Лекции по микре

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «Введение в микробиологию. Систематика и морфология бактерий. Ультраструктура бактериальной клетки.»

Микробиология как наука. Предмет и задачи микробиологии.

Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших невидимых невооруженным взглядом живых объектах – микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде.

Термин «микроорганизмы» ввел французский ученый Седдило в конце XIX века. Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле, они появились

задолго до возникновения растений и животных – примерно 3-4 млрд. лет тому назад. В настоящее время они представляют собой по количеству самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу Земли. Они находятся в воздухе, воде, почве, пище, на окружающих нас предметах, на поверхности и внутри нашего тела и других организмов животного и растительного мира, и даже в космосе.

Все микроорганизмы подразделяются на:

патогенные (от греч. patos – болезнь) – болезнетворные, т.е. способные вызвать инфекционное заболевание;

условно-патогенные – вызывают заболевания при определенных условиях;

 сапрофитные (от греч. sapros – гнилой и phyton – растения) – непатогенные/неболезнетворные, не вызывают заболевания у человека.

Название «микробиология» предложено французским ученым Дюкло. Микробиология зародилась в пределах биологии. Затем она постепенно дифференцировалась на самостоятельные научные дисциплины:

общая;

частная;

медицинская;

клиническая (изучает микроорганизмы, вызывающие заболевания в ЛПУ);

санитарная;

ветеринарная (изучает микроорганизмы, патогенные для животных);

сельскохозяйственная (изучает микроорганизмы – вредителей растений);

морская (изучает микроорганизмы – обитателей морей и океанов);

космическая (изучает микроорганизмы, населяющих космическое пространство);

техническая микробиология (использует микроорганизмы для получения разнообразных продуктов, необходимых для жизнедеятельности людей – вакцины, диагностикумы, ферменты и т.д.).

Предмет изучении общей микробиологии – общие закономерности, биологические свойства микроорганизмов вне зависимости от их видовой принадлежности: морфологию, физиологию,

биохимию, генетику, экологию, эволюцию и другие признаки микроорганизмов.

Предмет изучении частной микробиологии – особенности биологических свойств микроорганизмов, характерных определенному виду.

Предмет изучения медицинской микробиологии – патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, процессы их взаимодействия с макроорганизмом.

Задачи медицинской микробиологии:

микробиологическая диагностика инфекционных заболеваний;

разработка методов специфической профилактики;

разработка этиотропного лечения инфекционных болезней.

В составе медицинской микробиологии выделяю следующие разделы:

бактериология (объект изучения – бактерии);

вирусология (объект изучения – вирусы);

микология (объект изучения – грибы);

прототозоология (объект изучения – простейшие);

альгология (объект изучения – микроскопичские водоросли);

иммунология (объект изучения – защитных реакции организма) и др.

Предмет изучения санитарной микробиологии, тесно связанной с медицинской микробиологией, – санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды и пищевых продуктов, разработка санитарно-микробиологических нормативов и методов индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах окружающей среды.

Исторические этапы развития микробиологии.

Выделяют 5 исторических периода развития и становления микробиологии как науки.

I. Эвристический период.

Многие тысячелетия человечество пользовалось плодами жизнедеятельности микроорганизмов, не подозревая об их существовании. Хотя мысль о наличии в природе невидимых живых существ возникала у многих исследователей. Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о том, что «миазмы», обитающие в болотах, вызывают различные болезни у человека, попадая в его организм через рот. В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546 г.): заражение человека может происходить тремя путями – при непосредственном соприкосновении, опосредованно (через предмет) и на расстоянии, но при обязательном участии контагий («зародышей болезней»). Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было.

II. Описательный период (морфологический) – охватывает вторую половину XVIII века и продолжается до середины XIX века. Связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 г. Гансом и Захарием Янсенами, но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антоний Левенгук (1632-1723 гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» (анималькусов) в дождевой воде, зубном налете и других материалах. Зарисованные им формы микроорганизмов были удивительно правдивы.

