Какую форму имеют бактериофаги

Опыт применения бактериофагов насчитывает более 60 лет. Для удобства пользователя препараты производятся в различных формах: флаконы, капсулы. Предприятие ведет работы по созданию первого в мире универсального бактериофага вызванных бактериями рода Enterobacter.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения проблем со здоровьем, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - начните с программы похудания. Это быстро, недорого и очень эффективно!


Узнать детали

Вирусы, их строение и функционирование

Мы публикуем текст лекции канд. В целом это более или менее эквивалентные выражения, хотя первое мне нравится больше. Эта удивительная ситуация требует своего объяснения и, конечно же, разрешения - а особенно, если мы учтем, что фаговая терапия бактериальных инфекций, то есть попытки лечить заболевания, вызванные бактериями, с помощью вирусов, которые эти бактерии поражают, исторически является первой технологией специфической антибактериальной терапии.

Первый опыт по фаговой терапии был осуществлен за несколько лет до начала применения первых сульфаниламидных препаратов. На слайде мы с вами видим два портрета людей, которые делят честь открытия бактериофагов. С нашей точки зрения, это одно и то же. С точки зрения тогдашней науки не было должной ясности — или, скажем так, не было называния вещей своими именами и поэтому работа Туорта не имела продолжения, отчасти этому помешала Первая мировая война. Это был канадский микробиолог, однако в то время он работал в институте Пастера в Париже.

Он в этот момент занимался исследованием причин вспышки дизентерии в кавалерийском эскадроне, расквартированном неподалеку от Парижа. Этим термином, кстати, не слишком удачным, мы пользуемся по сей день.

В году выходит его первая публикация по бактериофагам, в году появляется довольно объемная книга, которая была переведена в году на русский язык. У меня есть это очень интересное издание, в котором мы видим уже очень большой объем знаний о биологии этих вирусов, накопленных одним человеком, может быть, с помощью лаборанта, с которым он работал. Тогда такая процедура считалась вполне надежной.

Он лечил, таким образом, дизентерию, некоторые заболевания кур, холеру в Индии и даже несколько случаев чумы. Местами ему сопутствовал значительный успех, он был по-современному мыслящий ученый и ставил довольно аккуратные контроли. Технологии двойного слепого медицинского исследования тогда не существовало, но с точки зрения обычной не медицинской научной практики он выполнял довольно аккуратные исследования.

И под влиянием его работ поднялась большая волна работ по фаговой терапии, которая активно развивалась до х годов, и многие компании начали выпускать коммерческие препараты бактериофагов - так же, как мы это видим и в наши дни. К м годам накопились проблемы, связанные с тем, что результаты фаговой терапии плохо воспроизводились, и с появлением антибиотиков на Западе от нее отказались, а в некоторых других странах, в частности, в Советском Союзе, а также несколько позже эти исследования были начаты в Польше и Чехословакии.

Эта работа продолжалась, продолжается, и по сей день и сейчас есть две страны, где фаги можно купить в аптеке — это Грузия и Россия, и еще есть польский центр, где эти препараты производятся и применяются в лечении как экспериментальная терапия. Для сравнения я привел две чашки. Это один и тот же бактериофаг. Этот является мутантом этого варианта.

Сама по себе морфология этих дырок, так называемых бляшек, может отличаться, но это дает возможность понять две вещи: что, во-первых, этот агент дискретный , то есть имеется какая-то одна частица, которая куда-то попадает, что-то делает с бактериями и размножается. Можно эту бляшку отсюда вырезать и убедиться, что там очень много фага. И второй момент: мы можем их посчитать и с учетом разведений прикинуть, сколько этих частиц было в исходном материале, и таким образом мы можем мерить их концентрацию.

