Формирование зрелых частиц.
В процессе сборки вируса из НК и белка принимает участие сама клетка. У более сложных вирусов, которые имеют оболочки, происходит включение в вирусную частицу кроме белков липидных и углеводных компонентов самой клетки.
Пример: Компоненты вируса Герпеса в основном формируется и объединяются в ядре, но при выходе через ядерную оболочку клетки он как бы «одевается» ею. Вторичную оболочку он приобретает, проходя через клеточную мембрану.
Освобождения вирусного потомства.
Выход вирусного потомства из клетки проходит неодинаково у разных вирусов. Так, при входе наружу вирусы Герпеса, полиомелита полностью разрушают пораженную клетку.
Скорость размножения вирусов может быть велика: через несколько минут может образовываться 50-100 вирусных частиц.
В настоящее время вирусы культивируют и в лабораторных условиях, главным образом в курином эмбрионе или однослойной тканевой культуре. В 1955 г. американские учёные Х. Френкель - Конрат и Р. Уильямс произвели реконструкцию табачной вируса мозаики из белка и НК. В СССР реконструирован вирус желтухи дубового шелкопряда. Сейчас реконструируют смешанные вирусы. Белок от штамма А, а НК от штампа В. Изучение вирусов имеет большое практическое значение, так как 2/3 инфекционных заболеваний являются вирусными.
Бактериофаги, морфология, строение, химический состав, размножение и значение
Бактериофаги − это вирусы, поражающие бактерии.
В 1896 г. Н.Ф. Гамалей обработал дистиллированной водой культуру бактерий сибирской язвы и получил вещество, которое при добавлении к свежей культуре этих микроорганизмов растворяло их за 6−12 часов. В 1915 г. американский ученый Туорт описал инфекционную болезнь стафилококков. Он выдвинул гипотезу о фильтрующем вирусе, аналогичном вирусам животных и человека.
В 1917 г. Д. Эрелль (французский ученый), работавший в институте Пастера сделал в печати сообщение об открытии бактериофага. Работая с дезинтерийной палочкой, он обнаружил, что некоторые культуры оказывались стерильными. Этими опытами он доказывал наличие ультравируса бактерий, то есть фага.
Бактериофаги являются наиболее изученными вирусами. Они обнаружены почти у всех бактерий. Фаг состоит из головки 60-100 нм и отростка или хвоста 100-120 нм. Головка имеет кубический тип симметрии и состоит из белковой оболочки (состоящей из ) и заключенной в ней DNK. Отросток состоит из полого стержня, на который нанизан сократительный чехол. На конце стержня имеется базальная пластинка с шипами и нитями (от них зависит адсорбция на клетке хозяина).
Некоторые фаги имеют более простое строение. По своей форме зрелые фаги разделяются на несколько типов:
нитевидные;
гексогональные;
октаэдрические и т.д.
Химический состав:
-50% DNK и 50-60% - белки. DNK большинства фагов двухцепочечная. Однако обнаружены и одноцепочечные DNK и двухцепочечная РНК. DNK фагов отличаются от DNK бактерий наличием 5- оксиметилцитозина.
Белки фагов мало изучены, существенных различий в аминокислотном составе не обнаружено. В концевой части отростка обнаружено наличие лизоцима и аденозинтрифосфатазы, вызывающей сокращение отростка. Бактериофаг может существовать в трех состояниях: профаг, вегетативный фаг и зрелый фаг.
Зрелые фаги существуют вне клетки хозяина, они инертны, не активны и напоминают споры бактерий. После адсорбции часть фаговой частицы проникает во внутрь бактерии и начинает усиленно размножаться. Такая, размножающаяся внутри клетки фаговая частица называется вегетативным фагом. Этот процесс всегда сопровождается гибелью клетки хозяина.
Некоторые фаги после проникновения внутрь бактериальной клетки вступают с ней в «симбиотические» взаимоотношения и могут находиться в клетке неограниченно долгое время. Такое состояние называется профагом, а бактерии в таком состоянии называются лизогенными. Лизогенные бактерии в природе представляют основной резервуар бактериофагов.
Различают фаги умеренные и вирулентные. В «симбиотические» отношения вступают умеренные фаги. Большинство фагов специфичны, однако есть и поливалентные, которые могут поражать и близкородственные бактерии.
Цикл взаимодействия фага с клеткой разделяться на 4 этапа:
адсорбция;
внедрение;
внутриклеточное размножение;
освобождение фага из клетки.
Фаг прикрепляется к клетке хвостовым концом. При этом положительно заряженные аминогруппы фагового белка соединяются с карбоксильными группами белка клеточной стенки. Под действием литического фермента хвостовой части растворяется клеточная стенка, сокращается хвостовой участок и DNK с некоторым количеством белка вливается во внутрь клетки. На поверхности клетки остаются пустые белковые оболочки - тени фагов.
