Приложение на фаги. Бактериофаги: съвременни аспекти на приложение, перспективи за бъдещето

Фаговите препарати се използват за лечение и профилактика на инфекциозни заболявания, както и в диагностиката - за определяне на фаговата чувствителност и фаготипизиране при идентифициране на микроорганизми. Действието на фагите се основава на тяхната строга специфичност. Терапевтичният и профилактичен ефект на фагите се определя от литичната активност на самия фаг, както и от имунизиращото свойство на компонентите (антигени) на унищожените микробни клетки, намиращи се във фаголизатите, особено в случай на многократна употреба. При получаване на фагови препарати се използват доказани производствени щамове на фаги и съответно типични култури от микроорганизми. Бактериална култура в течна хранителна среда, която е в логаритмична фаза на размножаване, се заразява с маточна суспензия на фага.

Фаголизираната култура (обикновено на следващия ден) се филтрира през бактериални филтри и към филтрата, съдържащ фага, се добавя разтвор на хинозол като консервант.
Готов наркотикфаг е бистра течност жълтеникав цвят. За по-дълго съхранение някои фаги се предлагат в суха форма (на таблетки). При лечение и профилактика чревни инфекциифагите се използват едновременно с разтвор на натриев бикарбонат, тъй като киселото съдържание на стомаха разрушава фага. Фагът не се задържа дълго в тялото (5-7 дни), така че се препоръчва повторното му използване.

Произвежда се в Съветския съюз следните лекарства, използван за лечение и профилактика на заболявания: коремен тиф, салмонела, дизентерия, колифаги, стафилококови фаги и стрептококи. Понастоящем фагите се използват за лечение и профилактика в комбинация с антибиотици. Това приложение има повече ефективно действиеза резистентни на антибиотици форми на бактерии.

Диагностичните бактериофаги се използват широко за идентифициране на бактерии, изолирани от пациент или от заразени обекти на околната среда. С помощта на бактериофагите, поради тяхната висока специфичност, е възможно да се определят видовете бактерии и с по-голяма точност отделните видове изолирани бактерии. Понастоящем са разработени фагодиагностика и фаготипизиране на бактерии от рода Salmonella, Vibrio и стафилококи. Фаговото типизиране помага да се установи източникът на инфекция, да се проучат епидемиологичните връзки и да се разграничат спорадичните случаи на заболявания от епидемичните.
Фагодиагностиката и фаготипизирането се основават на принципа на съвместно култивиране на изолиран микроорганизъм със съответния вид или тип фаги. Положителен резултатСчита се, че има добре изразен лизис на изследваната култура с видовия фаг, а след това с един от типичните фаги.

Бактериофагите са известни със своите уникална функцияселективно заразяват бактерии: всеки тип бактериофаг е активен само срещу определен типбактерии и неутрален към др. Медицината познава повече от пет хиляди вида от тези „ядци на бактерии“, които, прониквайки в патогенна клетка, я унищожават отвътре, но не нарушават микрофлората на тялото като цяло.

Принцип на работа

Принципът на действие на препаратите от бактериофаг е, че при повърхностно въвеждане или приложение на фагите те търсят и проникват в вредната бактерия, нарушавайки нейната структура отвътре.

Възпроизвеждането на фаги вътре в бактерията води до нейното пълно унищожаване.Този процес, който отнема от 15 до 45 минути, произвежда приблизително 70 до 200 нови фагови частици.

Предимството на фагите, когато се използват, е, че те продължават да се размножават и да навлизат в клетките, докато там има инфекция

Вид и местообитание

Въпреки многото малък размерфагови частици (до 0,2 милимикрона) тяхната структура има повече сложна структураотколкото вируси от други групи. Генетичната информация на бактериофагите се съдържа в ДНК, разположена вътре в главата на фага. Бактериофагите имат разнообразна морфологична структура.

Бактериофаги с различна форма

IN естествена средаБактериофагите се срещат почти навсякъде, където има бактериална клетка.

В медицината има разделение на фаговите препарати на групи, включително фагите по името на патогенните бактерии, които засягат:

• стрептококов;
• стафилококова;
• дизентериен;
• колиум;
• псевдомонас;
• клебсиелоза;
• протеацея;
• и други.

Практическо приложение и предназначение

Използването на бактериофаги е не само ефективен методлечение на много инфекциозни заболяванияпричинени от бактериални патогени, но се отнася и до надеждни превантивни методи.

Терапевтичните и профилактичните лекарства, съдържащи бактериофаги, се използват ефективно за лечение на:

• заболявания, причинени от хемолитична ешерихия коли, стафилококи, стрептококи, ентерококи, Pseudomonas aeruginosa, Proteus и др.;
• дисбактериоза при деца и възрастни;
• УНГ заболявания;
• предотвратяване бактериални усложненияпри грип и остри респираторни инфекции;
• пиодермия кожата, ухапвания от насекоми и животни, инфекции на рани;
• гнойно-възпалителни заболявания на устната кухина и пародонталните тъкани;
• бактериални заболявания на пикочно-половата система.

