Вирусы. Взаимодействие вируса с клеткой. Культивирование вирусов. Вирусы бактерий – фаги

1.

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА МИКРОБИОЛОГИИ, ВИРУСОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ
Вирусы.
Взаимодействие вируса с клеткой.
Культивирование вирусов.
Вирусы бактерий – фаги.

2. Вирусы

Это мельчайшие формы жизни,
имеющие неклеточное строение
Облигатные внутриклеточные
паразиты
Являются самой
многочисленной формой жизни на
Земле, образуя отдельное Царство

3.

12 февраля 1892 г.
на заседании
Российской
академии наук
Д.И. Ивановский
сообщил о своем
открытии:
возбудителем
мозаичной болезни
табака является
организм, способный
проходить через
фильтры, которые
задерживают
бактерии.

4.

Термин "вирус"
(яд) был
предложен в
1895 г.
голландским
микробиологом
Ма́ртином
Бе́йеринком
(1851—1931)

5. Уникальные свойства вирусов

Наличие одного типа нуклеиновой
кислоты - ДНК или РНК
Отсутствие автономного обмена
веществ. Вирусы не имеют
собственного биосинтетического и
энергетического аппарата
Дизъюнктивная (разобщенная)
репродукция

6.

Строение вирусов

7. Размеры вирусов

Размеры вирусов измеряются в
миллимикронах (нанометрах)
– 10-9 м
Размер самых мелких вирусов
– 20 нм
Самый крупный вирус натуральной
оспы имеет размер - 450 нм

8. Форма вириона

шаровидная
палочковидная

9. Форма вириона

овальная
нитевидная

10. Форма вириона

пулевидная
форма сперматозоида

11. Строение безоболочечных (просто устроенных) вирусов

Капсид
Нуклеиновая кислота

12. Строение оболочечных (сложноустроенных) вирусов

Суперкапсид
(пеплос)
Матрикс
Капсид
НК

13. Геном РНК-содержащих вирусов

Среди РНК- содержащих вирусов
различают:
вирусы с положительным геномом
(плюс-нить РНК). РНК этих вирусов
выполняет наследственную функцию и
функцию информационной РНК.
вирусы с отрицательным геномом
(минус-нить РНК). РНК этих вирусов
выполняет только наследственную
функцию.

14. Капсид

Капсид – белковая оболочка,
построенная из повторяющихся
субъединиц – капсомеров
Капсомеры уложены вокруг
нуклеиновой кислоты в определенной
порядке, образуя симметричные
структуры

15. Кубический тип симметрии

Капсомеры уложены вокруг НК в виде
20-гранника - икосаэдра

16. Спиральный тип симметрии

(вирус Табачной мозаики)
Капсомеры уложены вокруг НК в виде
винтовой структуры

17. Смешанный или сложный тип симметрии

(Бактериофаги)

18. Вирусные белки

Структурные - входят в
состав вириона
Неструктурные - образуются
в процессе репродукции, но
не включаются в вирион

19. Структурные вирусные белки

белки капсида
белки суперкапсида
ферменты

20. Неструктурные вирусные белки

ферменты репликации (ДНКи РНК-полимеразы)
вирусные протеазы
белки – регуляторы скорости
репликации

21. Функции вирусных белков

Защитная
Антигенная
Рецепторная
Морфопоэтическая
Регуляторная
Ферментативная

22. Классификация вирусов

Тип нуклеиновой кислоты - ДНК или
РНК
Строение НК и стратегия генома
Размер, тип симметрии капсида
Наличие суперкапсида
Патогенность, тропность и способ
передачи
Экология - класс поражаемых хозяев

23. Классификация вирусов

Семейства
Подсемейства
Роды
Типы (что соответствует виду)
Вирус иммунодефицита человека
Семейство - Retroviridae
Подсемейство - Lentivirinae
Род – HIV (ВИЧ)
Вид - HIV-I (ВИЧ-1)

24. Классификация вирусов по Балтимору

Способ классификации вирусов в
группы в зависимости от типа
геномной нуклеиновой кислоты (ДНК,
РНК, одноцепочечная, двуцепочечная)
и способа её репликации.
Предложена американским учёным
Дэвидом Балтимором в 1971 году.