Вэтот же период в 1771 г. выдающийся русский врач Данило Самойлович (1744-1805 гг.) в опыте самозаражения гноем больных чумой доказал роль микроорганизмов в этиологии чумы и возможность предохранения людей от чумы с помощью прививок. Д.С. Самойлович был убежденным сторонником живой природы возбудителя чумы и за 100 с лишним лет до открытия этого микроба пытался обнаружить его. Лишь несовершенство микроскопов того времени помешало ему сделать это. Он предположил возможность искусственного создания невосприимчивости к инфекционному агенту и даже предпринял попытку создания противочумной вакцины. Эти исследования предшествовали работам Э. Дженнера. Работы Д.С. Самойловича внесли большой вклад в разработку мероприятий по борьбе с чумой.

В1796 г. Эдвард Дженнер (1749-1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы, взяв материал от доярки, больной коровьей оспой.

III. Физиологический период (Пастеровский) (вторая половина XIX века) – «золотой век» микробиологии. С момента обнаружения микроорганизмов, возник вопрос не только об их роли в патологии человека, но и об их устройстве, биологических свойствах, процессах жизнедеятельности, экологии и т.д. Поэтому с середины XIX века началось интенсивное изучение физиологии бактерий.

Л. Пастер (1822-1895 гг.) – основатель французской школы микробиологии (химик по образованию, талантливый экспериментатор, сделал ряд фундаментальных открытий во многих областях науки, в том числе и в микробиологии), его основные достижения:

 открытие бактериальной природы брожения и гниения при изучение болезней вина и

пива;

 предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации;  доказательство невозможности самопроизвольного зарождения жизни (если

стерильный бульон оставить в открытой колбе, то он прорастет, но если стерильный бульон поместить в колбу, сообщающуюся с воздухом через спиральную трубку, то бульон не прорастет, т.к бактерии осядут на изогнутых частях трубки);

 создание основ вакцинного дела;  разработка и получение вакцины против бешенства, сибирской язвы у животных и

куриной холеры;

 открытие возбудителей сибирской язвы (Bacillus anthracis), родовой горячки (стрептококки), фурункулеза (стафилококки).

Р. Кох (1843-1910 гг.) – основатель школы немецких микробиологов, его достижения:

внедрение в практику микробиологии анилиновых красителей, иммерсионной системы, плотных питательных сред;

открытие возбудителей туберкулеза и холеры у человека;

сформулирована триаду критериев, по которым можно было установить связь инфекционного заболевания с определенным микроорганизмом (триада Генле-Коха – эти принципы до Коха выдвигал Генле, а Кох сформулировал и развил):

1)микроб, предполагаемый в качестве возбудителя болезни, всегда должен обнаруживаться только при данном заболевании, не выделяясь при других болезнях и от здоровых людей;

2)данный микроб должен быть выделен в чистой культуре;

3)чистая культура этого микроба должна вызывать у экспериментального животного заболевание с клинической и паталогоанатомической картиной, свойственной заболеванию человека.

Сейчас эта триада имеет относительное значение, установление роли микроорганизма в развитии инфекционного заболевания не всегда укладывается в рамки триады.

IV. Иммунологический период (конец XIX – начало XX веков), связан с работами И.И. Мечникова и П. Эрлиха.

И.И. Мечников (1845-1916 гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета).

Пауль Эрлих (1854-1915 гг.) сформулировал теорию гуморального иммунитета, объяснив происхождение антител и их взаимодействие с антигенами.

В 1908 г. И.И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии.

Конец XIX ознаменовался эпохальным открытием царства вирусов.

Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел он

квыводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом. 1928 г. – А. Флеминг, изучая явления микробного антагонизма, получил нестабильный

пенициллин.

А в 1940 г. – Г. Флори и Э. Чейн получили стабильную форму пенициллина.

Отечественный пенициллин был разработан в 40-е годы прошлого столетия ленинградским микробиологом З.В. Ермольевой.

V. Современный период (начался в середине XX века) связан с научно-технической революцией в естествознании.

1944 г. – О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти доказали роль ДНК в передаче наследственной информации.

1953 г. – Д. Уотсон и Ф. Крик расшифровали структуру ДНК.

В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии.

1958 г. – П. Медавар и Гашек описали явление иммунологической толерантности. 1959 г. – Р. Портер и Д. Эдельман смоделировали молекулу иммуноглобулина.

