Слайд 2БАКТЕРИОФАГИ
«пожирающий бактерии» (от бактерия + греч. phagos – пожирающий)
вирусы бактерий,
специфически проникающие в бактериальные клетки и поражающие их.
Для обозначения используют:
название
м/о, из которых они выделены: колифаги, стафилофаги,
буквы латинского алфавита
Слайд 5Строение бактериофагов
икосаэдрическая головка,
хвостовой отросток: внутри – полый цилиндрический стержень, сообщающийся
с головкой, а снаружи - чехол отростка, заканчивающийся шестиугольной базальной
пластинкой с шипами, от которых отходят фибриллы (нити),
капсид головки и чехол хвостового отростка бактериофага состоят из полипептидных субъединиц, уложенных по икосаэдрическому (головка) или спиральному (отросток) типу симметрии.
Слайд 7Нуклеиновая кислота фага
Бактериофаги (фаги) содержат ДНК или РНК:
- двунитевые
-
однонитевые
линейные,
-кольцевые.
Большинство – двунитевую ДНК, замкнутую в кольцо
Слайд 8
В состав головки входит:
полипептид, состоящий из аспарагиновой, глутаминовой кислот и
лизина,
- у некоторых – гистоноподобный белок → суперспирализация ДНК.
Слайд 9
В состав сокращающегося чехла входит:
у некоторых фагов входит АТФ
и ионы кальция.
В дистальной части отростка – лизоцим.
Слайд 10Морфологические типы бактериофагов
I тип (нитчатые)
без головки (только отросток)
II тип
без отростка
(только головка)
III тип
головка и отросток, короткий без чехла
IV тип
головка и
отросток, длинный с чехлом, не сократительный
V тип
головка и отросток, длинный с чехлом, сократительный
Слайд 12Классификация бактериофагов по спектру действия
полифаги
поражают несколько видов
монофаги (видовые)
поражают один вид
типовые
фаги
поражают часть вида (фаговар)
Слайд 13Классификация фагов в зависимости от эффекта действия на бактериальную клетку
вирулентные
умеренные
Слайд 14Классификация фагов в зависимости от эффекта действия на бактериальную клетку
вирулентный
фаг
лизис
вирулентный фаг дефектный фаг
общая абортивная
трансдукция
Слайд 15Классификация фагов в зависимости от эффекта действия на бактериальную клетку
умеренный
фаг
лизогения
без изменения фенотипа бактерии
с изменением фенотипа бактерии (фаговая конверсия)
лизис
умеренный
дефектный
специализированная трансдукция
Слайд 16Взаимодействие фагов с бактериями
может происходить:
- по продуктивному типу – вирулентные
фаги→фаговое потомство, бактерии лизируются
- интегративному – умеренные →встраиваются в геном
клетки и сосуществуют с ней,
- абортивному типу →фаговое потомство не образуется, бактерии сохраняют свою жизнедеятельность
Слайд 17Вирулентные бактериофаги
попав в бактерию, реплицируются, формируя 200-300 фаговых частиц, и
вызывают гибель (лизис) бактерии = это продуктивный тип взаимодействия
Слайд 18Взаимодействие вирулентного фага с бактериальной клеткой
адсорбция фага на специальных рецепторах
КС
(на протопластах не происходит)
проникновение НК
(депротеинизация)
репликация фаговой НК и синтез
фаговых белков
сборка фаговых частиц
выход зрелых фагов
лизис бактерии бактерия не погибает
(«взрыв») (некоторые нитчатые фаги)
ПРОДУКТИВНАЯ ИНФЕКЦИЯ
Слайд 19Этапы взаимодействия вирулентного фага с бактериальной клеткой =продуктивный тип взаимодействия
1.
Бактериофаги с сокращающимся чехлом адсорбируются на клеточной стенке с помощью
фибрилл хвостового отростка.
2. Чехол хвостового отростка сокращается, и стержень с помощью ферментов (лизоцима) просверливает оболочку клетки.
3. Через канал стержня бактериофага нуклеиновая кислота инъецируется из головки в бактериальную клетку, а капсид бактериофага остается снаружи бактерии.
Слайд 20Взаимодействие бактериофага с оболочкой клетки
Слайд 21Этапы взаимодействия вирулентного фага с бактериальной клеткой =продуктивный тип взаимодействия
4. Инъецированная внутрь клетки нуклеиновая кислота подавляет биосинтез компонентов клетки,
заставляя ее синтезировать нуклеиновую кислоту и белки бактериофага:
происходит полный распад ДНК бактерии и ее утилизация.
если ДНК бактерии не хватает для образования фаговой ДНК – она синтезируется из компонентов среды.
Слайд 22Этапы взаимодействия вирулентного фага с бактериальной клеткой =продуктивный тип взаимодействия
5.
Образовавшиеся в разных частях клетки компоненты бактериофага собираются в фаговые
частицы путем заполнения фаговой нуклеиновой кислотой пустотелых капсидов головки
6. Сформированная головка соединяется с хвостовой частью, образуя новый фаг.
Затем в результате лизиса клетки бактериофаги выходят из нее.
Слайд 23Взаимодействие умеренного фага с бактериальной клеткой
адсорбция фага на специальных рецепторах
КС
(на протопластах не происходит)
проникновение НК
(депротеинизация)
интеграция фаговой НК в геном
бактерии
профаг
(фаговый репрессор блокирует транскрипцию)
лизогенная культура
Л И З О Г Е Н И З А Ц И Я
в дальнейшем – может
индукция профага
продуктивная инфекция
Слайд 24Взаимодействие умеренного фага с бактериальной клеткой
Умеренные бактериофаги взаимодействуют с бактериями:
- либо по продуктивному,
либо по интегративному типу.