Внутреклеточное размножение начинается с того, что под действием DNK фага изменяется клеточный обмен, начинается синтез фагового материала. Многократно удваиваются нити фаговой DNK . Длительность внутриклеточного размножения от 15 минут до 2 часов. Большое накопление фаговых частиц приводит к разрыву бактериальной клетки и освобождению зрелых фагов.
Значение фагов.
Фаги являются хорошим материалом для изучения наследственности и изменчивости, фаготерапии, фагопрофилактики инфекционных заболеваний, вопросов экспериментальной онкологии.
Приносят вред производствам, основанным на жидкости микроорганизмов (производство вакцин, молочных продуктов, антибиотиков, бактериальных удобрений). Фаги широко применялись во время Великой отечественной войны для лечения газовой гангрены (затем их заменили антибиотиками). На основе специфичности фагов определяют вид бактерий, чистоту водоёмов. Так, наличие в воде фага кишечной палочки сигнализирует о загрязнении источника. С помощью фага можно определить культуру бактерий от больного.
Вирусные болезни растений, животных и человека и их возбудители
Как уже отмечалось, 2/3 инфекционных заболеваний являются вирусными. Пути их распространения различны:
корь, ветрянка, грипп − распространяются путём непосредственного контакта или капельной инфекцией через воздух;
передача мелкими животными − комарами, москитами, клещами, блохами;
Передача через воду − ящур, чума свиней. Бешенство передаётся через слюну больного животного.
Примеры заболеваний.
Оспа - одно из древнейших заболеваний сельскохозяйственных животных и человека. С момента заражения до появления признаков проходит 4-12 дней. Предшественником заболевания является лихорадочное состояние. Болезнь характеризуется появлением оспенных пузырьков. Источники инфекции - больные животные и люди. Вирус оспы устойчив к высыханию, низким температурам, глицерину.
Обычно тяжелой формой оспы болеют овцы. По течению оспа овец стоит ближе к оспе человека. Через 4-12 дней наступает озноб, повышается температура до 42°, начинается гнойное течение у глаз, носа, дыхание затруднено. Далее на бесшерстных местах появляется оспенная сыпь, которая превращается в пузырьки, заполненные жидкостью, кожа вокруг пузырьков отёкшая. Затем содержимое пузырьков становиться гнойным. Пузырьки могут сливаться, или, в случае чёрной оспы, во время высыпания появляются кровоподтёки, кровоизлияние в дыхательные органы, в желудочно-кишечный тракт. Заболевание протекает тяжело, нередко осложняется гангреной участков кожи, иногда с омертвлением частей тела (век, ушей, губ). Вирус содержится в оспенных пузырьках кожи и слизистых оболочках. В зараженных овчарнях вирус сохраняется до 6 месяцев, в шерсти больных овец до 2 месяцев.
Хорошим дезинфицирующим средством является 3% раствор карболовой кислоты, 0, 5 - 1% раствор формалина , 2, 5% раствор H2SO44 или HCl.
Не меньшую опасность хранят в себе вируса чумы свиней, птиц; бешенства, ящура и т.д.
Если в патологических явлениях вызванных бактериями первичными являются воспалительные процессы, то при вирусных заболеваниях первичными изменениями следует считать перерождение клеток, их некробиоз и лизис, а воспаление - вторично.
Вирусные болезни растений также широко распространены. Попав в растение, вирусы могут или вызывать его гибель или распространяться по растению, оставаться в нем длительное время, в результате чего происходит снижение урожайности.
Из плодовых растений наибольший вред причиняется персикам, которые страдают от болезни - желтуха персиков. Вирусы являются причиной гибели огромного количества ценных сортов малины, земляники и особенно картофеля. 10% урожая картофеля гибнет от таких вирусных заболеваний как мозаика и скручивание листьев.
Не меньше потери причиняются табаководству от ВТМ, желтуха свеклы снижает выработку сахара.
Источником заражения служат сами больные растения. Борьба сводится к уничтожению больных растений и выведению устойчивых сортов.
Человек и животные обладают естественным иммунитетом к некоторым вирусам.
Для предупреждения вирусных болезней чаще всего применяют сыворотку вакцин с готовыми антителами. У человека переболевшего оспой остается прочный иммунитет (было установлено, что оспа коровы вызывает у человека легкую картину болезни).
В практике человек впервые познакомился со способами предохранения от инфекционных заболеваний на оспопрививании. Сейчас материалом для прививания оспы используют ослабленный вирус, культивируемый на коровах и телятах.