1982 г. – Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье открыли ВИЧ.

Роль отечественных ученых в развитии микробиологии.

Отечественным ученым принадлежит немало крупных достижений и открытий, внесших существенный вклад в развитие микробиологии.

В ранний период развития микробиологии большое значение имели работы русских исследователей М.М. Тереховского (1740-1796 гг.) и Д.С. Самойловича. Работы М.М. Тереховского были посвящены изучению влияния на микроорганизмы различных физических и химических воздействий, первым разработал подходы к термическому обеззараживанию различных объектов.

К сожалению, его работы были мало известны в то время.

Русский ботаник Л.С. Ценковский (1822-1887 гг.), отнесший бактерии к растениям, разработал вакцину против сибирской язвы, которую успешно применял для вакцинации скота; описал 43 новых вида микроорганизмов; начал читать лекции о бактериях в Петербургском университете в середине

50-х годов XIX века.

Г.Н. Минх (1836-1896 гг.) и О.О. Мочутковский (1845-1903 гг.) в опытах самозаражения доказали инфекционную природу возбудителя возвратного сыпного тифа.

Д.К. Заболотный (1866-1929 гг.) – крупнейший организатор борьбы с чумой, доказал природную очаговость чумы, установил пути передачи инфекции от животных, тем самым заложив основы отечественной эпидемиологии. В 1898 г. создал 1-ю кафедру микробиологии в

Петербургском женском медицинском институте.

Г.Н. Габричевский (1860-1907 гг.) – первый русский бактериолог, открыл на частной основе Бактериологический институт при Московском университете в 1896 г., автор «Руководства к клинической бактериологии для врачей и студентов» и учебника «Медицинская бактериология».

Имеет много работ по лечению и профилактике скарлатины, малярии и возвратного тифа. В 1894 г. получил первую противочумную сыворотку, которую сначала испытывал на себе.

Н.Ф. Гамалея (1859-1949 гг.) – выдающийся русский микробиолог, ученик Пастера, автор многих работ, посвященных проблемам бешенства, холеры и др., разработал основы получения химических вакцин, в 1886 г. организовал и открыл в Одессе первую в России и вторую в мире Пастеровскую станцию, где проводились прививки против бешенства.

Л.А. Зильбер (1894-1966 гг.) выделил вирус клещевого энцефалита и исследовал эпидемиологию этого заболевания, получил первую вакцину для специфической профилактики клещевого энцефалита. Является автором вирусно-генетической теории происхождения опухолей.

П.Ф. Здродовский – иммунолог и микробиолог, известный фундаментальными работами по физиологии иммунитета и риккетсиологии.

В.М. Жданов – крупнейший вирусолог, один из организаторов ликвидации натуральной оспы на Земле, основоположник молекулярной вирусологии и генной инженерии.

В.Д. Тимаков – известен трудами по L-формам бактерий.

М.П. Чумаков – вирусолог, организатор Института полиомиелита и вирусных энцефалитов (сейчас носит его имя), автор многих противовирусных вакцин, в том числе полиомиелитной пероральной вакцины.

А.А. Смородинцев – автор гриппозной, коревой и полиомиелитной вакцин.

Современные подходы к систематике и номенклатуре микроорганизмов.

Систематика (от греч. systematicos – упорядоченный) – наука, занимающаяся изучением многообразия организмов, выявлением их сходства, различий, группировкой и классификацией.

Классификация (от греч. classic – разряд, группа) – это распределение единиц по группам более высокого порядка (служит для упорядочения многообразных микроорганизмов, для определения видов).

Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos – закон) – это особый раздел систематики, изучающий принципы классификации.

Признаки, используемые для таксономической классификации микроорганизмов:

1)Морфологические – форма, размеры, взаиморасположение, наличие спор, капсулы, жгутиков, особенности ультраструктуры;

2)Тинкториальные – способность окрашиваться;

3)Культуральные – особенности роста на жидких и плотных питательных средах: скорость, характер роста, условия культивирования;

4)Особенности питания;

5)Тип дыхания – аэробы, анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы;

6)Биохимические свойства – способность ферментировать углеводы, белки, жиры;

7)Антигенные свойства – родо-, видо-, вариантоспецифичность;

8)Чувствительность к бактериофагам;

9)Химический состав – содержание основных сахаров, аминокислот, белков, жиров, микроэлементов;

10)Свойства генома – величина, молекулярная масса генома, наличие внехромосомных факторов наследственности и т.д.

