Микрофлора тела. част 2


Дисбактериоз
Состояние эубиоза - динамического равновесия  микрофлоры и организма человека может нарушаться под влиянием факторов окружающей среды: стрессовых воздействий, бесконтрольного применения антимикробных препаратов, лучевой и химиотерапии, характера трудовой деятельности (сидячий или иной), состава и качества пищи, курения и употребления алкоголя. В результате нарушается колонизационная резистентность. Аномально размножившиеся микроорганизмы продуцируют токсичные продукты метаболизма - индол, скатол, аммиак, сероводород. Такое состояние, развивающееся в результате утраты нормальных функций микрофлоры, называется дисбактериозом.
При дисбактериозе происходят изменения количественного и качественного соотношения и состава нормальной микрофлоры организма, главным образом его кишечника, при котором происходит уменьшение количества или исчезновение обычно составляющих ее микроорганизмов и появление в большом количестве редко встречающихся или несвойственных ей микробов, а также изменение сферы их обитания.
Наиболее тяжелые формы дисбактериозов - стафилококковый сепсис, системный кандидоз и псевдомембранозный колит; среди всех форм доминируют поражения микрофлоры кишечника.
Для лечения дисбактериоза используют препараты, содержащие представителей нормальной микрофлоры, например, бифидобактерии (бифидумбактерин), лактобактерии (лактобактерин), бифидобактерии и кишечную палочку (бификол) и др. Необходимо также соблюдение определенной диеты с преобладанием в рационе молочно-растительной пищи. 




ТЕМА: БАКТЕРИОФАГИ – «ПОЖИРАТЕЛИ БКТЕРИЙ»

Английский бактериолог Фредерик Туорд в статье 1915 года описал инфекционную болезнь стафилококков, инфицирующий агент проходил через фильтры, и его можно было переносить от одной колонии к другой.
Независимо от Фредерика Туорта французско-канадский микробиолог Феликс Д’Эрелль 3 сентября 1917 года сообщил об открытии бактериофагов.
Российский микробиолог Николай Фёдорович Гамалея ещё в 1898 году впервые наблюдал явление лизиса бактерий (сибиреязвенной палочки) под влиянием перевиваемого агента.
Бактериофаги (фаги) (от др. греч. φᾰγω — «пожираю») —
вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки.
Бактериофаг состоит из белковой оболочки и генетического материала одноцепочечной или двухцепочечной нуклеиновой кислоты (ДНК или, реже, РНК). Размер частиц приблизительно от 20 до 200 нм.
Ф. Д’Эрелль развил учение о том, что бактериофаги патогенных бактерий, являясь их паразитами, играют большую роль в патогенезе инфекций, обеспечивая выздоровление больного организма, а затем создания специфического иммунитета.
Ф. Д’Эрелль выдвинул предположение, что бактериофаги имеют корпускулярную природу. Однако только после изобретения электронного микроскопа удалось изучить ультраструктуру фагов.


Электронные микрофотографии бактериофагов
Ультраструктура бактериофагов
Бактериофаг (электронная микрофотография)

1 — головка, 2 — хвост, 3 — нуклеиновая кислота, 4 — капсид,
5 — «воротничок», 6 — белковый чехол хвоста, 7 — фибриллы хвоста, 8 — шипы, 9 — базальная пластинка
)
Бактериофаг (рисунок)
Нуклеиновая кислота и капсид вместе составляют нуклеокапсид. Бактериофаги могут иметь икосаэдральный капсид, собранный из множества копий одного или двух специфичных белков. Фаги по форме могут быть сферические, лимоновидные или плеоморфные (имеющие более чем одну форму).
Хвост представляет собой белковую трубку — продолжение белковой оболочки головки, в основании хвоста имеется АТФаза, которая регенерирует энергию для инъекции генетического материала. Существуют также бактериофаги с коротким отростком, не имеющие отростка и нитевидные.
Фаги, как и все вирусы, являются абсолютными внутриклеточными паразитами, у них отсутствуют механизмы для выработки энергии и рибосомы для синтеза белка.
У некоторых фагов в геноме содержится несколько тысяч оснований, тогда как фаг G, самый крупный из фагов, содержит 480 000 пар оснований — вдвое больше среднего значения для бактерий.
Жизненный цикл бактериофагов


Бактериофаги атакуют бактерии (электронные микрофотографии)
Бактериофаги прикрепляются к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки;
Хвост фага с помощью ферментов, находящихся на его конце (в основном лизоцима), локально растворяет оболочку клетки, сокращается и инъецирует содержащуюся в головке ДНК в клетку, белковая оболочка бактериофага остается снаружи;

