Вопрос 2. Фаги - определение и терминология

Сокращенно "Фаги"- вирусы бактерий Облигатные паразиты на молекулярном уровне. Нападают на своих хозяев-бактерий. Вне бактериальной клетки - не активны.

Полностью зависят от жизнедеятельности бактерий и существуют за их счет: 1) для репликации генома и образования новых фагов используют белки и ферменты бактерий, 2) высвобождение фагов сопровождается гибелью клеток-хозяев.

История открытия фагов Феликс д’Эррель открыл бактериофаги в 1917 г. Наблюдал опосредованно, изучая лизис бактерий - Изучал возбудителей дизентерии - Выделил чистую культуру Shigella dysenteriae - Наблюдал их исчезновение - Агента, вызвавшего этот эффект назвал бактериофагом - Доказал, что наблюдал лизис бактерий S. dysenteriae фильтрующимся вирусом

Негативные колонии бактериофагов -результат лизиса бактерий.

Визуализация фагов Первый электронный микроскоп изобрели в Германии в 1940 г. братья Руска (один – врач, другой - физик) 1942 г. – впервые увидели фаги. Это событие послужило началом развития вирусологии.

Вопрос 3. Строение фагов

Строение фагов определяет их характер поведения: доставляют НК в клетку-хозяина, сами остаются вне клетки в виде "тени"( пустой головки фага). Головка содержат генетический материал: ДНК или РНК. НК - линейная 2Н, реже 1Н.

Головка - чаще только белковый капсид, реже содержит мембрану от клетки-хозяина Капсид - 2 функции: защитная и адсорбция. Специализированное приспособление для адсорбции - отросток с базальной пластиной (может отсутствовать) Рецепторы (нити) – специфические к определенным бактериям

Вопрос 4. Стратегия поведения фагов

Наличие специфических рецепторов определяет возможность заражения бактериальных клеток. Доставка нуклеиновой кислоты в клетку-хозяина. Пустой капсид фаговой частицы ("тень") остается с внешней стороны бактериальной клетки. Стратегия поведения связана с особенностями строения бактериальной клетки и их клеточной стенки.

Этапы инфекционного процесса

1. Адсорбция к соответствующим бактериальным рецепторам. На поверхности бактерий есть рецепторы (элементы клеточной стенки), соответствующие рецепторам фага. Адсорбция: 1. обратимая (фаг отрывается) и 2. необратимая (плотное присоединение) На этом свойстве основан метод диагностики бактерий – фаготипирование. Имея набор фагов, можно определить их хозяев.

Стадии адсорбции бактериофагов: приземление, прикрепление, сокращение отростка, проникновение отростка, инъекция ДНК.

2. В зависимости от свойств и стратегии поведения фаги делят на 2 группы: 1.Вирулентные фаги – литический цикл 2. Умеренные фаги – лизогенный цикл

Вопрос 5. Жизненный цикл вирулентного фага (литический цикл)

Вызывают реальную инфекцию Разрушение бактериальной клетки (литический процесс): 1. адсорбция 2. проникновение НК в клетку 3. репликация НК 4. синтез новых компонентов фаговых частиц и их сборка (морфопоэз) 5. высвобождение фаговых потомков

Вирулентные фаги реплицируются только в результате литического процесса.

Вопрос 6. Жизненный цикл умеренного фага (лизогенный процесс)

1. Вместо синтеза новых фагов и лизиса бактерии - репликация фаговой НК вместе с геномом клетки-хозяина – лизогения! При лизогении фаг называется профагом

2. Существование в клетке-хозяина в виде профага в: а) свободном состоянии (плазмидоподобном) б) интегрированном состоянии в хромосому клетки-хозяина

3. Интеграция в геном клетки-хозяина происходит: а) в случайных участках, например фаг-μ (фаг-мю) б) в специфических участках, например фаг-λ (фаг-лямбда)

4. Активация профага в лизогенных бактериях 5.Образование новых фаговых частиц и лизис бактериальной клетки

Механизмы торможения литического процесса: В составе генома умеренного фага содержатся гены, ответственные за образование белка-репрессора. Белок-репрессор подавляет активность других генов умеренного фага, что тормозит развитие литического процесса в бактериальной клетке. Именно поэтому умеренные фаги могут долгое время существовать в виде профага в клетке бактерии как плазмида или быть интегрированными в геном клетки-хозяина. Бактерии, содержащие фаг в виде профага, называются лизогенными. В любой момент профаг может активизироваться, что приведет к лизису бактериальной культуры

Индукция литического процесса умеренных фагов:

Лизис может быть запущен: - УФ-облучение - Действие химических веществ (метамицин С) - Изменение температуры - Спонтанный процесс

При этом происходит: 1. Разрушение белка-репрессора 2. индукция репликации фаговой НК 3. образование фаговых частиц - реализация литического процесса