Я сейчас о них расскажу, но, что очень важно к этому моменту, это уже е годы, возникает некая потребность науки разобраться в природе наследственной информации. И Макс Дельбрюк, а также еще несколько ученых правильно решили, что бактериофаг - это некоторый пакет, как мы сейчас бы сказали, содержащий определенную генетическую программу. То есть это выделенная самой природой в отдельном виде какая-то упаковка с генетическим материалом, природу которого можно установить, и, кроме того, эта программа развивается очень мощно, то есть в течение 20 минут бактерия практически останавливает свой собственный обмен веществ и делает внутри себя огромное количество вирусов.

Это не какое-то небольшое изменение свойств, например, есть у нее там жгутики или нет, это кардинальная перестройка всего обмена с очень большими эффектами, которые легко заметить. И люди поняли, что это модель, которая может привести к успеху, и поэтому исследования фагов легли в основу современной молекулярной биологии, и этот мейнстрим фактически отодвинул в сторону все исследования по экологии этих вирусов до довольно недавних лет, хотя очень неплохие зачатки этих исследований мы находим ещё в работе Дереля.

Так развивалась научная мода! Экологию можно было исследовать с полным успехом еще тогда, для этого не было никаких технических препятствий, но научная мода, некие идеи, владеющие довольно небольшой горсткой биологов, работавших в те годы в этой области их было сильно меньше, чем сейчас , определили развитие науки.

Теперь я позволю себе сделать небольшой краткий экскурс в то, как устроен жизненный цикл бактериофагов. Этот мультик сделан несколько грубо, но дает нам различить несколько стадий так называемого литического цикла.

Первая стадия - это прикрепление бактериофага, который узнает определенные молекулы на поверхности клетки. Это так называемый рецептор, он прикрепился и ввел в клетку свой генетический материал. На этом рисунке это был этот самый червячок. Сейчас мультик повторится, и мы это увидим поаккуратнее. На самом деле молекула ДНК, конечно, значительно длиннее бактериофага, но надо понимать, что есть некоторые художественные условности.

Вот он прикрепился, узнал свой рецептор, происходят некие события, различающиеся в зависимости от типа бактериофага, которые в итоге приводят к введению внутрь клетки генетического материала, а сам фаг остается на поверхности. Вот этот материал. Те фаги, которые нас интересуют в контексте терапии, содержат только ДНК в качестве генетического материала, ДНК размножается внутри клетки, синтезируются компоненты фаговых частиц, они собираются - и после этого специальные ферменты разрушают оболочку клетки, и она разлетается на мелкие кусочки, высвобождая фаговое потомство.

Это мы называем литическим циклом. В нем выделяется период от момента адсорбции фага на клетки до момента лизиса клетки, который называется латентным периодом. В этот момент если мы будем смотреть на количество инфекционных центров в культуре, то их число не изменяется, поскольку фаги инфицировали клетку — естественно, каждая инфицированная клетка пока представляет собой одну единую частицу, и размножения мы не видим. Потом проходит время - и довольно резко мы видим взрывообразный выход фага, его сразу становится много, и мы говорим: латентный период кончился.

В пределах этого латентного периода принято говорить еще об эклипс-периоде, это время с момента инфекции, но до того этапа, когда в клетке появятся первые готовые вирусные частицы. Если мы в этот момент клетку бактерии убьем, то фаг погибнет вместе с ней, если мы ее убьем аккуратно хлороформом позже, то уже готовые фаговые частицы смогут выйти, и мы можем увидеть их активность. Вот такая схема событий, так называемый литический цикл и составляет основу размножения бактериофагов. Несколько позже литического цикла был описан вариант, который называется лизогенный цикл , отличающийся тем, что некоторые фаги, так называемые умеренные, могут после введения своей ДНК не размножаться сразу, а в некотором небольшом проценте клеток встраивать свою ДНК в геном бактерии - или не встраивать, она может существовать в цитоплазме отдельной молекулой, плазмидой.

В какой-то момент может произойти индукция профага, то есть под воздействием какого-нибудь события или просто случайно эта ДНК активируется, вырезается из генома и вступает на литический путь. Фаги, умеющие делать такое, называются умеренными фагами, а те, которые размножаются только в литическом цикле, называются вирулентными.

