Билет№19
Строение генома бактерий. Понятие о генотипе и
Бактериальный геном состоит из генети ческих элементов, способных к самостоятель ной репликации, т. е. репликонов. Репликонами являются бактери альная хромосома и плазмиды.
Наследственная информация хранится у бактерий в форме последовательности нуклеотидов ДНК, которые определяют после довательность аминокислот в белке. Каждому белку соответствует свой ген, т. е. дискретный участок на ДНК, отличаю щийся числом и специфичностью последова тельности нуклеотидов.
Бактериальная хромосома представлена одной двухцепочечной молекулой ДНК кольцевой фор мы. Размеры бактериальной хромосомы у различ ных представителей царства Procaryotaeварьируют. Бактериальная хромосома формиру ет компактный нуклеоид бактериальной клетки. Бактериальная хромосома имеет гаплоидный на бор генов. Она кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции.
Плазмиды бактерий представляют собой двухцепочечные молекулы ДНК. Они кодируют не основные для жизнедеятельности бактериальной клетки функции, но придающие бактерии преиму щества при попадании в неблагоприятные условия существования.
Свойства микроор ганизмов, как и любых других организмов, определяются их генотипом, т.е. совокупностью генов данной особи. Термин «геном» в отношении микроорганизмов — почти синоним по нятия «генотип».
Фенотип представляет собой результат взаимодействия меж ду генотипом и окружающей средой, т. е. проявление генотипа в конкретных условиях обитания. Фенотип микроорганизмов хотя и зависит от окружающей среды, но контролируется генотипом, так как характер и степень возможных для данной клетки сте нотипических изменений определяются набором генов, каждый из которых представлен определенным участком молекулы ДНК.
В основе изменчивости лежит либо изменение реакции гено типа на факторы окружающей среды, либо изменение самого генотипа в результате мутации генов или их рекомбинации. В свя зи с этим фенотипическую изменчивость подразделяют на на следственную и ненаследственную.
Ненаследственная (средовая, модификационная) изменчивость обусловлена влиянием внутри- и внеклеточных факторов на про явление генотипа. При устранении фактора, вызвавшего моди фикацию, данные изменения исчезают.
Наследственная (генотипическая) изменчивость, связанная с мутациями, — мутационная изменчивость. Основу мутации со ставляют изменения последовательности нуклеотидов в ДНК, полная или частичная их утрата, т. е. происходит структурная пе рестройка генов, проявляющаяся фенотипически в виде изме ненного признака.
Наследственная изменчивость, связанная с рекомбинациями, называется рекомбинационной изменчивостью.
Расстройства иммунной системы: первичные и вторич
Иммунодефициты — это нарушения нор мального иммунного статуса, обусловлен ные дефектом одного или нескольких механизмов иммунного ответа.
Различают первичные, или врожденные (генетические), и вторичные, или приобре тенные, иммунодефициты.
Первичные, или врожденные, иммунодефициты.
В качестве первичных иммунодефицитов выделяют такие состояния, при которых нарушение иммунных гуморальных и кле точных механизмов связано с генетическим блоком, т. е. генетически обусловлено неспо собностью организма реализовывать то или иное звено иммунологической реактивности. Расстройства иммунной системы могут затра гивать как основные специфические звенья в функционировании иммунной системы, так и факторы, определяющие неспецифическую резистентность. Возможны комбинирован ные и селективные варианты иммунных рас стройств. В зависимости от уровня и характера нарушений различают гуморальные, клеточ ные и комбинированные иммунодефициты.
Врожденные иммунодефицитные синдро мы и заболевания представляют собой до вольно редкое явление. Причинами врожден ных иммунодефицитов могут быть удвоение хромосом, точечные мутации, дефект фер ментов обмена нуклеиновых кислот, генети чески обусловленные нарушения мембран, повреждения генома в эмбриональном пе риоде и др. Как правило, первичные имму нодефицита проявляются на ранних этапах постнатального периода и наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Проявляться первичные иммунодефициты могут в виде недостаточности фагоцитоза, системы комп лемента, гуморального иммунитета (В-системы), клеточного иммунитета (Т-системы) или же в виде комбинированной иммунологичес кой недостаточности.