Фаговите препарати показват най-голяма ефективност, когато превантивна употребаИ ранно откриванепричинителят на това заболяване.

Разнообразие от лекарства и техните характеристики

Терапевтичните и профилактичните лекарства, съдържащи бактериофаги, се произвеждат под формата на разтвори и гелове. Можете да намерите такива лекарства в аптеките или надеждни онлайн магазини http://vitabio.ru/. По-долу са дадени примери и описания на някои от тях.

Гелове с бактериофаги: Otofag, Fagodent, Fagoderm, Fagogin

Фагогин– препарат с бактериофаги, произведен под формата на гел, предназначен за интимна хигиена. Лекарството съдържа около 40 разновидности на бактериофаги, всеки от които е насочен към борба с определен вид микроби. Фагогин е ефективен антибактериално средстволокално приложение за профилактика и лечение на генитални инфекции.
Отофаг– гел за профилактика и лечение на отит, ларингит, тонзилит, ринит и други инфекциозни заболявания на УНГ органи. Отофаг ефективно средство за защитаза профилактика на бактериални усложнения по време на грип и остри респираторни инфекции. Otofag се използва и като антисептикпо време на хирургични интервенции.
Фагодент– най-новата разработка, съдържаща живи бактериофаги за хигиена и антибактериално лечение на устната кухина. Произвежда се под формата на гел с дозатор, лекарството е способно да неутрализира патогенна флораи огнище възпалителен процес. Фагодент се използва при лечение на гнойно-възпалителни процеси на устната лигавица и венците и възстановява свеж дъхи възстановява микрофлората на устната кухина.
Фагодерм– лекарство за профилактика и лечение на заболявания на повърхностните и дълбоки слоеве на кожата и нейните увреждания. Натурален препарат Fagoderm ефективно се справя с вредните бактерии и осигурява цялостно уелнескожата. Подходящ за използване в различни възрастови групипоради съдържанието на естествени компоненти.

Защо бактериофагите са по-добри от антибиотиците?

Целенасоченото унищожаване на микробите дава неоспоримо предимство на фагите пред антибиотиците, които заедно с бактериите унищожават цялата полезна микрофлора. Такова лечение води до нарушаване на цялата система. стомашно-чревния тракт, дисбактериоза и други заболявания, които са изключени при лечение с бактериофаги.
Други предимства на бактериофагите:

• способни да унищожават бактерии, които имат силен имунитет към антибиотици;
• без странични ефекти;
• съвместим с всички лекарства;
• не са пристрастяващи;
• използвани като профилактични средства;
• не намаляват имунитета на тялото;
• Подходящ за употреба от всички възрастови групи.

Въпреки факта, че няма противопоказания за лекарства, съдържащи бактериофаги, има случаи, когато лекарствата, съдържащи фаги, не са ефективни, тогава лечението на заболяването продължава с традиционните методи.

Според учени и специалисти фаготерапията е голямо революционно откритие в борбата с много инфекциозни заболявания, където медицината преди беше безсилна. Битие естествени средстваза борба с инфекциите, бактериофагите взаимодействат идеално с човешкото тялобез да причинява вреда.

Поради нарастващата резистентност на патогенните микроби към антибиотиците и поради факта, че алтернативни методилечението на инфекциозни заболявания придобива все по-голяма популярност, изследванията върху бактериофагите ще набират скорост, което ще доведе до нови открития и победи над много заболявания.

Бактериофагите са специфични вируси, които селективно атакуващи и увреждащи микроби. Размножавайки се вътре в клетката, те унищожават бактериите. В този случай патогенната микрофлора се унищожава и се запазва полезната микрофлора.

Използването на тези вируси беше предложено в началото на века за лечение на инфекциозни заболявания. Въпреки това интересът към тях в много страни по света беше загубен след появата на антибиотиците. Днес интересът към тези вируси се завръща.

Във връзка с

Структурни особености и местообитание

Какво представляват бактериофагите? Това е голяма група вируси, 100 пъти по-малки от бактериалните клетки. Структурата на фагите, когато се увеличи многократно, е поразително разнообразна.

Какви са видовете бактериофаги?

Нека разгледаме видовете микроби и тяхното предназначение в зависимост от вида им.

Има деветнадесет семейства вируси, които се различават по вида на нуклеиновата киселина (ДНК или РНК), както и по формата и структурата на генома.