Это не очень удачный термин, но так уж повелось - и поэтому я должен сразу сказать, что в фаговой терапии по современным стандартам принято использовать только вирулентные фаги, использование умеренных фагов крайне нежелательно по ряду причин, и из-за недостатка времени я сейчас не буду на них подробно останавливаться. Среди них, например, иммунность лизогенных бактерий повторному заражению этих же фагов, а также способность многих умеренных фагов приносить в клетки какие-то гены, которые изменяют их свойства, улучшая выживаемость, то есть можно с помощью умеренного фага сделать бактерию еще более патогенной, поэтому умеренные фаги в фаговой терапии запрещены, а все, о чем мы будем говорить, - это фаги вирулентные, которые размножаются только в литическом цикле.

Итак, адсорбировались, ввели в ДНК, сделали фаговые частицы, клетка лизируется через определенное регулируемое фагом время — во и весь литический цикл. Пока шли работы по выяснению работы жизненного цикла, во всяком случае - литического, появились первые электронные микроскопы, фирма Siemens начала их продавать, по-моему, с года, и в начале х появились первые электронные микрофотографии бактериофагов.

Одна из них приведена на рисунке, и дальнейшее развитие этой техники к нашим дням позволило сделать очень подробные реконструкции внешнего вида и молекулярного устройства бактериофагов. Здесь представлены представители трех основных семейств так называемых хвостатых фагов , tailed phages по-английски, которые используются в фаговой терапии. Хвостатые фаги бывают с коротким хвостом, они называются Podoviridae, с длинным хвостом - Siphoviridae и с длинным хвостом, способным к сокращению, которые называются Myoviridae.

Эстетика этих вирусов, похожих на какие-то космические аппараты, вдохновила многих фантазеров-художников, есть небольшая галерея рисунков, к сожалению, здесь слишком много света, чтобы увидеть фоновый рисунок. Кстати, интересно, что эта фотография на недавнем российском конкурсе заняла какое-то место в конкурсе научной иллюстрации, несмотря на то, что в ней допущена грубая ошибка: у этого фага 8 ножек, длинных фибрилл, а их должно быть 6 - это существенная ошибка, поскольку симметрия этих частиц - это очень важный эволюционный момент.

Однако прогресс молекулярной биологии мы пока оставляем за бортом, для это потребуется читать еще одну лекцию, а может, и не одну - чтобы рассказать о том, как все устроено и работает. Остановимся подробнее на экологии фагов. Что же происходит в природе? До самого конца XX века считалось, что в естественных средах фагов немного, но под занавес века, в году, появились исследования, где были применены прямые методы наблюдения, то есть их не пытались выращивать, а просто взяли воду из моря, сконцентрировали ее с помощью специальной центрифуги и посмотрели в электронный микроскоп.

И выяснилось, что подавляющее большинство вирусных частиц, в основном представляли собой бактериофаги, а не вирусы эукариот, очень много. Некоторые из них изображены стрелочками разного размера, а эти штуки — бактерии, и в большинстве образцов воды количество вирусных частиц в раз больше, чем количество бактерий, то есть неожиданно выяснилось, что бактериофаг - это наиболее широко распространенная сущность в природе. Они вносят существенный вклад - и экологи, в первую очередь, специализирующиеся на водных системах, и потом не только водные, обомлели, потому что это было совершенно фундаментальное открытие.

Это говорит о том, что их реконструкция пищевых цепей в морского планктона сделана неверно. Дальше были предложены красивые способы подсчета, когда фагов смотрят не в электронный микроскоп, а в люминесцентный — эти яркие точки - это бактерии, прокрашенные красителем, связывающимся с ДНК, а маленькие точечки — это вирусные частицы, и мы видим, как их много в воде, сконцентрированной с помощью специальной установки ультрафильтрации.