Таксон – любая таксономическая группа, имеющая научное название.

Основная таксономическая категория в микробиологии – вид.

Вид – эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по строению и физиологическим свойствам.

Для обозначения вида применяется бинарное название, предложенное К. Линнеем.

Схема формирования биноминального названия микроорганизмов:

Виды, связанные генетическим родством, объединены в роды, роды – в трибы, трибы – в семейства, семейства – в порядки, порядки – в классы, классы – в отделы, а отделы – в царства.

Высшей таксономической категорией является царство.

Признаки у особей одного и того же вида могут варьировать, поэтому внутри вида выделяют варианты: серологические (сероварианты/серовары), морфологические (морфовары), по отношению к специфическим бактериофагам (фаговары), биохимические (хемовары), экологические (эковары), бактериоциновары, резистовары (отличие по устойчивости к антибиотикам) и т.д.

Помимо вида в микробиологии применяются специальные термины: штамм, клон, чистая культура, смешанная культура.

Штамм – это культура клеток одного вида, выделенная из разных источников, или из одного источника, но в разное время.

Клон – генетически однородная культура микроорганизмов, полученных из одной клетки. Чистая культура – популяция микробов одного вида, выращенных на питательной среде. Смешанная культура – культура клеток нескольких видов.

Особенности систематики микроорганизмов.

Выделяют мир микроорганизмов, который подразделяют на 3 царства:

1. Эукариоты (Eucaryotae): отделы – грибы (Fungi или Mycota) и простейшие (Protozoa).

2.Прокариоты (Procaryotae) : отделы – цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и бактерии (35 групп по Берджи, в том числе бактерии, актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы).

3.Вирусы (Vira) – ДНК- и РНК-содержащие.

Существуют две неклассифицированные формы микроорганизмов – вироиды (инфекционные ДНК/РНК) и прионы (инфекционные белки).

Особенности систематики бактерий.

Среди трудов по систематике бактерий международное признание получили работы Берджи с авторами. Первое издание «Определителя бактерий» Берджи вышло в 1923 году; с тех пор руководство неоднократно переиздавалось. Последнее издание, дополненное и переработанное, опубликовано в 2001 г.

По Берджи, царство прокариот делится на 4 отдела в зависимости от наличия у бактерий клеточной стенки и от ее состава.

1.Gracillicutes (тонкокожие) – имеют тонкую клеточную стенку (например, Грамбактерии).

2.Firmicutes (толстокожие) – объединяют Грам+ бактерии с толстой клеточной стенкой.

3.Tenericutes (нежнокожие) – отдел представлен организмами, не имеющими клеточной стенки (микоплазмы).

4.Mendosicutes (mendosis – неправильный) – сюда вошли бактерии, имеющие клеточную стенку, но она не содержит пептидогликана (археобактерии).

Описание бактерий в определителе даются по группам, которые делятся на семейства, роды. Всего выделено 35 групп, из них 30 содержат патогенные для человека виды.

Морфология бактерий.

Морфология бактерий – это раздел микробиологии, изучающий форму, размеры, строение бактерий и их взаимное расположение относительно друг друга.

Размеры бактерий измеряются в мкм и колеблются от 0,1 до 10 мкм; размеры отдельных клеточных структур – в нм.

Существуют 4 основные формы бактерий – шаровидные, палочковидные, извитые, ветвящиеся.

Шаровидные бактерии – кокки (coccus – зерно) имеют правильно сферическую или эллипсовидную форму, по расположению в мазке различают:

микрококки (от греч. micros – малый) распределяются в мазке беспорядочно, по

одному;

диплококки (от греч. diplos – двойной ) – попарно;

тетракокки – по 4;

сарцины (от греч. sarcina – связка, тюк) – «пакетами» по 8, 16, 32 и более;

стафилококки (от греч. staphyle – гроздь винограда) – в виде гроздьев винограда;

стрептококки (от греч. streptos – цепочка) – в виде цепочки кокков.