Вторичные, или приобретенные, иммунодефициты
Вторичные иммунодефициты в отличие от первичных развиваются у лиц с нормально функционировавшей от рождения иммунной системой. Они формируются под воздействи ем окружающей среды на уровне фенотипа и обусловлены нарушением функции иммунной системы в результате различных заболеваний или неблагоприятных воздействий на орга низм. При вторичных иммунодефицитах могут поражаться Т- и В-системы иммунитета, фак торы неспецифической резистентности, воз можны также их сочетания. Вторичные имму нодефицита встречаются значительно чаще, чем первичные. Вторичные иммунодефицита, как правило, преходящи и поддаются иммунокоррекции, т. е. восстановлению нормальной деятельности иммунной системы.
Вторичные иммунодефицита могут быть: после перенесенных инфекций (особенно ви русных) и инвазий (протозойные и гельминтозы); при ожоговой болезни; при уремии; при опухолях; при нарушении обмена веществ и истощении; при дисбиозах; при тяжелых травмах, обширных хирургических операци ях, особенно выполняемых под общим нар козом; при облучении, действии химических веществ; при старении, а также медикамен тозные, связанные с приемом лекарств.
По времени возникновения выделяют ан тенатальные (например, ненаследственные формы синдрома ДиДжорджи), перинаталь ные (например, нейтропения новорожденного, вызванная изосенсибилизацией матери к антигенам нейтрофилов плода) и постнатальные вторичные иммунодефицита.
|
Билет№20
Типы взаимодействия вируса с клеткой.
Типы взаимодействия вируса с клеткой. Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: продуктивный, абортивный и ин-тегративный.
Продуктивный тип — завершается обра зованием нового поколения вирионов и ги белью (лизисом) зараженных клеток (цитоли-тическая форма). Некоторые вирусы выходят из клеток, не разрушая их (нецитолитическая форма).
Абортивный тип — не завершается обра зованием новых вирионов, поскольку инфек ционный процесс в клетке прерывается на одном из этапов.
Интегративный тип, или вирогения — характеризуется встраиванием (интеграцией) вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их совместным сосуществованием (совместная репликация).
Репродукция вирусов осуществляется в несколько стадий, последовательно сменяющих друг друга: адсорбция вируса на клетке; проникновение вируса в клетку; «раздевание» вируса; биосинтез вирусных компонентов в клетке; формирование вирусов; выход вирусов из клетки.
Адсорбция. Взаимодействие вируса с клеткой начинается с процесса адсорбции, т. е. прикрепления вирусов к поверхности клетки. Это высокоспецифический процесс. Вирус адсорбирует ся на определенных участках клеточной мембраны — так назы ваемых рецепторах. Клеточные рецепторы могут иметь разную хи мическую природу, представляя собой белки, углеводные ком поненты белков и липидов, липиды. Число специфических ре цепторов на поверхности одной клетки колеблется от 104 до 105. Следовательно, на клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вирусных частиц.
Проникновение в клетку. Существует два способа проникнове ния вирусов животных в клетку: виропексис и слияние вирусной оболочки с клеточной мембраной. При виропексисе после адсорб ции вирусов происходят инвагинация (впячивание) участка кле точной мембраны и образование внутриклеточной вакуоли, ко торая содержит вирусную частицу. Вакуоль с вирусом может транс портироваться в любом направлении в разные участки цитоплаз мы или ядро клетки. Процесс слияния осуществляется одним из поверхностных вирусных белков капсидной или суперкапсидной оболочки. По-видимому, оба механизма проникновения вируса в клетку не исключают, а дополняют друг друга.
«Раздевание». Процесс «раздевания» заключается в удалении защитных вирусных оболочек и освобождении внутреннего ком понента вируса, способного вызвать инфекционный процесс. «Раздевание» вирусов происходит постепенно, в несколько этапов, в определенных участках цитоплазмы или ядра клетки, для чего клетка использует набор специальных ферментов. В случае проникновения вируса путем слияния вирусной оболочки с кле точной мембраной процесс проникновения вируса в клетку со четается с первым этапом его «раздевания». Конечными продук тами «раздевания» являются сердцевина, нуклеокапсид или нук леиновая кислота вируса.