Продуктивный цикл
умеренного фага идет как и у вирулентных фагов, и заканчивается лизисом бактерий.
Слайд 25Взаимодействие умеренного фага с бактериальной клеткой
При интегративном типе ДНК умеренного
фага встраивается в хромосому бактерии:
- приобретает форму кольца,
- интегрируется в
гомологичную область,
- реплицируется синхронно с геномом бактерии, не вызывая ее лизиса (передается при делении бактерии).
Слайд 26Взаимодействие умеренного фага с бактериальной клеткой
ДНК фага, встроенная в хромосому
бактерии, называется профагом,
культура бактерий — лизогенной;
сам процесс – лизогенией
(от греч. lysis – разложение, genea – происхождение).
Слайд 27Взаимодействие умеренного фага с бактериальной клеткой
При лизогении фаги не образуются
в результате “выключения“ фаговых генов репрессором (=низкомолекулярный белок), кодируемым одним
геном фага.
Профаги могут спонтанно или под действием индуцирующих агентов (УФ-лучи, митомицин С и др.) дерепрессироваться, исключаться из хромосомы. Этот процесс заканчивается продукцией фагов (индукция профага) и лизисом бактерий.
Слайд 28Взаимодействие умеренного фага с бактериальной клеткой
Профаг придает бактерии новые свойства,
что получило название фаговой конверсии (лат. conversio – превращение).
Конвертироваться
могут:
морфологические,
культуральные,
биохимические,
антигенные и другие свойства бактерий.
Например, наличие профага в дифтерийной палочке обусловливает ее способность продуцировать дифтерийный экзотоксин.
Слайд 29
Применение фагов
для профилактики,
для лечения инфекций,
в
генной инженерии в качестве векторов для получения рекомбинантной ДНК,
для
диагностики (например, для фаготипирования с целью выявления источника инфекции или внутривидовой идентификации).
Слайд 30Практическое применение бактериофагов
Фагопрофилактика
брюшной тиф
дизентерия
Слайд 31Практическое применение бактериофагов
Фаготерапия
Фаг применяется в том случае, когда антибиотики применять
нельзя,
Чаще всего местно
Слайд 32Практическое применение бактериофагов
Фагодиагностика
Выявление определённого вида бактерий в патологическом материале
реакция нарастания
титра фага
Идентификация чистой культуры
определение вида
фагоиндикация
определение фаговара
фаготипирование
Слайд 33Выделение бактериофага
материал
объект внешней среды
бактериальная культура
бактериальный фильтр
фильтрат
МПБ + чувствительная бактерия
Инкубация 24
час
роста нет – фаг присутствует (очищают фильтрованием)
рост есть – фаг
отсутствует
Слайд 34
Определение активности бактериофагов = фагоиндикация
Качественный метод:
метод «стерильной дорожки»
Количественные методы:
А) Метод
Грациа
Б) Метод Аппельмана
Слайд 35
Определение активности бактериофагов = фагоиндикация
Качественный метод:
На чашку газоном засевают культуру
микроорганизмов, наносят каплю бактериофага и дают ей стечь. Чашки инкубируют
при 37 градусах 24 час и учитывают результат:
там, где стекал бактериофаг, образовалась «стерильная дорожка»
Слайд 36Метод фагоиндикации = «стекающая капля» = «стерильная дорожка»
стекающая капля по
газону засеянной культуры
регистрация роста бактерий в месте стекания капли
рост есть
– -
роста нет – +
«стерильная дорожка»
Слайд 37
Определение активности бактериофагов = фагоиндикация
Количественные методы:
А) Метод Грациа: готовят десятикратные
разведения фага в хлориде натрия от 10-2 до 10-7
Затем
по 0,5 мл из каждого разведения смешивают с таким же объемом бульонной культуры и 4 мл расплавленного и остуженного до 45 град. агара и выливают на чашки Петри.
Когда агар застынет чашки помещают в термостат при 37 градусах на 24 часа и затем учитывают результаты:
-одна фаговая частица образует одно «стерильное пятно»
- Величина, показывающая концентрацию фага называется титром.
Слайд 38Титрование фага по Грациа
МПА + разведение фагосодержащего материала + чувствительная
культура
МПА (подложка)
чашка Петри со средой (в разрезе)
Слайд 40
Определение активности бактериофагов = фагоиндикация
Количественные методы:
Б) Метод Аппельмана: готовят десятикратные
разведения фага в питательном бульоне
от 10-2 до
10-8.
Затем в каждую пробирку добавляют по 0,2мл бульонной культуры и ряды ставят в термостат.
После инкубации в термостате учитывают результаты:
= в положительном случае наблюдается просветление среды.
Разведение в последней пробирке, где произошел полный лизис культуры, называется титром фага.
Слайд 42Фаготипирование бактерий
засев газоном на чашку с питательным агаром изучаемого штамма
чашку
делят на квадратики и на каждый наносят бактериофаг
инкубация
регистрация «стерильных
пятен» («бляшек»)
фаготип (фаговар) = перечень типовых фагов, лизирующих данный вариант
Слайд 45
Определение спектра литического действия фага
Чашку делят на квадратики и на
каждый газоном засевают испытуемые штаммы,
затем на каждый квадратик петлей
или пипеткой наносят каплю фага
после инкубации в термостате в течение 24 час определяют наличие «стерильных пятен».
Количество культур, которые лизирует бактериофаг – спектр его литического действия.