Бактериофаги в медицината класифициранв съответствие със скоростта на въздействие върху патогенните бактерии:

1. Умерени бактериофагибавно и частично унищожават патогенните микроорганизми, причинявайки ги необратими променипредавани на следващото поколение микроби. Това е така нареченият лизогенен ефект.
2. Вирулентни вирусни молекули, навлизайки в микробните клетки, те активно и бързо се размножават. Те водят до смърт на бактерията почти моментално (литичен ефект).
3. Умерен тип микробиизползвани като алтернативно лечение бактериални инфекции. Те имат определени предимства:
4. Удобна форма. Лекарството се произвежда за перорално приложениекато разтвор или под формата на таблетки.

За разлика от антибиотиците, бактериофагите нямат странични ефекти, е по-малко вероятно да причинят алергична реакция, нямат вторични отрицателни ефекти.

Няма микробна резистентност. Бактериите по-трудно се адаптират към вирусите и кога комплексно въздействиепочти е невъзможно.

Но има и недостатъци :

• курсът на терапия е по-дълъг;
• определени трудности при избора на правилната група лекарства;
• Бактериалният геном се прехвърля от един микроб на друг.

В медицината, като се има предвид спецификата на описаните вируси, те предпочитат да използват сложни и поливалентни бактериофаги, които съдържат няколко разновидности на тези микроби.

Списък и описание на бактериофагите:

1. Дисфак, поливалентен дизентериен.Той причинява смъртта на Shigella Flexner и Sonne.
2. тифубива патогени Коремен тиф, салмонела.
3. Klebsiella поливалентен.Представлява комплексно средство за защита, унищожаване на Klebsiella пневмония, озена, риносклерома.
4. Klebsiella pneumoniae, Klebsifagus– отличен помощник в борбата с урогениталните, дихателните, храносмилателни системи, хирургични инфекции, генерализирани септични патологии.
5. Колипротеофаг, колипротеин.Предназначен за лечение на пиелонефрит, цистит, колит и други заболявания, причинени от Proteus и E. coli.
6. Колифаг, ако.Ефективен при лечение на кожни инфекции и вътрешни органи, провокирана от ентеропатогенна Escherichia coli E. Coli.
7. Протеофаг, Proteaceae има вредно въздействие върху специфични Proteaceae микроби vulgaris и mirabilis, които са патогени гнойно възпалениечревни патологии.
8. стрептококов, стрептофагът бързо неутрализира стафилококите, освободени по време на всякакви гнойни инфекции.
9. Pseudomonas aeruginosa.Препоръчва се за лечение на възпаления, причинени от Pseudomonas aeruginosa. Лизира бактериите Pseudomonas aeruginosis.
10. Комплексен пиобактериофаг. Това е смес от фаголизати на стрептококи, ентерококи, стафилококи, псевдоманус аеругиноза, ешерихия коли, клебсиела окситока и пневмония.
11. Сектаж,поливалентен пиобактериофаг. Има вредно действие върху ешерихия коли.
12. Интензивност. Комплексно лекарстволизира Shigilla, Salmonella, Enerococcus, Staphylococcus, Pseudomanis proteus и Aerunina.

Само лекар, след преглед и идентифициране на инфекция, трябва да предписва лекарства. Независимото им използване може да бъде неефективно, тъй като чувствителността към фагите не може да се определи без специално изследване.

Режимът на лечение се разработва индивидуално за всеки клиент. Най-често те прибягват до лекарства за терапия чревна дисбиоза. Курсът на лечение може да бъде около пет дни, но в някои случаи до 15 дни. Повторете курсовете 2-3 пъти за по-голяма ефективност.

Пример за курс на лечение на стафилококова инфекция:

• за дете до шест месеца - 5 ml;
• от шест месеца до една година - 10 ml;
• дете от една до три години - 15 ml;
• от 3 години до 8-20 ml;
• за дете след осем години - 30 мл.;
• На кърмачетата се дават фаги през устата, капки в носа или под формата на клизма.

Бактериофагите се размножават вътре в бактериите, като по този начин ги убиват. Докато лекарствата се изразходват по време на лечението и тяхното количество намалява, броят на фагите може, напротив, да се увеличи.

Когато храната на фагите изчезне - вредни бактерии, самите фаги изчезват.

Препаратите от бактериофаг се използват при лечението на заболявания при деца:

• ушни инфекции;
• пикочно-полови инфекции;
• респираторни инфекции;
• хирургични инфекции;
• инфекции на стомашно-чревния тракт;
• очни инфекции и др.

За отглеждане на бактериофаги материал с бактериофаги се нанася върху хранителна среда, която се посява със специфична бактериална култура. На местата, където влизат, се образува зона от унищожени бактерии, която представлява празно място. Този материал се отстранява с бактериологична игла. Прехвърля се в суспензия, съдържаща млада бактериална култура. Тези стъпки се извършват до 10 пъти, за да се гарантира, че полученият бактериофаг е чист.

На базата на бактериофаги се произвеждат лекарства под формата на супозитории, аерозоли, таблетки, разтвори и други форми. Името на лекарството използва групата бактерии, срещу които е предназначено да се бори.