Характер расположения в мазках зависит от особенностей деления бактериальных клеток в процессе размножения и наличием капсулы.

Палочковидные формы подразделяются на:

бактерии (не образуют спор);

бациллы (аэробные спорообразующие микроорганизмы);

клостридии (спорообразующие анаэробы).

Палочки бывают короткими, длинными с закругленными и заостренными концами. По расположению в мазках выделяют:

диплобактерии;

стрептобактерии;

располагающиеся беспорядочно.

Извитые бактерии делятся на:

вибрионы – изогнутость тела не превышает четверти оборота спирали (холерный

вибрион);

спириллы и спирохеты – имеют по одному или несколько оборотов (например, возбудитель сифилиса), спирохеты отличаются от спирилл подвижностью.

Нитевидные формы (ветвящиеся) – это палочки с разветвлениями на одном или обоих концах (например, актиномицета).

Но размеры и форма бактерий могут изменяться под влиянием окружающей среды (состав питательной среды, ее pH, температура, лекарственные препараты и др.), а также в зависимости от возраста культуры.

Ультраструктура бактериальной клетки.

Бактерии относятся к прокариотам, устроенным более примитивно, чем эукариоты (растительные и животные клетки).

Сходства в строении клеток эукариот и прокариот:

Клеточное строение;

Наличие цитоплазматической мембраны;

Наличие цитоплазмы;

Единая форма наследственности – ДНК.

Различия в строении клеток эукариот и прокариот:

Ультраструктуру бактериальной клетки удалось изучить с помощью электронного микроскопа, а также благодаря биохимическим, цитохимическим и иммунологическим методам.

Различают обязательные компоненты бактериальной клетки (имеющиеся у всех бактерий и постоянно) и необязательные (встречаются лишь у некоторых микроорганизмов и непостоянно). К обязательным элементам относятся: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид, рибосомы, мезосомы, пили 1-го порядка. К необязательным – капсула, споры, жгутики, плазмиды, пили 2-го порядка, включения.

Оболочка бактериальной клетки состоит из 3-х основных слоев: слизистый, клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана.

Слизистый слой представляет собой аморфное слизистое образование. Некоторые бактерии имеют помимо этого легко отделяемого слизистого слоя, капсулу, отличающуюся упорядоченным фибриллярным строением. Образование капсулы зависит от среды, в которой находятся бактерии. Некоторые из них (пневмококки), образуют капсулу только в организме человека или животного, другие – в организме и на питательных средах с добавлением крови (возбудитель чумы). Функцией капсул является защита микроорганизмов от фагоцитоза, от действия антител и других барьерных факторов организма.

Клеточная стенка – прочная эластичная стенка, окружающая бактериальную клетку снаружи. Клеточная стенка имеет сложную структуру, ее химический состав и строение постоянны, что используется для определения вида микроорганизмов. В состав клеточной стенки почти всех прокариот обязательно входит пептидогликан (или муреин), обеспечивающий эластичность и ригидность. Это полисахарид, состоящий из чередующихся звеньев N-ацетилглюкозамина и N- ацетилмураловой кислоты. С каждым остатком данной кислоты ковалентно связан тетрапептид, в состав которого входят 4 аминокислоты: аланин, глутамин, лизин и диаминопимелиновая кислота, встречающаяся только у бактерий.

В 1885 г. датский врач Христан Грам предложил метод окраски бактерий, при котором одни бактерии окрашивались в фиолетовый цвет (их назвали грамположительными); другие – в красный (грамотрицательные). Сам автор не смог объяснить механизм такого окрашивания. Позже было установлено, что характер окраски бактерий зависит от особенностей строения клеточной стенки. Ее структура и химический состав различны у грам+ и грамбактерий.

Грамположительные бактерии имеют сравнительно просто построенную, но мощную клеточную стенку. Она состоит преимущественно из множества слоев пептидогликана, составляющего до 95% его сухой массы. Часто вместо диаминопимелиновой кислоты содержится лизин, тейхоевые и липотейхоевые кислоты – на них приходится до 50% сухого веса клеточной стенки. Стенка эта не содержит липополисахаридов, но может включать различные белки, содержание которых вариабельно.