25.

Дэвид Балтимор
(родился 7 марта
1938 года) американский
биолог, лауреат
Нобелевской
премии по
физиологии и
медицине 1975
года

26. Классификация вирусов по Балтимору

Группа I: двухцепочечные ДНК-вирусы.
Группа II: вирусы с одноцепочечной ДНК.
Группа III: двухцепочечные РНК-вирусы.
Группа IV: вирусы с одноцепочечной РНК с положительным
смыслом.
Группа V: вирусы с одноцепочечной РНК с отрицательным
смыслом.
Группа VI: одноцепочечные РНК-вирусы с промежуточным
звеном ДНК в их жизненном цикле.
Группа VII: двухцепочечные ДНК-вирусы с промежуточной
РНК в их жизненном цикле.

27.

Репродукция вирусов

28. Цикл репродукции вирусов

Специфическая адсорбция вируса на
рецепторах клеточной мембраны
Проникновение в цитоплазму (пенетрация)
Дезинтеграция вириона, освобождение НК
(депротеинизация, раздевание)
Репликация вирусных нуклеиновых кислот
Синтез вирусных белков
Сборка вирионов
Выход вирусного потомства из клетки

29. Выход из клетки

Деструкция клетки (литический
тип репродукции) – вирус
полиомиелита
Путем почкования через
мембрану без деструкции клетки
(нелитический тип репродукции)
- вирус гепатита В

30. Стадия интеграции

У некоторых вирусов в цикле
репродукции имеется стадия
интеграции (встраивания) вирусного
генома в геном клетки хозяина (ВИЧ).
Интегрированная в клеточный геном
вирусная НК называется провирусом

31.

Нуклеиновые кислоты других
вирусов ( вирусов герпеса ) могут
длительное время находиться в
цитоплазме инфицированных
клеток в виде автономной
структуры, напоминающей
плазмиду.

32. Культивирование вирусов

Путем заражения лабораторных
животных
Путем заражения куриных эмбрионов
Путем заражения клеточных культур,
которые получают из нормальных или
трансформированных клеток человека и
животных

33. куриные эмбрионы

34. Виды клеточных культур

Первичные
Полуперевиваемые
Перевиваемые

35. Первичные клеточные культуры

Получают методом
трипсинизации тканей (в
основном,
эмбриональных)
Пример – фибробласты
эмбриона человека (ФЭЧ)

36. Первичная культура (ФЭЧ)

37. Полуперививаемые (диплоидные) культуры

Получают из первичных путем
последовательных пересевов
(пассажей)
Полуперевиваемые культуры
погибают после 50-60 пересевов

38. Пассаж клеточных культур

39. Перевиваемые культуры

Получают из опухолевых
(трансформированных) клеток
Сохраняют жизнеспособность в
процессе неограниченного числа
пересевов (пассажей)
Примеры:
Культура клеток рака шейки матки – НеLa
Культура клеток рака гортани – Нер-2

40. Перевиваемые клетки

Hep-2
HeLa

41. Монослой клеточных культур

42. Монослой пораженных вирусом клеток

Цитопатическое действие вируса
(ЦПД)

43.

Вирусы бактерий бактериофаги

44.

Бактериофагами «пожирателями бактерий»
назвал в 1917 году французский
,
ученый Феликс Д Эрелль
вирусы, паразитирующие на
бактериях за их способность
вызывать лизис зараженной
бактериальной клетки

45.

Французский
ученый
Felix d’Herelle
(1873 – 1949)

46. негативные колонии бактериофага

47.