Сравнение с антибиотици

За разлика от антибиотиците, всички видове бактериофагни лекарства не оказват неблагоприятно влияние върху човешкото тяло.

Всеки тип селективно засяга микроорганизмите, така че те не само не увреждат микрофлората, но и се използват при лечението на дисбиоза. Тези лекарства обаче се използват много по-рядко от антибиотиците поради няколко причини:

1. Бактериофагите не проникват в кръвта. Те се използват само ако е възможно лесно да се достави лекарството до мястото на експозиция. Например правете гаргара, нанасяйте директно върху рана, пийте, ако имате чревна инфекция.
2. За да използвате бактериофаги, е важно да сте уверени в диагнозата. Изключенията са комбинирани лекарствас бактериофаги срещу различни патогени. Ефективността на тези лекарства е по-малка, а цената е по-висока.

Практическа употребафаги.Бактериофагите се използват в лабораторната диагностика на инфекции за вътреспецифична идентификация на бактерии, т.е. определяне на фаговар (фаготип). За целта се използва методът фагово типизиране,въз основа на строгата специфичност на действието на фагите: капки от различни диагностични тип-специфични фаги се нанасят върху плоча с плътна хранителна среда, засята с „морава“ от чиста култура на патогена. Фагът на една бактерия се определя от вида на фага, който е причинил нейния лизис (образуване на стерилно петно, „плака“ или „отрицателна колония“, фаг). Техниката за фаготипиране се използва за идентифициране на източника и пътищата на разпространение на инфекцията (епидемиологично маркиране). Изолирането на бактерии от един и същ фаговар от различни пациенти показва общ източник на тяхната инфекция.

Фагите се използват и за лечение и профилактикаредица бактериални инфекции. Те произвеждат тифни, салмонелни, дизентерийни, псевдомонасни, стафилококови, стрептококови фаги и комбинирани препарати (колипротеи, пиобактериофаги и др.). Бактериофагите се предписват според показанията перорално, парентерално или локално под формата на течност, таблетни форми, супозитории или аерозоли.

Бактериофагите се използват широко в генното инженерствои биотехнологиикато вектори за производство на рекомбинантна ДНК.

Причинители на ешерихиоза. Таксономия и характеристики. Ролята на Escherichia coli в нормални и патологични състояния. Микробиологична диагностикаентерална ешерихиоза. Принципи на лечение и профилактика.

Ешерихиоза- инфекциозни заболявания, чийто причинител е ешерихия коли.

Различават се ентерална (чревна) и парентерална ешерихиоза. Ентералната ешерихиоза е остро инфекциозно заболяване, характеризиращо се с първично увреждане на стомашно-чревния тракт. Проявяват се под формата на огнища, причинителите са диарогенни щамове на E. coli. Парентералната ешерихиоза е заболяване, причинено от опортюнистични щамове на E. coli - представители нормална микрофлорадебело черво. При тези заболявания е възможно увреждане на всякакви органи.

Таксономично положение. Причинителят - Escherichia coli - е основният представител на род Escherichia, семейство Enterobacteriaceae, принадлежащи към отдела Gracilicutes.

Морфологични и тинкториални свойства. E.coli са малки грам-отрицателни пръчици със заоблени краища. В петна те са подредени произволно, не образуват спори, перитрихични. Някои щамове имат микрокапсула, pili.

Културни ценности. Escherichia coli е факултативен анаероб, оптимален. темпо. за височина - 37С. E.coliне е взискателен към хранителните среди и расте добре върху обикновени среди, като дава дифузна мътност върху течни среди и образува колонии върху твърди среди. За диагностициране на ешерихиоза се използват диференциално диагностични среди с лактоза - Endo, Levin.

Ензимна активност. E.coliима голям набор от различни ензими. Повечето отличителен белег E.coliе способността му да ферментира лактоза.

Антигенна структура. Ешерихия коли има соматични ОТНОСНО-,флагеларни Н и повърхностни К антигени. О-антигенът има повече от 170 варианта, К-антигенът - повече от 100, Н-антигенът - повече от 50. Структурата на О-антигена определя неговата серогрупа. Щамове E. coliимащи собствен набор от антигени (антигенна формула) се наричат серологични варианти (серовари).

Според антигенни, токсигенни свойства се разграничават две: биологичен вариант E. coli:

1) опортюнистична ешерихия коли;

2) „със сигурност“ патогенен, диарогенен.

Фактори на патогенност. Образува ендотоксин, който има ентеротропно, невротропно и пирогенно действие. Диарогенната ешерихия произвежда екзотоксин, който причинява значителни щети водно-солевия метаболизъм. В допълнение, някои щамове, като причинителите на дизентерия, съдържат инвазивен фактор, който насърчава проникването на бактерии в клетките. Патогенността на диарогенната ешерихия е в появата на хеморагия и нефротоксично действие. Към факторите на патогенност на всички щамове E.coliвключват пили и протеини на външната мембрана, които насърчават адхезията, както и микрокапсула, която предотвратява фагоцитозата.

