Вирусы и фаги

Министерство образования  и науки Российской Федерации 
«Южно-Уральский государственный университет» 
Факультет «Торгово-экономический» 
Кафедра «Прикладная биотехнология»

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Микробиология»

Вирусы и фаги.

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил: Альхамова Г.К.

Выполнил: Швыдко М.И.

студентка группы ПТ-350

 

 

 

 

 

Челябинск

2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

1 ВИРУСЫ………………………………………………………………………...4

1.1 Что такое вирусы?.....................................................................................4

1.2 Как произошли вирусы?..........................................................................5

1.3 Варион……………………………………………………………………5

1.4 Развитие вирусов при  помощи хозяина………………………………..7

1.5 Распространение вирусов……………………………………………...10

2 ФАГИ…………………………………………………………………………...14

2.1 Что такое фаги?........................................................................................14

2.2 Строение фаг……………………………………………………………14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….15

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………..16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Это особая группа чрезвычайно  мелких паразитов, способных развиваться  только внутри клеток других организмов — растений, животных, водорослей, грибов, бактерий и актиномицетов, вызывая  болезнь макроорганизма или полную гибель микробных клеток. Иначе их называют ультрамикроскопическими формами, так как их можно видеть только в электронный микроскоп. К вирусам относят паразитов животных и растении, к фагам — паразитов микроорганизмов (альго-, мико-, бактерио- и актинофаги). Вирусы и фаги не имеют клеточного строения, они существуют в виде особых инфекционных частиц — вирионов.

Вирусы были открыты в  конце прошлого века Д. И. Ивановским при исследовании болезни табака — табачной мозаики. Он назвал возбудителей этой болезни фильтрующимся вирусом, так как инфекционные частицы  проходили через бактериальные  фильтры. Вирус табачной мозаики (ВТМ) в 1935 г. был получен в кристаллической  форме У. Стенли. Его вирионы имеют форму многогранника. Вирионы других вирусов различаются формой и размерами. Они бывают палочковидные, нитевидные, сферические, цилиндрические. Каждый вирион состоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки — капсида, который сложен из отдельных единиц — капсомеров. Фаги были описаны позже, чем вирусы (1915, 1917), Ф. Туортом и Ф. д'Эррелем независимо друг от друга. Вирусы прокариот, или бактериофаги, состоят из головки и хвостового отростка, которым они прикрепляются к клетке-хозяину. Через этот отросток в клетку вводится («впрыскивается») фаговая ДНК по типу шприца. Количество вновь синтезированных в одной клетке вирусных частиц («выход фага») может достигать нескольких сотен. На газоне чувствительной к фагу бактерии образуются зоны лизиса — «негативные колонии» (рис. 37). По их числу можно узнать содержание фаговых частиц в почве или другом субстрате, т. е, определить титр фага. 

1 ВИРУСЫ

1.1 Что такое вирусы?

Вирусы очень широко распространены в природе и занимают особое положение на нашей планете. Это неклеточная форма существования, жизненные процессы которой происходят на молекулярном уровне.

Вирусы являются строгими внутриклеточными обитателями человека, животных, растений, грибов, бактерий, насекомых, рыб, птиц, простейших, водорослей, нематод, ракообразных, клещей, земноводных, пресмыкающихся.

Вирусы поражают все существующие на земле животные и растительные организмы и при этом не имеют  собственного (автономного) обмена веществ.

Вирусы не имеют клеточного строения, содержат только одну нуклеиновую  кислоту (ДНК или РНК), могут кристаллизоваться.

Увеличение числа особей связано не с делением вирусов (как  это имеет место среди других микроорганизмов), а с особым способом – репродукцией.

Репродуцируются вирусы только в живых клетках, используя для  этого рибосомы клетки – хозяина  для синтеза собственных белков.

Вместе с тем, вирусы имеют  собственную генетическую информацию, которую они могут передавать своему потомству.

Вирусная нуклеиновая  кислота в инфицированной тканевой клетке содержит информацию для синтеза  вирусоспецифических макромолекул, необходимых для формирования вирусов.

Все перечисленные особенности  ставят вирусы между живой и неживой  материей.

Прошли десятилетия с  момента открытия вирусов, но и до сегодняшнего дня для нас они  остаются загадочными и таинственными. И сегодня, несмотря на решения съездов, симпозиумов, конференций и совещаний, многие продолжают задавать себе вопрос: «Что такое вирусы? Существа это или вещества?»