Биосинтез компонентов вируса. Проникшая в клетку вирусная нуклеиновая кислота несет генетическую информацию, которая успешно конкурирует с генетической информацией клетки. Она дезорганизует работу клеточных систем, подавляет собственный метаболизм клетки и заставляет ее синтезировать новые вирус ные белки и нуклеиновые кислоты, идущие на построение ви русного потомства.
Реализация генетической информации вируса осуществляет ся в соответствии с процес сами транскрипции, трансляции и репликации.
Формирование (сборка) вирусов. Синтезированные вирусные нуклеиновые кислоты и белки обладают способностью специфи чески «узнавать» друг друга и при достаточной их концентра ции самопроизвольно соединяются в результате гидрофобных, со левых и водородных связей.
Существуют следующие общие принципы сборки вирусов, имеющих разную структуру:
1. Формирование вирусов является многоступенчатым процессом с образованием промежуточных форм;
2. Сборка просто устроенных вирусов заключается во взаимодей ствии молекул вирусных нуклеиновых кислот с капсидными белками и образовании нуклеокапсидов (например, вирусы полиомиелита). У сложно устроенных вирусов сначала форми руются нуклеокапсиды, с которыми взаимодействуют белки суперкапсидных оболочек (например, вирусы гриппа);
3. Формирование вирусов происходит не во внутриклеточной жидкости, а на ядерных или цитоплазматических мембранах клетки;
4. Сложно организованные вирусы в процессе формирования включают в свой состав компоненты клетки-хозяина (липиды, углеводы).
Выход вирусов из клетки. Различают два основных типа выхо да вирусного потомства из клетки. Первый тип — взрывной — характеризуется одновременным выходом большого количества вирусов. При этом клетка быстро погибает. Такой способ выхода характерен для вирусов, не имеющих суперкапсидной оболочки. Второй тип — почкование. Он присущ вирусам, имеющим суперкапсидную оболочку. На заключительном этапе сборки нук леокапсиды сложно устроенных вирусов фиксируются на клеточ ной плазматической мембране, модифицированной вирусными белками, и постепенно выпячивают ее. В результате выпячива ния образуется «почка», содержащая нуклеокапсид. Затем «поч ка» отделяется от клетки. Таким образом, внешняя оболочка этих вирусов формируется в процессе их выхода из клетки. При та ком механизме клетка может продолжительное время продуци ровать вирус, сохраняя в той или иной мере свои основные функции.
Время, необходимое для осуществления полного цикла реп родукции вирусов, варьирует от 5—6 ч (вирусы гриппа, нату ральной оспы и др.) до нескольких суток (вирусы кори, адено вирусы и др.). Образовавшиеся вирусы способны инфицировать новые клетки и проходить в них указанный выше цикл репро дукции.
|
Билет№21
Механизмы лекарственной устойчивости возбудителей
Антибиотикорезистентность — это устойчи вость микробов к антимикробным химиопрепаратам. Бактерии следует считать резистент ными, если они не обезвреживаются такими концентрациями препарата, которые реально создаются в макроорганизме. Резистентность может быть природной и приобретенной.
Природная устойчивость. Некоторые виды микробов природно ус тойчивы к определенным семействам антиби отиков или в результате отсутствия соответс твующей мишени (например, микоплазмы не имеют клеточной стенки, поэтому не чувстви тельны ко всем препаратам, действующим на этом уровне), или в результате бактериальной непроницаемости для данного препарата (на пример, грамотрицательные микробы менее проницаемы для крупномолекулярных соеди нений, чем грамположительные бактерии, так как их наружная мембрана имеет «маленькие» поры). Приобретенная устойчивость. Приобретение резистентности — это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. Генетические основы приобретенной резис тентности. Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживается генами резистентности (r-генами) и условиями, способствующими их распространению в микробных популяциях. Приобретенная лекарственная устойчивость может возникать и распространяться в попу ляции бактерий в результате: • мутаций в хромосоме бактериальной клетки с последующей селекцией (т. е. отбором) му тантов. Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, так как в этих условиях мутанты получают преимущество перед остальными клетками популяции, ко торые чувствительны к препарату. Мутации возникают независимо от применения анти биотика, т. е. сам препарат не влияет на час тоту мутаций и не является их причиной, но служит фактором отбора. Далее резистентные клетки дают потомство и могут передаваться в организм следующего хозяина, формируя и распространяя ре зистентные штаммы. Мутации могут быть: 1) единичные (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки) и 2) множественные (се рия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков, например пенициллин связывающих белков у пенициллин-резистентного пневмококка); • переноса трансмиссивных плазмид резис тентности (R-плазмид). Плазмиды резистен тности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Некоторые плазмиды могут передаваться меж ду бактериями разных видов, поэтому один и тот же ген резистентности можно встретить у бактерий, таксономически далеких друг от друга. Например, бета-лактамаза, кодируемая плазмидой ТЕМ-1, широко распространена у грамотрицательных бактерий и встречается у кишечной палочки и других кишечных бак терий, а также у гонококка, резистентного к пенициллину, и гемофильной палочки, резис тентной к ампициллину;
• переноса транспозонов, несущих r-гены . Транспозоны могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также с плазмиды на другую плазмиду. Таким образом гены резистентности могут передаваться да лее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам.
