Плазмиды
Плазмиды располагаются в цитоплазме бактерий. Количество их в бактериальной клетке может быть от 1 до 200. Плазмиды представлены кольцевой двухцепочечной ДНК длиной от 2 до 600 тыс. пар нуклеотидов, несущий 10-100 генов. Благодаря кольцевой структуре ДНК плазмиды не подвергаются действию экзонуклеаз — ферментов, вызывающих деградацию ДНК. Существуют также линейные плазмиды, резистентность которых к действию экзонуклеаз обеспечивается тем, что концы их нитей защищены белками или соединяются ковалентно.
Признаки, объединяющие плазмиды в одно царство с вирусами:
отсутствие собственных систем мобилизации энергии и синтеза белка;
саморепликация генома;
абсолютный внутриклеточный паразитизм.
Признаки, выделяющие плазмиды в отдельный класс:
среда обитания — только бактерии (среди вирусов имеются бактериофаги, вирусы растений, вирусы животных);
сосуществуют с бактериями, наделяя их дополнительными свойствами (у вирусов эти свойства могут быть только у умеренных фагов при лизогении бактерий, чаще всего вирусы вызывают лизис клеток);
геном «голый», не имеет оболочки;
репликация не требует синтеза структурных белков и процессов самосборки;
могут встраиваться в хромосому бактерий (интегративные плазмиды) или находиться в виде отдельной замкнутой молекулы ДНК, способной к автономной репликации — автономные плазмиды (эписомы).
Интегративные плазмиды содержат специфические инсерционные последовательности (IS–элементы), имеющие в своем составе ген, ответственный за сайт-специфическую рекомбинацию. В интегрированном состоянии плазмиды способны неопределенно долго существовать в составе хромосомы, реплицируясь вместе с ней, как обычные хромосомные гены.
Плазмиды содержат сайт начала репликации и набор генов, необходимых для ее осуществления. Однако поскольку в процессе репликации ДНК участвует множество белков, в репликации плазмид участвуют и белки клетки-хозяина. Поскольку эти белки у разных видов бактерий отличаются друг от друга, то плазмиды могут существовать только в ограниченном числе близкородственных видов бактерий. Однако известны плазмиды, имеющие широкий круг хозяев. Они обладают отличиями в наборе белков, необходимых для их поддержания в различных бактериях.
Переход плазмиды в автономное состояние и реализация записанной в ней информации часто связаны с индуцирующими воздействиями внешней среды. В некоторых случаях продукты плазмидных генов могут способствовать выживанию несущих их бактерий. Самостоятельная репликация плазмидной ДНК способствует ее сохранению и распространению в потомстве. Встраивание плазмид, так же как и профагов, происходит только в гомологичные участки бактериальной хромосомы, в то время как IS–последовательностей и транспозонов — в любой ее участок.
Плазмиды могут распространяться по вертикали (при клеточном делении) и по горизонтали (путем конъюгационного переноса). В зависимости от наличия или отсутствия механизма самопереноса (его контролируют гены tra–оперона) выделяют конъюгативные и неконъюгативные плазмиды.
Конъюгативные (трансмиссивные) плазмиды обладают способностью передавать свою копию в другие клетки методом конъюгации. Конъюгативные плазмиды содержат в своем геноме гены, ответственные за образование конъюгационного мостика между клетками, по которому может переноситься одна из нитей плазмидной или бактериальной ДНК. Чаще всего конъюгативными являются F– или R–плазмиды. Конъюгативные плазмиды крупные (25–150 млн Д), часто выявляются у Грам- палочек, делятся синхронно с нуклеоидом, обычно в клетке 1–2 копии. Они переносятся от бактерии к бактерии внутри вида или между представителями близкородственных видов. Среди них есть плазмиды как с узким, так и с широким кругом хозяев. Они играют важную роль в эволюции бактерий, способствуя распространению генов среди бактерий разных видов и родов. Это явление получило название горизонтального переноса генов.