1.2 Как произошли вирусы?

В настоящее время имеются  три гипотезы происхождения вирусов:

- Вирусы – это потомки  древних доклеточных форм жизни. Они прошли этапы эволюции вместе со своими хозяевами – одно- и многоклеточными организмами. Многие вирусы латентно существуют в организме хозяина в течение всей его жизни.

- Вирусы развились из  патогенных бактерий в результате  обратного эволюционного процесса.

- Вирусы являются компонентами  нормальных клеток, в частности  производными нормальных клеточных  генов, способных к автономному  существованию.

1.3 Варион

Внеклеточная форма существования  вируса называется вирионом.

Вирион – это мельчайшие микроорганизмы, содержащие в своем  составе одну из нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), которая представляет геном этих микроорганизмов.

Нуклеиновая кислота, окруженная белковой оболочкой, составляет инфекционную единицу или вирион. Размеры вирионов различных вирусов варьируют  в широких пределах – от 3 – 7 до 500 нм. Они могут иметь разнообразную  форму: палочковидную, нитевидную, сферическую, кубовидную.

В процессе репродукции синтезируется  нуклеиновая кислота и структурные  белки. Структурные белки образуют капсид, защищающий нуклеиновую кислоту от внешних воздействий, а также способствующий прикреплению вирусной частицы к чувствительной клетке.

Существуют просто и сложно устроенные вирионы.

Морфологию и структуру  вирусов изучают при помощи электронного микроскопа.

При помощи электронной микроскопии  установлено, что простые вирионы  состоят из нуклеиновой кислоты, плотно упакованной в белковую оболочку – капсид, имеющий строго упорядоченную структуру.

По морфологической структуре  нуклеиновая кислота и капсид представляют собой нуклеокапсид, а по химическим свойствам – это нуклеопротеиды.

Многие сложно организованные вирионы имеют еще и внешнюю  оболочку (суперкапсид), в которой содержатся липиды и углеводы клетки хозяина. Суперкапсид – оболочка, окружающая нуклеокапсид, имеется у многих вирусов (миксовирусы, герпесвирусы и др.).

Капсиды вирионов состоят из структурных белковых единиц – капсомеров. Капсомеры располагаются в определенном порядке. В зависимости от порядка расположения капсомеров различают вирусы с тремя типами симметрии: спиральным, кубическим, смешанным.

Капсомеры палочковидных и нитевидных вирионов уложены в виде спирали вокруг оси симметрии. При таком расположении образуется полый канал, внутри которого очень компактно уложена молекула нуклеиновой кислоты вириона.

Капсид сферических вирионов построен из капсомеров, располагающихся на осях многогранников (тетраэдра, икосаэдра и т.д.).

Вирусы с комбинированным  типом симметрии имею нуклеокапсид, который характеризуется кубической симметрий.

Кроме полноценных вир  ионов встречаются дефектные  вирусы и псевдовирионы.

Дефектный вирус – это  вирус, который функционально неполноценный  на некоторых этапах репродукции.

Псевдовирионы – это вирусы, в капсид которых заключена нуклеиновая кислота клетки – хозяина, а не вирусная нуклеиновая кислота.

По данным международного комитета по таксономии вирусов вирусы объединен в 17 семейств, содержащих ДНК и 42 семейства РНК- содержащих вирусов. Их них представители 6 семейств ДНК- содержащих вирусов и 11 семейств РНК- содержащих вирусов являются патогенными для человека и животных.

1.4 Развитие вирусов при  помощи хозяина

Вирусы являются облигатными  внутриклеточными паразитами и не могут  развиваться самостоятельно без  участия метаболических систем клетки – хозяина, ее энергетического и  синтезирующего белок аппарата.

Экологической нишей вирусов  являются живые клетки хозяина. Экологии вирусов присущи многие параметры сходные с экологией более организованных живых существ.

Однако, главная особенность  вирусов – их строгий тканевой тропизм и их строгий внутриклеточный  паразитизм, во многом определяют специфику  взаимодействия этих микроорганизмов  с окружающей средой.

Для вирусов внешней средой является тканевая клетка хозяина и  весь организм хозяина и поэтому  к экологии вирусов непосредственно  имеет отношение состояние самого организма, а опосредовано – внешняя  среда по отношению к макроорганизму, в котором обитает вирус.