Съпротива. E.coliима по-висока устойчивост на действие различни факторивъншна среда; чувствителен е към дезинфектанти и бързо умира при варене.

РоляE.coli. Ешерихия коли е представител на нормалната микрофлора на дебелото черво. Той е антагонист на патогенни чревни бактерии, гнилостни бактерии и гъбички от рода Кандида.В допълнение, той участва в синтеза на витамини БЪДАИ ДА СЕ,частично разгражда фибрите.

Щамовете, които живеят в дебелото черво и са опортюнистични, могат да излязат извън стомашно-чревния тракт и с намаляване на имунитета и натрупването им да станат причина за различни неспецифични гнойно-възпалителни заболявания (цистит, холецистит) - парентерална ешерихиоза.

Епидемиология.Източник на чревна ешерихиоза са болни хора. Механизъм на заразяване - фекално-орален, пътища на предаване - хранителни, контактни и битови.

Патогенеза.Устна кухина Попада в тънко черво, се адсорбира в епителните клетки с помощта на пили и протеини на външната мембрана. Бактериите се размножават и умират, освобождавайки ендотоксин, който увеличава чревната подвижност, причинява диария, треска и други симптоми на обща интоксикация. Произвежда екзотоксин - тежка диария, повръщане и значително нарушаване на водно-солевия метаболизъм.

Клиника. Инкубационен периоде 4 дни. Заболяването започва остро, с висока температура, болки в корема, диария и повръщане. Има нарушения на съня и апетита, главоболие. При хеморагична формаВ изпражненията се открива кръв.

Имунитет.След минало заболяванеимунитетът е крехък и краткотраен.

Микробиологична диагностика . Основен метод - бактериологичен.Определете вида чиста култура(грам-отрицателни пръчки, оксидаза-отрицателни, ферментиращи глюкоза и лактоза до киселина и газ, образуващи индол, не образуващи сероводород) и принадлежащи към серогрупа, което прави възможно разграничаването на опортюнистични Е. coli от диарогенни. Интраспецифичната идентификация, която има епидемиологично значение, се състои в определяне на серовара с помощта на диагностични адсорбирани имунни серуми.

83. Устройство и функции на имунната система.

За първи път беше направено предположението, че бактериофагите са вируси. Д. Ерел. Впоследствие бяха открити гъбични вируси и др., които станаха известни като фаги.

Фагова морфология.

Размери - 20 - 200nm. Повечето фаги са с форма на попова лъжица. Най-сложните фаги се състоят от многостранна глава, в която се намира нуклеиновата киселина, шийка и процеси. В края на процеса има базална плоча, от която излизат нишки и зъби. Тези нишки и зъби служат за прикрепване на фага към бактериалната мембрана. В най-сложно организираните фаги дисталната част на процеса съдържа ензима - лизозим. Този ензим насърчава разтварянето на бактериалната мембрана по време на проникването на фаг NK в цитоплазмата. При много фаги процесът е заобиколен от обвивка, която при някои фаги може да се свие.

Има 5 морфологични групи

1. Бактериофаги с дълъг процес и контрактилна обвивка
2. Фаги с дълъг процес, но без контрактилна обвивка
3. Къси разклонени фаги
4. Фаги с процес аналог
5. Нишковидни фаги

Химичен състав.

Фагите са съставени от нуклеинова киселина и протеини. Повечето от тях съдържат 2-верижна ДНК, затворена в кръг. Някои фаги съдържат една верига ДНК или РНК.

Фагова обвивка - капсид, се състои от подредени протеинови субединици - капсомери.

В най-сложно организираните фаги дисталната част на процеса съдържа ензима - лизозим. Този ензим насърчава разтварянето на бактериалната мембрана по време на проникването на фаг NK в цитоплазмата.

Фагите понасят добре замръзване, нагряване до 70 и сушене. Чувствителен към киселини, UV и кипене. Фагите заразяват строго определени бактерии чрез взаимодействие със специфични клетъчни рецептори.

Според спецификата на взаимодействието -

Полифаги – взаимодействат с няколко родствени вида бактерии

Монофагите - видово специфични фаги - взаимодействат с един вид бактерии

Типови фаги - взаимодействат с отделни варианти на бактерии в рамките на един вид.

Според действието на типичните фаги видовете могат да бъдат разделени на фагова серия. Взаимодействието на фагите с бактериите може да се осъществи чрез продуктивен, апродуктивен и интегративен тип.