Прикрепление бактериофага к поверхности бактериальной клетки
(электронная микрофотография)
Инъецированная ДНК фага вызывает полную перестройку метаболизма клетки: прекращается синтез бактериальных ДНК, РНК и белков;
ДНК бактериофага начинает транскрибироваться с помощью собственного фермента транскриптазы, который после попадания в бактериальную клетку активируется;
Происходит синтез сначала ранних, а затем поздних иРНК, которые поступают на рибосомы клетки-хозяина, где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы, нуклеазы) и поздние (белки капсида и хвостового отростка, ферменты лизоцим, АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага;
Репликация ДНК бактериофага происходит по полуконсервативному механизму и осуществляется с участием собственных ДНК-полимераз;
После синтеза поздних белков и завершения репликации ДНК наступает заключительный процесс  — созревание (самосборка) фаговых частиц (соединение фаговой ДНК с белком капсида) и образование зрелых инфекционных фаговых частиц;
Продолжительность этого процесса может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Затем происходит лизис клетки, и освобождаются новые зрелые бактериофаги.

Схема процесса инъекции ДНК бактериофага в бактериальную клетку
Возможны два варианта событий:
Фаг инициирует лизирующий цикл, что приводит к лизису клетки и освобождению новых фагов;
Фаг может инициировать лизогенный цикл, при котором он вместо репликации обратимо взаимодействует с генетической системой клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому или сохраняясь в виде плазмиды.
Таким образом, вирусный геном реплицируется синхронно с ДНК хозяина и делением клетки, а подобное состояние фага называется профагом.
Бактерия, являющаяся профагом, остается лизогенной до тех пор, пока профаг не будет стимулирован на осуществление лизирующего цикла репликации. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией или индукцией профага.
На индукцию фага оказывает сильное воздействие состояние клетки хозяина предшествующее индукции, также как наличие питательных веществ и другие условия, имеющие место в момент индукции.
Скудные условия для роста бактерии способствуют лизогенному пути, тогда как хорошие условия способствуют лизирующей реакции.


Выход зрелых фаговых частиц (рисунок)
Бактериофаги инициирующие лизогению называют умеренными бактериофагами
Бактериофаги инициирующие лизис бактерии называют вирулентными бактериофагами
Умеренные и вирулентные бактериофаги на начальных этапах взаимодействия с бактериальной клеткой имеют одинаковый цикл:
Адсорбция бактериофага на фагоспецифических рецепторах клетки.
Инъекция фаговой нуклеиновой кислоты в клетку хозяина.
Совместная репликация фаговой и бактериальной нуклеиновой кислоты.
Деление клетки.
Далее бактериофаг может развиваться по двум моделям: лизогенный либо литический путь.
Умеренные бактериофаги после деления клетки находятся в состоянии профага (лизогенный путь).
Вирулентные бактериофаги развиваются по литической модели:
Нуклеиновая кислота фага направляет синтез ферментов фага, используя для этого белоксинтезирующий аппарат бактерии. Фаг инактивирует ДНК и РНК хозяина, а ферменты фага совсем расщепляют её; РНК фага «подчиняет» себе клеточный аппарат синтеза белка.
Нуклеиновая кислота фага реплицируется, и направляет синтез новых белков оболочки.
Образуются новые частицы фага в результате спонтанной самосборки белковой оболочки (капсид) вокруг фаговой нуклеиновой кислоты; под контролем РНК фага синтезируется лизоцим.
Лизис клетки: клетка лопается под воздействием лизоцима; высвобождается около 200—1000 новых фагов; фаги инфицируют другие бактерии.
Роль бактериофагов в биосфере