Различные типы вирусных инфекций (острая, хроническая, медленная, онкогенная и др.), закрепленные в процессе эволюционного  развития взаимоотношений вир ионов  с клеткой организма хозяина, явились важным фактором, играющим роль в экологии вирусов и обеспечивающим сохранение вида и экологию вирусов  на уровне биоценозов.

Особенностью влияния  среды на вирусы является то, что  вирусы – это облигатные внутриклеточные  организмы, полностью зависящие  от метаболизма клетки – хозяина.

Так, восприимчивость членистоногих  к вирусам зависит от фазы их развития, температуры окружающей среды, наличия  прокормителей и пр.

Один и тот же вид  членистоногих может заражаться несколькими видами вирусов одного семейства, что является свидетельством способности разных видов вирусов  занимать одну экологическую нишу. И наряду с этим один вид вируса может обитать в различных  экологических нишах. Например, вирус  полиомиелита теплокровных животных может  симбиотически существовать в клетках простейших.

В некоторых случаях вирусы, патогенные для человека, способны длительное время пребывать и  даже репродуцироваться в организме  холоднокровных животных. Холоднокровные животные играют определенную роль в  поддержании эндемических очагов некоторых  инфекционных болезней вирусной этиологии. Хранителями патогенных для человека вирусов могут быть ящерицы, лягушки, рыбы, млекопитающие, а переносчиками  вирусов являются клещи, комары, москиты  и другие насекомые.

Роль птиц в распространении  вирусных инфекций связана с их биологическими и экологическими особенностями. Птицы  являются хранителями многих вирусов (энцефалита, гриппа, латентных инфекций и пр.). Кровью птиц питаются кровососущие клещи, комары, мошки, слепни, москиты, клопы, блохи, мокрецы, и другие насекомые. Нападая на человека или на какое – либо животное, инфицированные кровососы вместе со своей слюной передают возбудителя здоровой особи.

Передача вирусов от одного хозяина к другому является основой  любого способа их пространственного  перемещения.

Перемещение вирусов происходит с помощью кровососов, воздуха, воды, продуктов питания, предметов ухода  за больными или вирусоносителями, с помощью игрушек, книг, посуды, твердого и мягкого инвентаря  и пр.

Передача и распространение  вирусов может осуществляться при  вегетативном и половом размножении  растительных и животных организмов (растений, насекомых, птиц, рептилий, млекопитающих  и др.), а также летающими и  ползающими насекомыми (мухи, тараканы, мокрицы, черви, муравьи и пр.). Вирусы распространяются также и при половом контакте людей.

Миграции любых организмов, в том числе и людей, также  способствуют распространению вирусов.

Экологические особенности  вирусных инфекций нередко определяются связями вирусов с млекопитающими.

Сезонные или биологические  циклы некоторых вирусных инфекций нередко обуславливаются перемещением, численностью, степенью контакта, активности специфической и неспецифической  защиты макроорганизма, генетическими особенностями и другими параметрами млекопитающих, наличием переносчиков вирусов, условий среды.

Один и тот же патогенный для человека вирус может сохраняться  в природе как самостоятельный  биологический вид благодаря  многочисленным и сложным путям  циркуляции и репродукции в различных  организмах, иногда даже отстоящих  далеко друг от друга по своей организации.

Патогенные для человека арбовирусы циркулируют и репродуцируются в организмах млекопитающих, птиц, рептилий, земноводных, членистоногих, приспосабливаясь при этом к существованию внутри каждого вида.

Для многих животных (домашних и диких, крупных и мелких) вирусы являются комменсалами, могут обуславливать  латентные инфекции.

Многочисленные и разнообразные  взаимоотношения вирусов с другими  микроорганизмами (бактериями, несовершенными грибами, простейшими, водорослями) и  макроорганизмами (позвоночные животные, травянистые, кустарниковые и древесные растения, амфибии, рептилии, птицы и др.), способ и путь передачи вирусов от одного субъекта к другому оказывают значительное влияние на экологию вирусов.

Неблагоприятной для вирусов  является воздушная среда, и тем не менее она играет существенную роль в экологии вирусов гриппа, кори, паротита, оспы поскольку способствует распространению этих вирусов.

Вирусы, вызывающие кишечные заболевания могут какое – то время существовать в водной среде и вместе с ней попадать в организм здоровой особи.