Продуктивен тип- образува се фагово потомство и клетката се лизира

С апродуктивен- клетката продължава да съществува, процесът на взаимодействие се прекъсва в началния етап

Интегративен тип- геномът на фага се интегрира в бактериалната хромозома и съществува съвместно с нея.

В зависимост от видовете взаимодействие те разграничават вирулентни и умерени фаги.

Вирулентенвзаимодействат с бактериите по продуктивен начин. Първо, абсорбцията на фага върху бактериалната мембрана се дължи на взаимодействието на специфични рецептори. Има проникване или проникване на вирусна нуклеинова киселина в цитоплазмата на бактериите. Под въздействието на лизозима се образува малък отвор в бактериалната обвивка, обвивката на фага се свива и се инжектира НК. Фаговата обвивка извън бактерията. След това настъпва синтезът на ранните протеини. Те осигуряват синтеза на фагови структурни протеини, репликация на фагова нуклеинова киселина и потискане на активността на бактериалните хромозоми.

След това настъпва синтез структурни компонентифаги и репликация на нуклеинова киселина. От тези елементи се сглобява ново поколение фагови частици. Съвкупността се нарича морфогенеза, нови частици, от които 10-100 могат да се образуват в една бактерия. Следва лизиране на бактериите и освобождаване на ново поколение фаги във външната среда.

Умерени бактериофагивзаимодействат по продуктивен или интегративен начин. По подобен начин протича производственият цикъл. При интегративно взаимодействие ДНК на умерен фаг, след като влезе в цитоплазмата, се интегрира в хромозомата в определена област и по време на клетъчното делене се репликира синхронно с бактериална ДНК и тези структури се предават на дъщерните клетки. Такава вградена фагова ДНК - профаг, а бактерия, съдържаща профаг, се нарича лизогенна, а явлението е лизогения.

Спонтанно или под въздействието на поредица от външни факториПрофагът може да бъде изрязан от хромозомата, т.е. преминават в свободно състояние, проявяват свойствата на вирулентен фаг, което ще доведе до образуването на ново поколение бактериални тела - индукция на профаг.

Лизогенезата на бактериите е в основата на фаговата (лизогенна) конверсия. Това се разбира като промяна в характеристиките или свойствата на лизогенните бактерии в сравнение с нелизогенните бактерии от същия вид. Подлежи на промяна различни свойства- морфологични, антигенни и др.

Умерените фаги може да са дефектни - неспособни да образуват фагово потомство, което не е в него природни условияи в индукция.

Вирионът е пълноценна вирусна частица, състояща се от NK и протеинова обвивка

Практическо приложение на фагите -

1. Приложение в диагностиката. По отношение на редица бактериални видове, монофагите се използват в реакцията на фаголизабилност като един от критериите за идентифициране на бактериална култура; типичните фаги се използват за фаготипиране и за вътревидова диференциация на бактерии. Провежда се за епидемиологични цели, за да се установи източникът на инфекцията и начините за нейното премахване
2. За лечение и профилактика на редица бактериални инфекции - коремен тип, стафилококови и стрептококови инфекции (киселинноустойчиви таблетки)
3. Умерените бактериофаги се използват в генното инженерство като вектор, способен да въведе генетичен материал в жива клетка.

Генетика на бактериите

Бактериалният геном се състои от генетични елементи, способни на самовъзпроизвеждане - репликони.Репликоните са бактериални хромозоми и плазмиди. Бактериалната хромозома образува нуклеоид, затворен пръстен, който не е свързан с протеини и носи хаплоиден набор от гени.

Плазмидът също е затворен пръстен на ДНК молекула, но много по-малък по размер от хромозомата. Наличието на плазмиди в цитоплазмата на бактериите не е необходимо, но те осигуряват предимство при заобикаляща среда. Големите плазмиди се редуцират с хромозомата и броят им в клетката е малък. А броят на малките плазмиди може да достигне няколко десетки. Някои плазмиди са способни да се интегрират обратимо в бактериалната хромозома в определен регион и да функционират като единичен репликон. Такива плазмиди се наричат ​​интегративни. Някои плазмиди са способни да се предават от една бактерия на друга чрез директен контакт - конюгирани плазмиди. Те съдържат гени, отговорни за образуването на F-пилоти, които образуват конюгативен мост за трансфер на генетични материали.

Основните видове плазмиди са

F - интегративен конгативен плазмид. Половият фактор определя способността на бактериите да бъдат донори по време на конюгиране

R - плазмиди. Устойчив. Съдържа гени, които определят синтеза на фактори, които разрушават антибактериални лекарства. Бактериите, притежаващи такива плазмиди, не са чувствителни към много лекарства. Поради това се формират резистентни към лекарства фактори.

Плазмиден токс - определящи фактори за патогенност -

Ent - плазмиди - съдържа ген за производството на ентеротоксини.

Hly - унищожават червените кръвни клетки.