Неконъюгативные (нетрансмиссивные) плазмиды не способны запускать конъюгацию, имеют небольшие размеры, характерны для Грам+ кокков, но встречаются также у некоторых Грам- бактерий (напр., у H. influenzae, N. gonorrhoeae). Неконъюгативные плазмиды делятся чаще нуклеоида, могут присутствовать в больших количествах (более 30 на клетку), так как только наличие такого количества обеспечивает их распределение в потомстве во время клеточного деления. Неконъюгативные плазмиды могут передаваться при конъюгации одновременно с конъюгативными (при наличии в бактерии одновременно конъюгативных и неконъюгативных плазмид) или при трансдукции.
Функции плазмид:
регуляторная — компенсирует нарушение функции ДНК нуклеоида (напр., при интеграции плазмиды в состав поврежденного бактериального генома, неспособного к репликации, его функция восстанавливается за счет плазмидного репликона);
кодирующая — вносит в бактериальную клетку новую информацию:
индуцирует деление,
контролирует синтез факторов патогенности,
совершенствует защиту бактерий (синтез бактериоцинов, резистентность к антибиотикам);
обеспечивает выживание в необычных условиях: при действии катионов (висмута, кадмия, ртути, свинца, сурьмы), анионов (арсената, арсенита), мутагенов (акридинов, этидиум-бромида, УФО).
Виды плазмид:
F–плазмиды — половой фактор, F–фактор, фактор фертильности (англ. fertility — плодовитость). F–плазмиды выполняют донорские функции, индуцируют деление.
Они могут находится как в интегрированном состоянии (Hfr–клетки — от англ. high frequency of recombinations — высокая частота рекомбинаций), так и в автономном состоянии (F+–клетки). Интегрированные F–плазмиды переносят свою генетическую информацию и часть генетической информации хромосомы в реципиентную клетку. Перенос генетического материала детерминируется tra–опероном F–плазмиды (от англ. transfer — перенос), обеспечивающим ее конъюгативность. F–плазмиду можно элиминировать из клетки, обработав последнюю акридиновым оранжевым. В результате этого клетки теряют свойства донора.
2. R-плазмиды — R–фактор, фактор резистентности (англ. resistance — устойчивость) детерминируют множественную резистентность к антимикробным препаратам. R–плазмиды имеют более сложное строение, в их состав входит r–оперон, который может содержать более мелкие мигрирующие элементы (IS–последовательности, транспозоны и tra-опероны).
Трансмиссивные R–плазмиды содержат 2 области генов: гены, контролирующие лекарственную резистентность и гены, контролирующие перенос R–плазмид при конъюгации (у Грам- бактерий).
Нетрансмиссивные R–плазмиды передаются при трансформации, при трансдукции (у Г+ бактерий), при конъюгации в случае интеграции с трансмиссивными плазмидами.
R-плазмиды могут передаваться бактериям других видов, так как критерий репродуктивной изоляции отсутствует. Передача R–плазмид привела к их широкому распространению среди патогенных и УП бактерий, что чрезвычайно осложнило химиотерапию вызываемых ими заболеваний.
3. Плазмиды бактериоциногенности детерминируют синтез бактериоцинов (колицинов, стафилоцинов, вибриоцинов, пестицинов) — белковых антибиотикоподобных веществ, обладающих бактерицидным действием в отношении близкородственных видов микроорганизмов. Они редко интегрируют в нуклеоид.
Бактериоцины являются одним из механизмов межвидовой конкуренции и не действуют на клетки, несущие плазмиды бактериоциногенности такого же типа. Напр., Col–плазмиды участвуют в поддержании эубиоза кишечника.
Механизмы бактерицидного действия бактериоцинов:
нарушение функции рибосом;
ферментативное разрушение ДНК (являются нуклеазами);
нарушение функции ЦПМ.
Известно более 25 типов колицинов (A, B, C, D, E1, E2, К и др.), отличающихся по физико-химическим и антигенным свойствам, а также по способности адсорбироваться на определенных участках поверхности бактериальных клеток.
Способность продуцировать различные типы колицинов используется для типирования бактерий при проведении эпидемиологического анализа вызываемых ими заболеваний:
колициногенотипипрование — определение типа Col–плазмиды;
колицинотипипрование — определение типа колицина.