Размножение фагов в бактериальных
культурах, засеянных сплошным
«газоном» на твёрдых средах,
сопровождается лизисом бактерий и
образованием зон просветления —
«стерильных пятен», «негативных
колоний бактериофага». У разных
фагов они имеют строго определённые
размеры и форму. При заражении
бульонных культур - наблюдают
просветление среды.

48. Бактериофаги

Выделяют:
ДНК-содержащие и РНК-содержащие фаги
По строению:
фаги нитевидные
фаги с аналогом отростка
фаги с коротким отростком
фаги с несокращающимся чехлом
фаги с сокращающимся чехлом отростка,
заканчивающимся базальной пластиной

49.

50.

головка
воротничок
чехол
базальная пластина
хвостовая фибрилла

51.

52. Взаимодействие бактериофага с бактериальной клеткой

Адсорбция
Внедрение вирусной ДНК (инъекция
фага). Вирусная ДНК впрыскивается в
цитоплазму.
Репродукция фага. Происходит в 3
этапа: синтез фаговых белков, затем
репликация нуклеиновых кислот,
сборка фага.
Выход дочерних популяций фага - до
200 из одной клетки.
Клетка хозяина лизируется.

53.

54.

55. Вирулентные и умеренные бактериофаги

Вирулентные – имеют непрерывный
литический цикл репродукции (30 мин.)
Умеренные – имеют в цикле репродукции
стадию интеграции – встраивания
фаговой ДНК в бактериальный геном
Встроенная фаговая ДНК называется
профагом
Явление встраивания ДНК умеренного
фага в геном бактерии называется
лизогенией

56. Умеренные бактериофаги

В неактивной стадии профага
бактериальная клетка сохраняет
жизнеспособность и все потомство
зараженной клетки содержит профаг
Такая зараженная умеренным фагом
культура называется лизогенной
В результате активации профага
происходит синтез новых фаговых
частиц (взрыв репродукции) и
бактериальная клетка погибает

57. Лизогенная конверсия

Некоторые умеренные бактериофаги
имеют гены, кодирующие сильные
токсины
В результате заражения такими фагами
непатогенная культура бактерий
становится патогенной (токсигенной)
Это явление называется лизогенная
конверсия
Пример – дифтерийная палочка.
Заболевание вызывают только
лизогенные штаммы

58.

59. Практическое применение бактериофагов

Диагностика - фаготипирование
бактериальных культур
Эпидемиологические наблюдения –
определение количества бактериофагов в
водоемах позволяет оценить присутствие
патогенных бактерий
Применение с лечебной и профилактической
целью.
Применяют дизентерийные,
сальмонеллезные, стафилококковые,
холерные бактериофаги

60. Фаготипирование

это метод дифференциации бактерий
при помощи бактериофагов.
Наибольшее значение фаготипирование
имеет для совершенствования
эпидемиологического анализа и
диагностики инфекционных
заболеваний

61. Фаготипирование

62.

63.

64. Способы применения

Бактериофаг применяется различными
способами, в зависимости от локализации
инфекционного процесса в организме:
Орошение поверхности слизистых оболочек
или кожи.
Вдыхание аэрозоля раствора для терапии
воспаления верхних и нижних дыхательных
путей.
Прием внутрь (пероральный прием) раствора
бактериофага в случае наличия
инфекционного процесса в верхних отделах
пищеварительного тракта.

65. Дома

Генетика микроорганизмов
и генная инженерия

66.

Генетический аппарат бактерий:
бактериальная хромосома и плазмиды
Островки патогенности
Мобильные генетические элементы.
Механизмы горизонтального переноса
генетического материала между
бактериальными клетками
Гомологичные и сайт-специфичные
рекомбинации
Механизмы возникновения и типы
мутаций

67.

Особенности организации и
изменчивость генома вирусов
Частота возникновения мутаций и
селекция мутантных микроорганизмов
Основные этапы при создании генноинженерных организмов
Применение генной инженерии в
медицине
Генетическая изменчивость вирусов.
Частота мутаций ДНК- и РНКсодержащих вирусов. Вирусные
квазивиды