Мобилни генетични елементи. Те включват вмъкване - елементи за вмъкване. Общоприетото обозначение е Is. Това са участъци от ДНК, които могат да се движат както вътре в репликона, така и между тях. Те съдържат само гените, необходими за собственото им движение.

Транспозони- по-големи структури, които имат същите свойства като Is, но освен това съдържат структурни гени, които определят синтеза биологични вещества, като токсини. Мобилните генетични елементи могат да причинят инактивиране на ген, увреждане на генетичен материал, сливане на репликони и разпространение на гени в бактериална популация.

Изменчивост на бактериите.

Всички видове изменчивост се разделят на 2 групи - ненаследствена (фенотипна, модификационна) и наследствена (генотипна).

Модификации- фенотипни ненаследствени промени в белези или свойства. Модификациите не засягат генотипа и следователно не се наследяват. Те са адаптивни реакции към промени в специфични условия на околната среда. По правило те се губят в първото поколение, след като факторът престане да действа.

Генотипна изменчивостзасяга генотипа на организма и следователно може да се предава на потомци. Генотипната изменчивост се разделя на мутации и рекомбинации.

Мутации- устойчиви, наследствени промени в характеристиките или свойствата на даден организъм. Основата на мутациите е качествена или количествена промяна в последователността на нуклеотидите в ДНК молекулата. Мутациите могат да променят почти всяко свойство.

По произход мутациите са спонтанни и предизвикани.

Спонтанни мутациивъзниква в естествените условия на съществуване на организма и индуциранвъзникват в резултат на насоченото действие на мутагенен фактор. Въз основа на естеството на промените в първичната структура на ДНК в бактериите се разграничават генни или точкови мутации и хромозомни аберации.

Генни мутациивъзникват в рамките на един ген и включват минимално един нуклеотид. Този тип мутация може да бъде резултат от заместване на един нуклеотид с друг, загуба на нуклеотид или вмъкване на допълнителен.

Хромозомни- може да засегне няколко хромозоми.

Може да има делеция - загуба на част от хромозома или дупликация - удвояване на част от хромозома. Завъртането на част от хромозома на 180 градуса е инверсия.

Всяка мутация възниква под въздействието на определен мутагенен фактор. По своето естество мутагените биват физични, химични и биологични. йонизиращо лъчение, рентгенови лъчи, UV лъчи. Химическите мутагени включват аналози на азотни основи, самата азотиста киселина и дори някои лекарства, цитостатици. Биологични - някои вируси и трансфазони

Рекомбинация- обмен на хромозомни участъци

Трансдукция - прехвърляне на генетичен материал с помощта на бактериофаг

Възстановяване на генетичен материал -възстановяване на щети в резултат на мутации.

Има няколко вида репарация

1. Фотореактивация – този процес се осигурява от специален ензим, който се активира при наличие на видима светлина. Този ензим се движи по веригата на ДНК и поправя щетите. Комбинира таймери, които се образуват под действието на UV. Резултатите от тъмната репарация са по-значими. Не зависи от светлината и се осигурява от няколко ензима - първо нуклеазите изрязват увредения участък от ДНК веригата, след това ДНК полимеразата, върху матрицата на комплементарната верига, запазена, синтезира пластир и лигазите зашиват пластира в увредена зона.

Репарациите подлежат на генни мутации, но хромозомните обикновено не са

1. Генетична рекомбинация при бактерии. Те се характеризират с проникване на генетичен материал от бактерията донор в бактерията реципиент с образуването на дъщерен геном, съдържащ гените и на двата оригинални индивида.

Включването на донорен ДНК фрагмент в реципиента става чрез кросингоувър

Три вида предаване -

1. Трансформация- процес, при който се пренася фрагмент от изолирана донорна ДНК. Зависи от компетентността на реципиента и състоянието на донорната ДНК. Компетентност- способност за абсорбиране на ДНК. Зависи от присъствието в клетъчната мембранареципиент на специални протеини и се образува през определени периоди на бактериален растеж. Донорната ДНК трябва да бъде двуверижна и не много голяма по размер. Донорната ДНК прониква през бактериалната мембрана и една от веригите се разрушава, другата се интегрира в ДНК на реципиента.
2. Трансдукция- осъществява се с помощта на бактериофаги. Обща трансдукция и специфична трансдукция.

Общ -протича с участието на вирулентни фактори. По време на сглобяването на фагови частици главата на фага може погрешка да включва не фагова ДНК, а част от бактериалната хромозома. Такива фаги са дефектни фаги.

Специфични- осъществява се от умерени фаги. При рязане, рязане се извършва стриктно по границата Те се изграждат между определени гени и ги пренасят.

1. Конюгация- трансфер на генетичен материал от бактерията донор към реципиента, при техния директен контакт. Необходимо условие- наличие на конгативен плазмид в донорната клетка. По време на конюгацията се образува конюгативен мост поради пили, през който генетичният материал се прехвърля от донора към пациента.