Зрелые бактериофаги(электронная микрофотография)
Бактериофаги представляют собой наиболее многочисленную, широко распространенную в биосфере и, предположительно, наиболее эволюционно древнюю группу вирусов.
Приблизительный размер популяции фагов составляет более 1030 фаговых частиц.
В природных условиях фаги встречаются в местах, где есть чувствительные к ним бактерии.
Чем богаче тот или иной субстрат (почва, выделения человека и животных, вода и т. д.) микроорганизмами, тем в большем количестве в нём встречаются соответствующие фаги.
Фаги, лизирующие клетки всех видов почвенных микроорганизмов, находятся в почвах. Особенно богаты фагами черноземы и почвы, в которые вносились органические удобрения.
Бактериофаги выполняют важную роль в контроле численности микробных популяций, в автолизе стареющих клеток, в переносе бактериальных генов, выступая в качестве векторных «систем».
Бактериофаги представляют собой один из основных подвижных генетических элементов. Посредством трансдукции они привносят в бактериальный геном новые гены.
Подсчитано, что за 1 секунду могут быть инфицированы 1024 бактерий. Это означает, что постоянный перенос генетического материала распределяется между бактериями, обитающими в сходных условиях.
Их сохранению в динамичном балансе среди широкого разнообразия видов бактерий в любой природной экосистеме способствуют следующие свойства:
высокий уровень специализации;
долгосрочное существование;
способность быстро репродуцироваться в соответствующем хозяине;
Многие фаги могут сохранять способность к инфицированию на протяжении десятилетий, если не будут уничтожены экстремальными веществами, либо условиями внешней среды.
Систематика бактериофагов
Большое количество выделенных и изученных бактериофагов определяет необходимость их систематизации.
Классификация вирусов бактерий претерпевала изменения: основывалась на характеристике хозяина вируса, учитывались серологические, морфологические свойства, а затем строение и физико-химический состав вириона.
В настоящее время согласно Международной классификации и номенклатуре вирусов бактериофаги, в зависимости от типа нуклеиновой кислоты разделяют на ДНК - и РНК-содержащие.
По морфологическим характеристикам:
ДНК-содержащие фаги выделены в следующие семейства:
Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae, Lipothrixviridae, Plasmaviridae, Corticoviridae, Fuselloviridae, Tectiviridae, Microviridae, Inoviridae Plectovirus и Inoviridae Inovirus;
РНК-содержащие фаги выделены в следующие семейства: Cystoviridae, Leviviridae.

Применение бактериофагов в медицине

Важным свойством бактериофагов является их специфичность: бактериофаги лизируют культуры определенного вида бактерий. Существуют типовые бактериофаги, лизирующие варианты бактерий внутри вида.
Встречаются поливалентные бактериофаги, которые паразитируют в бактериях разных видов.

Одной из областей использования бактериофагов является антибактериальная терапия, альтернативная приёму антибиотиков. Например, применяются бактериофаги: стрептококковый, стафилококковый, клебсиеллёзный, дизентерийный поливалентный, пиобактериофаг, коли, протейный и колипротейный и другие.






Бактериофаги применяются также в генной инженерии в качестве векторов, переносящих участки ДНК, возможна также естественная передача генов между бактериями посредством некоторых фагов (трансдукция).
Фаговые векторы обычно создают на базе умеренного бактериофага λ, содержащего двухцепочечную линейную молекулу ДНК.
Левое и правое плечи фага имеют все гены, необходимые для литического цикла (репликации, размножения).
Средняя часть генома бактериофага λ (содержит гены, контролирующие лизогению, то есть его интеграцию в ДНК бактериальной клетки) не существенна для его размножения и составляет примерно 25 тысяч пар нуклеотидов.
Данная часть может быть заменена на чужеродный фрагмент ДНК. Такие модифицированные фаги проходят литический цикл, но лизогения не происходит.
Векторы на основе бактериофага λ используют для клонирования фрагментов ДНК эукариот (то есть более крупных генов) размером до 23 т.п.н.
Применение бактериофагов в биологии

Деспирализованная молекула ДНК бактериофага
(электронная микрофотография)
Бактериофаги M13, фаг Т4, T7 и фаг λ используют для изучения белок-белковых, белок-пептидных и ДНК-белковых взаимодействий методом фагового дисплея.
Поскольку размножение бактериофага возможно только в живых клетках бактериофаги могут быть использованы для определения жизнеспособности бактерий. Данное направление имеет большие перспективы, поскольку, одним из основных вопросов при разных биотехнологических процессах является определение жизнеспособности используемых культур. С помощью метода электрооптического анализа клеточных суспензий была показана возможность изучения этапов взаимодействия фаг-микробная клетка.

