реинфекция - повторное заражение тем же возбудителем после выздоровления.

Суперинфекция - заражение на фоне еще текущего инфекционного процесса тем же возбудителем.

Рецидив - возврат заболевания за счет возбудителя, который сохранился в организме после перенесенного заболевания (например, болезнь Брилля - Цинссера – рецидив сыпного тифа).

По формам (источнику) заражения:

Экзогенная инфекция - источник заражения находиться за пределами организма хозяина

Эндогенная инфекция - источник заражения находиться в организме хозяина

По проявлениям:

Манифестные формы - с клиническими проявлениями.

Бессимптомные формы - без клинических проявлений.

35

периоды инфекционного заболевания

Инкубационный период

Период с момента проникновения возбудителя в организм до клинического проявления (неспецифических) симптомов заболевания. Возбудитель локализуется во входных воротах инфекции/в лимфоузлах.

Длительность в среднем составляет 1-3 недели (но может исчисляться часами (грипп, ботулизм), неделями и даже месяцами (бешенство, вирусный гепатит В) и даже годами). Инкубационный период тем короче, чем выше вирулентность и больше доза возбудителя.

Продромальный период (период предвестников)

Начинается с появлением первых неспецифических клинических признаков болезни. Наблюдаются недомогание, головная боль, разбитость, расстройство сна, озноб, снижение аппетита, иногда небольшое повышение температуры тела. Возбудитель проникает в кровь/лимфу, происходит секреция токсинов. Длительность обычно не превышает 2-4 дней.

Период разгара заболевания (развития клинических симптомов, характерных для данного заболевания).

Возбудитель локализуется в тканях, к которым он обладает тропизмом. Продолжительность - от нескольких дней (корь, грипп) до нескольких недель (брюшной тиф, вирусные гепатиты, бруцеллез). Проявляются характерные для данной инфекционной формы симптомы. В этот период можно выделить:

стадию нарастания симптомов

стадию расцвета болезни

стадию угасания симптомов.

Исход заболевания (реконвалесценция, переход в хроническую форму, формирование бактерионосительства, летальный исход).

Длительность периода выздоровления (реконвалесценции) широко варьирует и находится в зависимости от формы болезни, тяжести течения, эффективности терапии и многих других причин. Выздоровление может быть:

полным, когда все нарушенные в результате заболевания функции восстанавливаются

неполным, если сохраняются остаточные явления.

быстрым (кризис)

медленным (лизис).

37

Механизмы и пути передачи возбудителя инфекции

Фекально-оральный - реализуется через:

пищевой (алиментарный), фактор передачи – инфицированная пища

водный, фактор передачи – загрязненная вода

контактно-бытовой, фактор передачи – предметы быта, загрязненные испражнениями больного

Аэрогенный - реализуется следующими путями:

воздушно-капельный (при менингококковой инфекции, время существования аэрозоля – минуты);

воздушно-пылевой путь (при туберкулезе, время существования аэрозоля – более суток).

Контактный - реализуется следующими путями:

прямой контакт (непосредственный контакт) характерен для заболеваний, передающихся половым путем (гонорея, сифилис), для некоторых грибковых заболеваний (микроспория, трихофития);

непрямой контакт - инфицирование происходит опосредованно через предметы и вещи больного

Трансмиссивный - реализуется через укусы насекомых – переносчиков

Парентеральный - реализуется следующими путями:

гемотрансфузионный

инъекционный

инфузионный

Вертикальный - передача возбудителя от матери к плоду (трансплацентарно).

Горизонтальный - механизм передачи, связанный с выходом возбудителя во внешнюю среду.

38