В этом удалось довольно быстро разобраться. Выяснилось, что есть несколько эффектов, которые обеспечивают укрытие для бактериальных клеток, то есть не то чтобы совсем делают их недоступными для фагов, а позволяют уменьшить действие фаговой инфекции на эту бактериальную популяцию. Королем этих укрытий является так называемое численное укрытие или, как говорят по-английски, numerical refuge.

Что это такое? Абсолютные концентрации бактерий и фагов в среде довольно небольшие, тем более что бактерий много разных, фагов много разных, и они подходят к друг к другу достаточно строго.

То есть фаги, специфичные для других бактерий, данную конкретную совершенно не волнуют, она боится только своих собственных фагов, и поскольку их концентрации низки, то вероятность встречи для каждой конкретной клетки невелика. И поэтому клетка успевает спокойно поделиться, и не один раз, пока одна из ее дочерних клеток наконец не будет лизирована фагом. Поэтому фаги время от времени подкармливаются редкими встречами, и бактерии вроде как размножаются.

Если мы представим себе, что бактерия имеет размер примерно с человека, то окажется, что фаг имеет размер где-то с яблоко, тогда миллилитр жидкости будет представлять собой объем среднего размера озера. Как вы понимаете, если мы имеем одну бактерию, одного фага в миллилитре, они могут там жить почти бесконечно, никогда не встречаясь. Это соображение является принципиально важным, многие другие соображения немного изменяют количественные характеристики, влияющие на возможность встречи.

Помимо численного укрытия существует физиологическое. Некоторые бактериальные клетки в силу своего физиологического состояния могут быть невосприимчивы к фаговой инфекции. Обычно это разного рода покоящиеся формы или голодающие клетки. Есть разные степени невосприимчивости, я не буду сейчас на этом подробно останавливаться. Бывает физико-химическое убежище, связанное с тем, что в некоторых средах какие-то факторы среды — например, в рубце жвачных животных было показано, что это таниновые кислоты, - почему-то препятствуют адсорбции бактериофагов.

Наконец, может существовать пространственная изоляция. Скажем, бактерии могут быть укрыты какой-нибудь слизью. Они вообще любят формировать так называемые биопленки, о которых мы еще сегодня вспомним, на границе раздела фаз, например, твердого и жидкого.

Они разрастаются на поверхности воды или на каких-то твердых объектах в воде, выделяют большое количество полисахаридов и в этой массе живут, и фагам туда пролезть тяжело. Опять-таки - не то, чтобы невозможно совсем, но затруднительно. Таким образом все это существует, но из того, что я говорю, из соображения, что ведущим здесь является нумерическое укрытие, все остальное влияет по большей части на коэффициент диффузии или на константу адсорбции.

Из этого следует очень любопытное утверждение, что фаги представляют собой бактерицидных агентов, активность которых в природных условиях зависит от концентрации видовой или штаммовой популяции. Что я имею в виду? Если у нас есть много видов бактерий - представим себе, что все присутствующие в этой комнате являются бактериями и каждая относится к своему виду, - то фаги, присутствующие одновременно, будут довольно мало влиять на каждого из нас, и мы сможем делиться.

Но если кто-то будет делиться слишком успешно и начнет составлять большой процент, то смертность такой популяции от фагов будет выше, чем у остальных, и его будут немедленно придавливать. Но если в силу какого-то успеха какая-то популяция размножается феерически и заполоняет все, то ее может ждать фаговый коллапс, как это иногда бывает при цветении воды, вызванном цианобактериями, тогда она нарастает в таком количестве, что возможен массовый лизис с накоплением огромных количеств фагов.

Получается, что фаги занимаются робингудством на молекулярном уровне, они отнимают органическое вещество у богатых и раздают его бедным - и это не преувеличение, поскольку если бактерию съело простейшее, какая-нибудь амеба или на самом деле жгутиконосцы - активные поедатели бактерий, то она превратит её биомассу в свою энергию, СО 2 и Н 2 О, и другим бактериям от этого ни жарко, ни холодно, а если бактерию лизирует фаг, то большая часть органики, в ней содержащейся, вытечет наружу и станет доступна другим бактериям, то есть получается, что фаги отнимают энергию и вещество от наиболее успешных видов и передают их другим.