Грамотрицательные бактерии имеют сравнительно тонкую клеточную стенку, в ней выделяют 2 слоя – пластичный и ригидный. Последний образован одним слоем пептидогликана, составляющего не более 10% сухой массы клеточной стенки. На пептидогликановом каркасе расположены фосфолипиды, липополисахариды и белки, образующие пластичный слой. Толщина пластичного слоя значительно превышает размеры монослоя пептидогликана.

Различия в строении клеточной стенки Грам+ и Грамбактерий.

Цитоплазматическая мембрана расположена под клеточной стенкой и отделяет ее от цитоплазмы, представляет собой эластичный фосфолипидный бислой, в который погружены молекулы белков, толщина – 8-10 нм. Цитоплазма – коллоидная система, состоящая из воды (7080%), протеинов, жиров, углеводов, минеральных веществ, содержит органеллы (нуклеоид, рибосомы, мезосомы) и включения (гранулы, содержащие крахмал, гликоген, серу, волютин и т.д.).

Нуклеоид представляет собой кольцевую двунитевую молекулу ДНК и в отличие от ядер эукариот, не имеет мембраны и гистонных белков. Рибосомы представляют собой одноцепочечные молекулы РНК (40%), связанные с белком (60%), разбросанные по цитоплазме (от 500 до 5000 на одну бактериальную клетку). Мезосомы – производные ЦПМ, образуются путем инвагинации в цитоплазму, могут быть пластинчатыми (ламинарными), трубчатыми (тубулярными), везикулярными (пузырными), смешанными.

Пили 1-го порядка (фимбрии, ворсинки, реснички) покрывают поверхность бактериальной клетки в количестве от нескольких сотен до нескольких тысяч, размеры – 0,3-12 нм длиной и 3-10 нм шириной. Пили 2-го порядка (коньюгативные, половые) участвуют в коньюгации бактерий, имеются только у бактерий-доноров 1-4 на клетку.

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «Вирусы. Бактериофаги.»

Вирусология ( от лат. virus – яд, logos – учение) – наука, изучающая вирусы, вироиды и прионы. Вирусы – это неклеточные формы жизни, обладающие собственным геномом и способные к воспроизведению только в клетках более высокоорганизованных существ (растений, грибов,

животных и человека).

Вирусы существуют в двух формах:

внеклеточная, корпускулярная, покоящаяся – вирион;

внутриклеточная (представлена лишь НК), репродуцирующаяся, вегетативная – собственно вирус.

Бактериофаги – это вирусы бактерий (пожиратели бактерий).

Вироиды – это субвирусные агенты с неполными для вирусов свойствами – ультрамелкие ковалентнозамкнутые кольцевые молекулы РНК, не содержащие белка и с нарушенной функцией репликации (вызывают заболевания у растений, вирус гепатита D?).

Прионы – термин образован от английских слов «PROtein INfectious agent» – белковый инфекционный агент – гидрофобные специфические белки с молекулярной массой 30 кД,

вызывающие медленные летальные инфекции (губчатые энцефалопатии – скрепи у овец, куру,

болезнь Крейтцфельда-Якоба и другие у человека).

Этапы развития вирусологии:

0. Донаучный период.

Наиболее ранние упоминания о вирусных заболеваниях человека и животных в трудах

Гиппократа (460-377 гг. до н.э.), Галена (131-211 гг. до н.э.), Авиценны (980-1037 гг. н.э.) –

полиомиелите, бешенстве, натуральной оспе.

В1796 г. Эдвард Дженнер (1749-1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы.

В1885 г. Л. Пастер (1822-1895 гг.) получил антирабическую вакцину.

I. Начальный период (1892 – 1930 гг.).

Д.И. Ивановский (1864-1920 гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом. В своей диссертации «О двух болезнях табака» Д.И. Ивановский гениально предположил, что обнаруженный мельчайший агент состоит из телец.

В 1899 г. голландский микробиолог Мартин Бейеринк повторил опыт Д.И. Ивановского и назвал причину болезни табака «жидким живым началом».

