Взаимодействие вируса с клеткой

Опознание вирусом своей клетки. Как правило, проникновению вируса предшествует связывание его с особым белком-рецептором на поверхности клетки.

Адсорбция – прикрепление вириона к поверхности клетки. Связывание осуществляется с помощью специальных белков на поверхности вирусной частицы, которые узнают соответствующий рецептор на поверхности клетки. Как ключ к замку.

Проникновение через мембрану. Участок мембраны, к которому присоединился вирус, погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль, которая затем может сливаться с ядром.

«Раздевание» - освобождение от капсида. Происходит либо на поверхности клетки, либо в результате разрушения капсида ферментами клетки в цитоплазме.

Копирование (редупликация) вирусной нуклеиновой кислоты.

Синтез вирусных белков.

Сборка вирионов в ядре или цитоплазме.

Выход вирионов из клетки. Для некоторых вирусов это происходит путем «взрыва», в результате чего целостность клетки нарушается, и она погибает. Другие вирусы выделяются способом, напоминающим почкование. В этом случае клетки хозяина могут долго сохранять свою жизнеспособность. Вирионы выделяются из клетки с различной скоростью. При некоторых типах инфекции вирионы могут достаточно долго находиться внутри клетки, не разрушая ее.

 

Генетика микроорганизмов

Генетика – наука о наследственности и изменчивости, которая изучает механизмы передачи наследственных признаков от материнской клетки к дочерней из поколения в поколение.

Носителями генетической информации являются нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК. ДНК локализуется в нуклеоиде у прокариот и в ядре у эукариот. Нуклеоид бактерий называют условной бактериальной хромосомой. Вдоль хромосомы в линейном порядке располагаются неоднородные генетические участки - гены. Каждый ген контролирует развитие определенных свойств организма. Совокупность генов, которыми обладает организм, составляет генотип, т.е. наследственные признаки, полученные им от материнской клетки. Сумма признаков, которые имеет генотип, реализованных в конкретных условиях, составляет его фенотип. В зависимости от условий организмы одного генотипа могут образовывать особи с разными фенотипами. Кроме хромосом, в некоторых бактериальных клетках содержатся внехромосомные генетические структуры – плазмиды. Это тоже молекулы ДНК.

Сохранение определенных свойств организма на протяжении ряда поколений называется наследственностью. Под влиянием экологических факторов наследственные признаки могут изменяться. Различают фенотипическую и генотипическую изменчивость.

При фенотипической изменчивости бактерии, образовавшиеся из одной материнской клетки, могут различаться между собой по ферментативной активности, морфологическим признакам, потребности в источниках питания. Фенотип не наследуется. Фенотипические изменения не затрагивают генотипа и могут носить временный характер. К фенотипической изменчивости относятся: физиологическая адаптация – изменение, связанное с приспособлением микроорганизмов к развитию в новых условиях жизни; диссоциация – культуральная изменчивость, модификация – обратимые изменения, легко исчезающие при устранении условий, их вызвавших.

Генотип передается по наследству. Он подвержен изменениям в связи с тем, что генетическая информация, закодированная в ДНК, не стабильна и образуется в результате структурных изменений генов, приводящих к появлению нового признака. Это так называемая генотипическая изменчивость.

Мутация – внезапные, случайные наследственные изменения у микроорганизмов. Эти изменения стойкие, необратимые, передаются по наследству (воздействие лучистой энергии (рентгеновскими, ультрафиолетовыми лучами химических веществ (азотистой кислотой и др.). Кроме мутаций к изменению наследственности приводят рекомбинации – изменение комбинации генов. Рекомбинациипредставляют собой процесс обмена фрагмента ДНК клетки-донора (клетки, передающей свойственный ей признак) с подобным фрагментом ДНК клетки-реципиента (клетки, воспринимающей новое для нее свойство). Рекомбинации осуществляются путем трансформации, конъюгации, трансдукции и фаговой конверсии.

Трансформация – перестройка генотипа клетки-реципиента под влиянием поглощенной из среды свободной ДНК, выделенной из микроорганизма-донора. Ее источником могут быть свежеубитые микроорганизмы.

Конъюгация (спаривание) – передача генетического материала от клетки-донора к клетке-реципиенту путем их непосредственного контакта через цитоплазму.

Трансдукция – перенос генетического материала из одной клетки в другую бактериофагом.

Фаговая конверсия – это изменение свойств клетки (фенотипа), обусловленное заражением клетки фагом.

Экология микроорганизмов

Экология (от греч. oikos — дом, место обитания) микроорганизмов изучает их взаимоотношения друг с другом и с окружающей средой.

Микроорганизмы обитают во всех природных средах и являются обязательными компонентами любой экологической системы и биосферы в целом (в почве, воде, воздухе, на растениях, в организме человека и животных).

Выяснение экологии микроорганизмов служит основой для понимания явлений паразитизма, природно-очаговых и зоонозных заболеваний, а также для разработки противопаразитических мероприятий в борьбе с различными инфекционными болезнями.

Основным положением экологии м/о является концепция о Доминировании микробов:

u м/о – единственные живые обитатели земли в период между 4-5 млрд лет назад

u м/о повсеместно распространены в биосферы

u биомасса м/о преобладает над биомассой Ж и Р

u м/о способны трансформировать любые органические и неорганические вещества и включать химические элементы и энергию в циклы круговорота веществ и энергии

u м/о способны самостоятельно накапливать новую биомассу и осуществлять полные циклы некоторых химических веществ (азот, углерод и т.д.)

Отрасли экологической микробиологии:

u  Аэромикробиология изучает воздушный состав м/о, аэрозоли

u Агромикробиология – удобрения, кругооборот веществ в природе, биологический контроль их деятельности

u Биогеохимия – циклы (кругообороты) веществ в биосфере Земли при учатии живых организмов

u Биоремедиация – лечение объектов окружающей среды при помощи м/о (напр. очистка сточных вод)

u Биотехнология – технологические разработки за счет деятельности м/о

u Качество продуктов питания

u Восстановление ресурсов

Основные понятия:

u Популяция м/о – совокупность особей одного вида, относительно длительно обитающих на определенной территории

u Биотоп – место обитания популяции, характеризующееся относительно однородными условиями

u Биоценоз – совокупность популяций, обитающих в том или ином биотопе

u Биогеоценоз (экосистема) - биоценоз, обитающий в том или ином биотопе

u Биосфера – совокупность всех биогеоценозов

 

  14. Действие физических и химических факторов на микроорганизмы. Дезинфекция, стерилизация, асептика и антисептика

Микроорганизмы находятся в тесной зависимости от условий окружающей среды. Выделяют физические, химические и биологические факторы внешней среды, влияющие на микроорганизмы.

u Физические: температура, влажность, осмотическое давление, гидростатическое давление, лучистая энергия, электричество, ультразвук

u Химические: реакция среды, окислительно-восстановительные условия, питательные и токсические вещества

Температура. По отношению к температурным условиям микроорганизмы разделяют

u Психрофилы (от –10 до +20° С и выше)

u Мезофилы (25 и 40 °С)

u Термофилы:

• Термотолерантные термофилы (35-40 °С)

• Факультативные термофилы (50-65 °С)

• Облигатные термофилы (около 70 °С)

• Экстремальные термофилы (от 60 °С до 110 °С).

Влажность. Важнейшим фактором поддержания жизнеспособности микробной клетки является вода, поскольку именно в растворах протекают все биологические процессы. Вода находится в клетке в свободном или связанном состоянии.