Бактериофаг (электронная микрофотография)
Выполните задание в тестовой форме
Выберите один правильный ответ
Раздел 1. Микрофлора тела
1. Состояние динамического равновесия нормальной микрофлоры тела и организма называют:
эубиоздисбиоз
дисбактериоз
микробиоценоз2. Состояние, при котором происходят количественные и качественные изменения микрофлоры тела, называют:
эубиоздисбиоздисбактериоз
микробиоценоз3. Некоторые ткани и органы здорового человека свободны от микробов, т.е. являются стерильными:
толстый кишечник
кровь, лимфа, спинномозговая жидкость
верхние отделы дыхательной системы
наружные отделы мочеполовой системы
4. Какие органы и ткани человека в норме стерильны:
полость рта
носоглотка
бронхи, альвеолы
желудок, тонкий кишечник
5. Совокупность микробных видов, характерных для отдельных органов и полостей организма:
симбиоз
эубиоздисбиоз
микробиоценоз6. В толстом кишечнике обитает комплекс бактерий:
лактобактерии, дрожжи, грамотрицательные бактерии
бифидобактерии, клостридии, лактобактерии, анаэробные кокки
бифидобактерии, лактобактерии, энтерококки, кишечная палочка, протей
бактероиды, бифидобактерии, лактобактерии, спирохеты, стафилококки
7. Препятствуют размножению в кишечнике патогенных микробов:
аэробы – кишечная палочка, протей
анаэробы – клостридии, вейлонеллыанаэробы - бифидобактерии, лактобактерии
аэробы – синегнойные палочки, энтеробактерии8. Активными продуцентами витаминов являются микробы микрофлоры тела:
микобактерии, дрожжи, грибы
стрептококки, стафилококки, дифтероидынепатогенные спирохеты, протей, энтерококки
лактобактерии, бифидобактерии, кишечная палочка
9. Наибольшую опасность среди представителей нормальной микрофлоры для человека представляют:
дифтероиды, клостридииэнтерококки, аэрококки
микобактерии, спирохетыпсевдомонада (синегнойная палочка), протей
10. Микробы микрофлоры тела могут послужить причиной патологического процесса. Некоторые штаммы кишечной палочки вызывают:
ангины, бронхиты,
энтероколиты, отиты
менингиты, аппендициты
плевриты, миокардиты
11. Какие лекарственные препараты стабилизируют микрофлору кишечника:
этазол, норсульфазол
колибактерин, бификол
пенициллин, стрептомицин
интерферон, реаферонРаздел 2. Вирусология

12. Микробы не имеют клеточного строения:
грибы
простейшие
бактерии
прионы

13. Заболевание, вызываемое вирусом:
бешенство
возвратный тиф
сибирская язва
газовая гангрена
14. Укажите форму вируса:
извитая
пулевидная
ланцетовидная
ветвящаяся

15. Генетический аппарат вируса:
ядро
ядрышко
молекула ДНК
плазмиды
16. Генетический аппарат вируса:
ядро
молекула РНК
суперкапсидвнехромосомная ДНК
17. Инфекции, вызванные прионами, относят к инфекциям:
1. конформационным
2. бактериальным
3. грибковым
4. протозойным
18. Инфекционные белковые молекулы, возбудители медленных инфекций:
вирусы
бактерии
прионыриккетсии
19. Вирусы – это:
клетки
живые контагии
инфекционные частицы
инфекционные молекулы
20. В состав вирусной частицы входят:
1. капсомеры
2. рибосомы
3. плазмиды
4. клеточная стенка
21. Белковая оболочка вируса называется:
мембрана
капсид
протеин
стенка
22. Дополнительная структура сложноустроенных вирусов:
капсидсуперкапсид
нуклеокапсиднеструктурные белки

23. Один из этапов репродукции вирусов:
цитокинез
конъюгация
самосборка
спорообразование
24. Прикрепление вируса к поверхности поражаемой клетки:
почкование
самосборкавиропексисадсорбция
25. Проникновение вируса внутрь клетки:
почкование
самосборкавиропексис
4. адсорбция

26. Способ репродукции вирусов называется:
деление
почкование
спорообразование
дизъюнктивный способ
27. Вирусы делят на две группы по типу:
капсидасуперкапсидануклеиновой кислоты
взаимодействия с поражаемой клеткой

28. Фаги – вирусы, поражающие:
грибы
бактерии
простейшие
микроводоросли
29. Результатом взаимодействия умеренного бактериофага с бактериальной клеткой является:
лизис
лизогения
увеличение скорости деления клеток
снижение скорости деления клеток
30. Результатом взаимодействия вирулентного бактериофага с бактериальной клеткой является:
лизис
лизогенияувеличение скорости деления клеток
снижение скорости деления клеток
Эталоны ответов
1 3 2 3 4
3 3 4 4 2
2 4 1 2 15.3
2 1 3 3 1
2 2 3 4 3
4 3 2 2 1

Критерий оценки
Количество
правильных ответов Количество
ошибок Процент знаний Балл
30 - 27 0 - 3 100% - 90% « 5 »
26 - 24 4 - 6 89% - 80% « 4 »
23 - 21 7 - 9 79% - 70% « 3 »
Более 10 менее 70% « 2 »
Составитель: Хаустова Лина Ивановна
кандидат биологических наук, преподаватель высшей квалификационной категории ГБОУ СПО « МУ № 8 ДЗМ»
Компьютерная верстка заданий в тестовой форме: Марандыкин Денис Викторович, преподаватель информатики ГБОУ СПО « МУ № 8 ДЗМ»

Приложенные файлы


Добавить комментарий