Бактеріофаг, історія вивчення. Структура, класифікація фагів за морфологією. Методи якісного і кількісного визначення бактеріофагів.

Бактеріофаги-особливі представники вірусів, що здатні розмножуватися в клітинах бактерій,актиноміцетів,синьозелених водоростей. Іх дія була відкрита на початку 20 ст. Твортом (1915) і Д'Ерелем(1917). Класифікація за морфологією: 1-ниткоподібні фаги 2-сферичні, 3-сферичні з рудиментом хвостика, 4-з коротким хвостиком, 5-з довгим хвостиком, 6-з довгим хвостиком,що скорочується

Структура і морфологія фагів: більшість фагів складається з головки, комірця і хвостового відростка, що закінчується базальної платівкою, до якої прикріплені фібрили. Зміст головки - це ДНК (іноді РНК). Хвостовий відросток має циліндричний стрижень, оточений скорочувальним чохлом. В оболонку фаговой частинки і відросток входить білок, що з поліамінів: спермін, путресцин, кислоторозчинних пептид.

Для визначення наявності інфекційних бактеріофагів використовують метод Граціа – метод агарових шарів ( матеріал, який містить бактеріофаг, розводять м’ясо-пептонним бульйоном, після цього по 1 мл кожного розведення вносять в 2,5 мл розтопленого 0,7 % м’ясо-пептонного агару, додають 0,1 мл індикаторних мікроорганізмів, ретельно перемішують і виливають у чашки Петрі на поверхню підсушеного щільного 1,5 % м’ясо-пептонного агару. Чашки залишають на 30 хв при кімнатній температурі для застигання агару і поміщають у термостат при температурі 37 °С на добу. У разі наявності бактеріофагів спостерігають появу окремих стерильних плям–―негативних‖ колоній (―бляшок‖) – зон лізису мікроорганізмів).

Одержують бактеріофаги або з лізогенних культур мікроорганізмів, або з навколишнього середовища, заражаючи матеріалом відповідні бактерії ( матеріал центрифугують, для осадження твердих частинок, а надосадову рідину в об’ємі 1 мл вносять у 30 мл м’ясо- пептонного бульйону, який попередньо засіяний 1 мл 6-18-годинної культури бактерій. Через 18-24 год інкубації при температурі 37 °С посів фільтрують через бактеріальний фільтр, розводять у 10-1 , 10-2 , 10-3 , 10-4 разів, додають 0,05-0,1 мл культури мікроорганізмів та інкубують протягом доби при оптимальній температурі. Як контроль використовують культуру бактерій без бактеріофагу. Якщо в матеріалі присутній бактеріофаг, середовище залишається прозорим внаслідок лізису бактерій фагами, в той час як у контрольній пробірці відбувається ріст бактерій (середовище стає мутним).

Форми взаємодії бактеріофагів з бактеріальною клітиною. Вірулентні і помірні фаги. Характеристика продуктивної взаємодії. Лізогенія та фагова конверсія.

Взаємодія бактеріофагів з бактеріями відбувається стадійно:1) адсорбція бактеріофагів на бактеріальній станці 2) бактеріофаг вводить у бактеріальну клітину свою нуклеїнову к-ту (ДНК або РНК 3) ін'єкція нитки ДНК (реалізується «феномен мікрошприца»)

За характером взаємодії бактеріофагів з клітиною-господарем вони поділяються на вірулентні (літичні) та помірні. Вірулентні бактеріофаги викликають продуктивну форму ін'єкції (бактеріофаг активно репродукується у бактерії-господарі). Вихід дозрілих бактеріофагів відбувається шляхом лізису клітини. Лізис здійснюється вільним лізоцимом і викликає загибель бактеріальної клітини. Помірні бактеріофаги індукують редуктивну форму ін'єкції (геном бактеріофага проникає в клітину господаря, однак репродукції фага не відбувається, здійснюється так званий інтегративний механізм взаємодії: геном інтегрується в геном клітини-господаря, стає її складовою частиною. При цьому фаг переходить у стан профага ( профаг - геном бактеріофага, асоційований з бактеріальною хромосомою), а інфікована клітина стає лізогенною).

Лізогенія або лізогенний цикл - складна форма вірусної інфекції, під час якої від моменту зараження до лізису проходить певна кількість поколінь клітини. Лізогенія- один з двох методів вірусного копіювання. Лізогенія характеризується вставкою нуклеїнової кислоти вірусу до хромосоми клітини-господаря таким чином, що існує потенціал передачі отриманого генетичного матеріалу дочірнім клітинам під час поділу клітини. У цьому стані інформація, що міститься у вірусній нуклеїновій кислоті, не екпресується.

Стадії лізогенного циклу: вірусний геном потрапляє з вірусом до клітини-господаря., потім ДНК об'єднується з геномом клітини, ДНК-полімераза клітини реплікує вірус у хромосомі., клітина діліться, а вірусні геноми передаються дочірнім клітинам.

Фагова конверсія- коли під впливом дочірні клітини з вірусом набувають нових ознак і властивостей.

Сучасні погляди на природу і походження вірусів. Місце вірусів у системі живого.

Віруси - збірна група, яка не має спільного предка. В даний час існує кілька гіпотез, що пояснюють походження вірусів. Вважається, що великі ДНК-віруси походять від більш складни внутрішньоклітинних паразитів, які втратили значну частину свого геному. І дійсно, деякі великі ДНК-віруси кодують функціонально надлишкові на перший погляд ферменти, очевидно, що залишилися їм у спадок від складніших форм існування. Слід також зазначити, що деякі вірусні білки не подібні з білками бактерій, архей і еукаріот, що свідчить про порівняно давнє відокремлення цієї групи. Походження деяких РНК-вірусів пов'язують з віроідами.

Положення вірусів у системі живого

Віруси мають генетичні зв'язки з представниками флори і фауни Землі. Згідно з останніми дослідженнями, геном людини більш ніж на 32% складається з інформації, кодованої вірус-подібними елементами. За допомогою вірусів може відбуватися так званий горизонтальний перенос генів (ксенологія), тобто передача генетичної інформації не від батька до сина, а між двома неспорідненими особинами.

Принципи класифікації вірусів. Основні властивості вірусів людини і тварин.

Принципи класифікації вірусів: (1) Тип нуклеїнової кислоти, її структура, стратегія реплікації , (2) Розміри, морфологія, симетрія віріону, число капсомерів, наявність суперкапсиду. (3) Наявність специфічних ферментів, особливо РНК- і ДНК-полімераз, нейрамінідази (4) Чутливість до фізичних і хімічних агентів, особливо ефіру , (5) Імунологічні властивості , (6) Природні механізми передачі , (7) Тропізм до господаря, його тканин і клітин , (8) Патологія, формування включень , (9) Симптоматологія захворювань.

За своїм ступенем небезпеки для людини віруси поділяють на чотири групи: І група - збудники гарячки Ебола, Ласа, Марбурга, Мачупо, натуральної віспи, а також вірус гепатиту В (мавп). ІІ група - арбовіруси, деякі аренавіруси, віруси сказу, віруси гепатиту А і В людини, ВІЛ.  ІІІ група - віруси грипу, поліомієліту, енцефаломіокардиту, вісповакцини. ІV група - аденовіруси, коронавіруси, герпесвіруси, реовіруси, онковіруси.

Головна властивість вірусу – представити   свій геном в клітині-господарі, для того, щоб відбулась його експресія (трансляція і транскрипція)