Генна диагностика

Набор от методи, които правят възможно идентифицирането на генома на микроорганизма или негов фрагмент в изследвания материал. Първият е предложен методът на NC хибридизация. Въз основа на използването на принципа на допълване. Този метод ви позволява да откриете наличието на маркерни ДНК фрагменти на патогена в генетичния материал с помощта на молекулярни сонди. Молекулярните проби са къси ДНК вериги, комплементарни на маркерната област. Към сондата се добавя флуоресцентен етикет, радиоактивен изотоп, ензим. Изследваният материал се подлага на специална обработка, която му позволява да унищожи микроорганизмите, да освободи ДНК и да я раздели на едноверижни фрагменти. След това материалът се фиксира. След това се открива активността на етикета. Този метод не е много чувствителен. Възможно е да се идентифицира патогенът само ако количеството му е достатъчно голямо. 10 до 4 микроорганизми. Тя е доста сложна технически и изисква голямо количествосонди. Широко разпространенна практика не го намери. Беше разработен нов метод - полимераза верижна реакция- PCR.

Този метод се основава на способността на ДНК и вирусната РНК да се репликират, т.е. към самовъзпроизвеждане. Същността на пациента е многократно копиране - ин витро амплификация на ДНК фрагмент, който е маркер за даден микроорганизъм. Тъй като процесът протича при достатъчно високи температури 70-90, методът стана възможен след изолирането на термостабилна ДНК полимераза от термофилни бактерии. Механизмът на амплификация е такъв, че копирането на ДНК веригите не започва от която и да е точка, а само от определени начални блокове, за създаването на които се използват т. нар. праймери. Праймерите са полинуклеотидни последователности, комплементарни на крайните последователности на копирания фрагмент от желаната ДНК, а праймерите не само инициират амплификацията, но и я ограничават. Сега има няколко опции за PCR, характеризиращи се с 3 етапа -

1. Денатурация на ДНК (разделяне на 1 верижни фрагменти)
2. Закрепване на грунда.
3. Комплементарно добавяне на ДНК вериги към двойни вериги

Този цикъл продължава 1,5-2 минути. В резултат на това броят на ДНК молекулите се удвоява 20-40 пъти. Резултатът е 10 на 8-ма степен на копия. След усилване се извършва електрофореза и се изолира под формата на ивици. Извършва се в специално устройство, наречено усилвател.

Предимства на PCR

1. Дава директни индикации за наличието на патоген в изследвания материал, без да се изолира чиста култура.
2. Много висока чувствителност. Теоретично може да се открие 1-вото.
3. Материалът за изследване може да бъде дезинфекциран веднага след събирането.
4. 100% специфичност
5. Бързи резултати. Пълен анализ- 4-5 часа. Експресен метод.

Използва се широко за диагностика на инфекциозни заболявания, чиито причинители са некултивирани или трудни за култивиране организми. Хламидия, микоплазма, много вируси - хепатит, херпес. Разработени са тестови системи за определяне антракс, туберкулоза.

Рестрикционен анализ- с помощта на ензими молекулата на ДНК се разделя на определени последователностинуклеоидите и фрагментите се анализират въз основа на състава. По този начин можете да намерите уникални области.

Биотехнологии и генно инженерство

Биотехнологията е наука, която въз основа на изучаването на жизнените процеси на живите организми използва тези биопроцеси, както и самите биологични обекти, за промишлено производство на продукти, необходими на хората, за възпроизвеждане на биоефекти, които не се проявяват в неестествени условия. Като биологични обектиНай-често се използват едноклетъчни микроорганизми, както и клетки от животни и растения. Клетките се възпроизвеждат много бързо, което позволява кратко времеувеличаване на биомасата на производителя. В момента биосинтезата на сложни вещества, като протеини, антибиотици, е по-икономична и технологично достъпна от други видове суровини.

Биотехнологиите използват самите клетки като източник на целевия продукт, както и големи молекули, синтезирани от клетката, ензими, токсини, антитела и първични и вторични метаболити – аминокиселини, витамини, хормони. Технологията за получаване на продукти от микробен и клетъчен синтез се свежда до няколко типични етапа - подбор или създаване на продуктивна централа. Избор на оптималното хранителна среда, отглеждане. Изолиране на целевия продукт, неговото пречистване, стандартизация, даване доза от. Генното инженерство се свежда до създаването на целеви продукти, необходими на хората. Полученият целеви ген се слива с вектор и векторът може да бъде плазмид и се вмъква в реципиентната клетка. Получател - бактерия - коли, мая. Целевите продукти, синтезирани чрез рекомбинанти, се изолират, пречистват и използват в практиката.

Инсулин и човешки интерферон. Еритропоетин, растежен хормон, моноклонални антитела. Ваксина срещу хепатит B.