4. Плазмиды вирулентности контролируют вирулентные свойства микроорганизмов, детерминируя синтез факторов патогенности:
- CF+ плазмиды – контролируют адгезию;
- плазмиды, контролирующие синтез пенетринов;
- Hly–плазмиды — определяют синтез гемолизинов;
- Ent–плазмиды — определяют синтез энтеротоксинов;
- Tox–плазмиды — определяют токсинообразование.
Развитие инфекционного процесса, вызванного возбудителями чумы, сибирской язвы, кишечного иерсиниоза, боррелиоза связано с функционированием плазмид вирулентности.
5. D–плазмиды – плазмиды биодеградации, несут информацию об утилизации органических соединений, которые бактерии используют в качестве источников углерода, азота и энергии (в т. ч. различные сахара и необычные аминокислоты, камфору, ксилол, нафталин, толуол). Обеспечивают патогенным бактериям селективные преимущества во время пребывания на объектах окружающей среды и в организме человека (уропатогенные штаммы кишечных палочек содержат плазмиду гидролизации мочевины).
Близкородственные плазмиды не способны стабильно сосуществовать, что позволило объединить их по степени родства в Inc–группы (англ. incompatibility — несовместимость). Насчитывается более двух десятков групп несовместимости, объединяющих родственные плазмиды.
- Общая медицинская микробиология
- Общая медицинская микробиология
- Список сокращений
- Этапы развития микробиологии
- Особенности микроорганизмов
- Систематика бактерий
- 4. Смешанный подход.
- Отличия прокариотов и эукариротов
- Таксоны, применяемые в бактериологии:
- Подвидовые таксоны:
- Клон (греч. Klon — росток) — генетически однородная чистая культура микроорганизмов, полученная из одной материнской клетки.
- Номенклатура бактерий
- Морфология бактерий
- Мелкие и средние длиной 2–5 мкм, толщиной 0,4–0,8 мкм; — энтеробактерии;
- Длинные палочки длиной до 10 мкм, толщиной 0,5–2 мкм — бациллы;
- Бактерии — не образуют спор; необходимо иметь в виду, что термин «бактерия» часто используют для обозначения всех микроорганизмов-прокариот;
- Бациллы — спорообразующие аэробы; диаметр эндоспоры обычно не превышает ширины клетки;
- Клостридии — спорообразующие анаэробы; диаметр споры больше поперечника вегетативной клетки, в связи с этим клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.
- Структура бактериальной клетки
- Обязательными органеллами бактериальной клетки являются нуклеоид, цпм, мезосомы, цп, рибосомы.
- Политрихи — много жгутиков:
- Клеточная стенка (кс)
- Формы бактерий с дефектом кс
- Запасные вещества прокариот
- 7.12. Эндоспоры
- Терморезистентность эндоспор обусловлена:
- Практически полным отсутствием свободной воды;
- Большим содержанием кальциевой соли дипиколиновой кислоты, которая не встречается у вегетативных клеток;
- Особым строением белка;
- Стадии спорообразования (споруляции):
- Стадии прорастания споры:
- Систематическое положение спирохет
- Морфология спирохет.
- Отличительные признаки патогенных спирохет
- Характеристика трепонематозов
- Боррелии
- Фиксированные препараты окрашивают по Романовскому-Гимзе или фуксином. Боррелии при окраске по Романовскому-Гимзе —фиолетовые, фуксином — розовые (рис. 45б).
- Лептоспиры
- Актиномицеты
- Систематическое положение актиномицетов
- 5) Актиномикоз цнс.
- Риккетсии
- Риккетсии названы в честь американского микробиолога х. Риккетса, открывшего возбудителя одного из риккетсиозов — пятнистой лихорадки скалистых гор и погибшего от этой инфекции (1909).
- Систематическое положение риккетсий
- Характеристика риккетсиозов
- Хламидии
- Систематическое положение хламидий
- Хламидии — мелкие коккобактерии, диаметром 250-300 нм, имеющие маленький геном — кольцевую днк, кодирующую синтез 500 белков.
- Хламидии сохраняют жизнеспособность во внешней среде при низких температурах, быстро погибают при воздействии высоких температур, при действии дезинфектантов.