Соответственно, чем больше происходит вирусный лизис, тем активнее оно высвобождается - и тем больше разнообразие, поскольку мы придавливаем слишком успешных, позволяя жить остальным, и тем больше общая метаболическая активность, поскольку ускоряется обращение этого вещества.

Лечение бактериофагами

Ссылки для упрощенного доступа Вернуться к основному содержанию Вернутся к главной навигации Вернутся к поиску. Реалии Север. Реалии Фактограф. Искать Искать.

Наука: как бактериофаги защищают продукты питания

Эра антибиотиков подходит к концу. Колоссальный потенциал их воздействия на микробов обесценен человеческим легкомыслием. Это лекарство буквально лежит у нас под ногами. Сенсация пришла, откуда не ждали,— с берегов Антарктиды. Пока российские полярники бурили 4-километровый ледяной панцирь над антарктическим озером Восток, стремясь добраться до древних микроорганизмов, шведские исследователи из Университета Упсалы обнаружили бактерии нового типа в морской воде у берегов полярного континента. На первый взгляд это были бактерии самой обычной кишечной палочки, попавшей в океан, судя по всему, вместе с бытовыми отходами соседней чилийской станции Arturo Prat.

Бактериофаги

Вход Регистрация. Поиск по сайту. Учебные заведения. Проверочные работы. Отправить отзыв. Архив Биология Шпаргалки Вирусы, их строение и функционирование. Перейти к списку задач и тестов по теме "Вирусы, их строение и функционирование". Это внутриклеточные паразиты.

Во второй половине прошлого столетия учеными-микробиологами было открыто большинство бактерий, вызывающих заболевания человека, животных и растений. Были разработаны методы выделения этих бактерий и размножения их на искусственных питательных средах.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Бактериофаги

Бактериофаг уничтожает болезнетворную бактерию

Мы публикуем текст лекции канд. В целом это более или менее эквивалентные выражения, хотя первое мне нравится больше. Эта удивительная ситуация требует своего объяснения и, конечно же, разрешения - а особенно, если мы учтем, что фаговая терапия бактериальных инфекций, то есть попытки лечить заболевания, вызванные бактериями, с помощью вирусов, которые эти бактерии поражают, исторически является первой технологией специфической антибактериальной терапии. Первый опыт по фаговой терапии был осуществлен за несколько лет до начала применения первых сульфаниламидных препаратов.

Морфологические признаки представителей Enterobacteriaceae кишечных бактерий:.

Чаще всего бактериофаги размножаются внутри бактерий и вызывают их лизис. Как правило, бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала одноцепочечной или двуцепочечной нуклеиновой кислоты ДНК или, реже, РНК. Бактериофаги активно участвуют в круговороте химических веществ и энергии, оказывают заметное влияние на эволюцию микробов и бактерий [1]. Английский бактериолог Фредерик Туорт в статье года описал инфекционную болезнь стафилококков , возбудитель которой проходил через фильтры, и его можно было переносить от одной колонии к другой. Это положение привлекло к явлению бактериофагии внимание многих исследователей, которые предполагали найти в фагах важное средство борьбы с наиболее опасными инфекционными болезнями человека и животных. Однако только после изобретения электронного микроскопа удалось увидеть и изучить ультраструктуру фагов. Однако с каждым годом появлялись новые данные, касающиеся морфологии и структуры разнообразных фагов, что обусловило необходимость их морфологической классификации. Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространённую в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов [5] [6].

Комментариев: 2

  1. mussikmari:

    Да, сильно попахивает Трофимом Денисовичем! Если птенца мухоловки-пеструшки кормить гусеницами, из него вырастает кукушка.

  2. milanasal:

    Пан Профессор из знаменитого кабачка 13 стульев объяснял сто своей эрудицией он обязан кроссвордам,а не наоборот