Реализация приобретенной устойчивости. Изменения в геноме бактерий приводят к тому, что меняются и некоторые свойства бактериальной клетки, в результате чего она становится устойчивой к антибактериальным препаратам. Обычно антимикробный эффект препарата осуществляется таким образом: агент должен связаться с бактерией и прой ти сквозь ее оболочку, затем он должен быть доставлен к месту действия, после чего пре парат взаимодействует с внутриклеточными мишенями. Реализация приобретенной ле карственной устойчивости возможна на каж дом из следующих этапов:
• модификация мишени. Фермент-мишень может быть так изменен, что его функции не нарушаются, но способность связываться с химиопрепаратом (аффинность) резко сни жается или может быть включен «обходной путь» метаболизма, т. е. в клетке активируется другой фермент, который не подвержен дейс твию данного препарата. • «недоступность» мишени за счет сниже ния проницаемости клеточной стенки и кле точных мембран или «эффлюко-механизма, когда клетка как бы «выталкивает» из себя антибиотик.
• инактивация препарата бактериальными ферментами. Некоторые бактерии способны продуцировать особые ферменты, которые де лают препараты неактивными. Бета-лактамазы — это ферменты, разруша ющие бета-лактамное кольцо с образованием неактивных соединений.
Предупредить развитие антибиотикорезистентности у бактерий практически не возможно. Необходимо использовать антимикробные препараты таким образом, чтобы не способствовать развитию и рас пространению устойчивости.
Препараты иммуноглобулинов. Получение, очистка.
Нативные иммунные сыворотки содержат ненужные белки (альбумин), из этих сывороток выделяют и подвергают очистке специфические белки- иммуноглобулины. Иммуноглобулины, иммунные сыворотки подразделяют на:
1.Антитоксические - сыворотки против дифтерии, столбняка, ботулизма, газовой гангрены, т.е. сыво ротки, содержащие в качестве антител антитоксины, которые нейтрализуют специфические токсины. 2.Антибактериальные - сыворотки, содержащие агглютинины, преципитины, комплементсвязывающие антитела к воз будителям брюшного тифа, дизентерии, чумы, коклюша. 3.Противовирусныесыворотки (коревая, гриппоз ная, антирабическая) содержат вируснейтрализующие, комплементсвязывающие противовирусные антитела.
Методы очистки: осаждение спиртом, ацетоном на холоде, обработка ферментами, аффинная хроматография, ультрафильтрация. Активность иммуноглобулинов выражают в антитоксических единицах, в титрах вируснейтрализующей, гемагглютинирующей, агглютинирующей активности,
вируснейтрализующей, гемагглютинирующей, агглютинирующей активности, т.е. тем наименьшим количеством антител, которое вызывает видимую реакцию с определенным количеством специфического антигена.
Иммуноглобулины создают пассивный специфический иммунитет сразу после введения. Применяют с лечебной и профилактической целью. Для лечения токсинемических инфекций (столбняк, ботулизм, дифтерия, газовая гангрена), а также для ле чения бактериальных и вирусных инфекций (корь, краснуха, чума,
|
Скачать 0.51 Mb.