- Тропны к цилиндрическому эпителию;
- Дифференциация родов семейства Chlamydiaceae
- Роль хламидий в патологии
- Микоплазмы
- Систематическое положение микоплазм
- Отличия микоплазм от других прокариот:
- Малый размер генома, наименьший у прокариотов (1/16 генома e. Coli, 1/10 генома риккетсий);
- Роль микоплазм в патологии
- Сравнительная характеристика спирохет, актиномицетов, риккетсий, хламидий, микоплазм
- Обмен веществ и энергии (метаболизм) у прокариотов
- Химическая структура и питательные потребности бактерий
- Питание микроорганизмов
- Конструктивный метаболизм
- Пути получения энергии у прокариотов
- Классификация бактерий по особенностям энергетического метаболизма
- Сравнительная эффективность различных способов получения энергии у гетеротрофов
- Энергетический метаболизм
- Классификация бактерий по отношению к кислороду воздуха
- Метаболическое направление эволюции микроорганизмов
- Рост и размножение микроорганизмов Рост микроорганизмов
- Размножение микроорганизмов
- Способы размножения микроорганизмов
- II. Бесполые способы размножения.
- Покоящиеся формы микроорганизмов
- Противомиробные мероприятия
- Стерилизация
- Резистентность эндоспор и вегетативных клеток
- Способы стерилизации
- Наиболее часто используемые режимы стерилизации паром под давлением
- Режимы стерилизации сухим жаром
- Стерилизации инструментов и изделий медицинского назначения
- Факторы, определяющие эффективность стерилизации
- Виды контроля стерилизации в лпу
- Максимальные сроки сохранения стерильности объектов в зависимости от вида упаковки
- Дезинфекция
- Способы дезинфекции
- Спектр антимикробной активности веществ, входящих в состав дезинфектантов
- Корреляция классификации медицинских инструментов с уровнем дезинфекции
- Характеристика дезинфектантов
- Условия химической инактивации некоторых микроорганизмов
- Антисептика
- Способы антисептики
- Препараты нпо «БелАсептика», зарегистрированные мз рб и рекомендованные к применению
- Асептика
- Методы асептики
- Противомикробный режим
- Генетика бактерий
- Наследственность бактерий
- Генетический аппарат бактерий
- Нуклеоид
- 3. Эволюция организмов происходит благодаря мутациям и генетическим рекомбинациям.
- Плазмиды
- Мобильные (мигрирующие) генетические элементы
- Сравнительная характеристика внехромосомных факторов наследственности
- Характеристики геномов некоторых бактерий
- Изменчивость бактерий
- Сравнительная характеристика изменчивости
- Мутации
- Классификации мутаций
- I. По происхождению.
- II. По проявлению мутации в фенотипе.
- 1. Проявленные (доминантные).
- III. По направленности действия.
- IV. По фенотипическим последствиям для мутировавшей клетки.
- V. По характеру изменений в первичной структуре днк.
- I. Репарации.
- Генетические рекомбинации
- Фенотипическая изменчивость
- Практическое использование изменчивости
- Медицинская биотехнология и генная инженерия
- Геномика
- Учение об инфекционном процессе Инфекционные заболевания в патологии человека
- Инфекционный процесс и факторы, влияющие на него
- III. Условия (факторы) внешней среды, в которых взаимодействуют макро- и микроорганизм.
- Классификации инфекционных заболеваний
- Кровяные инфекции: вирусные гепатиты в и с;
- Респираторные инфекции: дифтерия, корь, коклюш, менингококковая инфекция, скарлатина;
- Инфекции наружных покровов: сифилис, гонорея, хламидиоз;
- «Вертикальные» инфекции: вирусный гепатит в, вич–инфекция;
- Характеристика механизмов и путей передачи инфекции
- Генерализованная (общая) — микроорганизм распространяется (диссеминирует) из ворот инфекции лимфогенным, гематогенным путем или по отросткам нейронов:
- Спорадическая заболеваемость — отдельные случаи одной нозологической формы, эпидемически не связанные между собой;
- Эпидемии: лавинообразное нарастание заболеваемости, случаи эпидемически связаны между собой;
- Пандемии: эпидемия, охватывающая несколько стран, целый континент, всю человеческую популяцию;
- Периоды инфекционного заболевания
- Характеристика периодов инфекционного заболевания
- Патогенность
- Потенциальность — может реализоваться при определенных условиях:
- Вирулентность
- Определение вирулентности Качественное определение вирулентности проводится прямым (биопроба) или косвенным (наличие ферментов вирулентности) способами.
- Факторы патогенности
- Колонизацию — размножение бактерий на поверхности клеток макроорганизма;
- Инвазию — проникновение бактерий через слизистые и соединительнотканные барьеры макроорганизма в подлежащие ткани;
- Переход возбудителя к другому хозяину.
- У Грам- бактерий — пили I и общего типов;
- Капсульные полисахариды клебсиелл, поверхностные белки, липополисахариды;
- Гемагглютинины вирусов.
- Фибринолизины (стрептокиназа и стафилококкокиназа) растворяют сгусток фибрина, ограничивающий местный очаг воспаления, что позволяет бактериям быстро распространяться в органы и ткани;
- Ферменты агрессии микрорганизмов:
- ДнКаза — деполимеризует днк;
- 6. Другие:
- Характеристика бактериальных токсинов
- Сравнительная характеристика бактериальных экзотоксинов и эндотоксинов
- Активация комплемента по альтернативному пути;
- Поликлональная стимуляция и пролиферация в–лимфоцитов, синтез Ig m;
- Системы секреции факторов патогенности у Грам- бактерий
- Генетический контроль факторов патогенности
- Синдром системного воспалительного ответа
- Химиотерапия инфекционных заболеваний Этапы становления химиотерапии
- Классификация антимикробных средств
- Группы химиопрепаратов
- 1. По антимикробному спектру действия:
- 2. По происхождению:
- 3. По типу действия:
- 4. По направленности действия:
- 5. По химическому строению:
- Классификация и спектр активности пенициллинов
- Классификация и спектр активности цефалоспоринов
- Классификация и спектр активности аминогликозидов
- Классификация макролидов
- Классификация фторхинолонов
- Классификация антибиотиков по механизму действия
- Антибиотикорезистентность, ассоциированная с модификацией мишени
- 5. Снижение физиологической роли мишени и формирование метаболического «шунта».
- 7. Модификация структуры молекулы антибиотика, приводящая к утрате биологической активности.
- Наиболее частые механизмы резистентности бактерий к антибиотикам
- Побочные действия антибиотиков
- 5. Влияние на иммунный ответ.
- 6. Возникновение антибиотикорезистентных форм микроорганизмов:
- Операции и состояния, при которых целесообразна антибиотикопрофилактика
- Бактерии, проявляющие резистентность к антибиотикам
- Экологическая микробиология Экология микроорганизмов
- Время возникновения живых существ
- Экологическое направление эволюции микроорганизмов
- Экологические понятия
- Концепция микробной доминанты
- Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- Микробиологические аспекты охраны окружающей среды
- Экологические связи
- Экологические факторы абиотической среды
- Действие на микроорганизмы физических факторов внешней среды
- Действие на микроорганизмы химических факторов внешней среды
- Экологические среды микроорганизмов
- Бактериологические показатели, рекомендуемые для санитарно-гигиенической оценки воздуха лпу
- Эумикробиоз и дисбиоз
- Наличие/отсутствие микроорганизмов в биотопах тела человека
- Биотопы, имеющие постоянную микрофлору
- Значение нормальной микрофлоры
- Эубиоз различных биотопов организма человека
- Показатели, характеризующие эубиоз кишечника
- Показатели, характеризующие степень чистоты влагалища
- Дисбиоз (дисмикробиоз)
- Причины дисбиоза:
- Классификации дисбиозов:
- Дисбиоз полости рта
- Дисбиоз кишечника
- Принципы коррекции дисбиоза
- 1. Устранение причины, вызвавшей дисбиоз.
- Основные группы пробиотиков на основе компонентов микроорганизмных клеток или метаболитов
- Бактериофаги, используемые для коррекции дисбиоза кишечника
- Профилактика дисбиоза
- Методы изучения нормальной микрофлоры
- Литература
- Оглавление