В1935 г. американский ученый-биохимик, лауреат Нобелевской премии по вирусологии Уинделл Стенли получил данный вирус в чистом виде.

В1898 г. Ф. Лефлер и П. Фрош открыли вирус ящура.

В1917 г. Д’Эрелль и в 1915 г. Ф. Туорт независимо друг от друга открыли, что бактерии чувствительны к фильтрующимся агентам, которые были названы бактериофагами. Вскоре Д’Эрелль показал, что между бактериофагами и вирусами существует фундаментальное сходство.

II. Органный период (1930 – 1949 гг.).

Основной экспериментальной моделью для изучения вирусов на первом этапе становления вирусологии являлись лабораторные животные (белые мыши, крысы, кролики, хомяки и т.д.).

В1940 г. Э. Гудпасчур предложил метод овокультур – выращивание вирусов в курином эмбрионе.

В1937 г. Л.А. Зильбер, М.П. Чумаков, Е.Н. Левкович открыли вирус клещевого энцефалита.

В1941 г. Херст открыл феномен гемагглютинации – способность вирусов склеивать эритроциты различных животных и птиц.

III. Клеточный период (1949 – 1960 гг.).

В1949 г. Д. Эндерс, Ф. Роббинс и Т. Уэллер разработали метод выращивания вирусов в культуре клеток (Нобелевская премия).

Вэтом же году М. Бориес и Н. Руск сконструировали электронный микроскоп.

В1953 г. У. Роу открыл аденовирусы.

В1956 г. Г. Долдорф и Г. Сикл – Коксаки-вирусы, Д. Эндерс и Дж. Мельник – ЕСНО-вирусы, Р.

Чанок – вирусы парагриппа, Д. Моррис – РС-вирус, в 1957 г. С. Стюарт и Б. Эдди – вирус полиомы.

IV. Молекулярный период (1960 – 1970 гг.).

В1960 г. французский вирусолог А. Львов описал строение вириона.

В1963 г. М.П. Чумаков и А.А. Смородинцев разработали и внедрили в практику живую пероральную полиомиелитную вакцину, Д. Эндерс и А.А. Смородинцев – живую коревую вакцину.

В1965 г. Б. Блюмберг из крови австралийского аборигена выделил поверхностный антиген вируса гепатита В – HBs-Ag (Нобелевская премия).

В1969 г. С. Бакли и Д. Казалс открыли вирус Ласса.

V. Субмолекулярный период (1970 г. – начало XXI века).

В1970 г. американские ученые Г. Темин и С. Мицутани и независимо от них Д. Балтимор доказали возможность передачи генетической информации от РНК к ДНК, открыв фермент,

осуществляющий перенос информации от вирусной РНК к ДНК, – РНК-зависимую ДНК-полимеразу.

Этот фермент получил название обратной транскриптазы. Т.е., была доказана возможность образования на матрице вирусной РНК ее ДНК-копии. Г. Темину удалось доказать что ДНК-копии могут встраиваться в геном клеток.

В1972 г. американский исследователь П. Берг создал рекомбинантную молекулу ДНК, что послужило основой для развития генной инженерии.

В1970 г. Д. Дейн с соавт. обнаружил вирус гепатита В.

В1973 г. С. Фейстоун в фекалиях больных с помощью иммунной электронной микроскопии выделил вирус гепатита А.

В1982 г. американский биохимик С. Прузинер открыл прионы, возбудителей медленных инфекций. Стенли Прузинер за открытие прионов в 1997 г. был удостоен Нобелевской премии.

В1982 г. американский ученый Р. Галло и независимо от него в 1883 г. французский ученый Л.

Монтанье открыли ВИЧ.

Отличия вирусов от бактерий:

 ультрамелкие размеры (15-400 нм);  неклеточное строение;

 наличие в геноме одного вида нуклеиновых кислот (РНК/ДНК);  отсутствие собственного белок-синтезирующего аппарата;

 размножение путем – дизъюнктивной (разобщенной) репродукции;  способность к интеграции (встраиванию) в геном клеток-хозяина и синхронной с ним

репликации;  являются облигатными паразитами;

 способность к кристаллизации.

Принципы таксономии и классификации вирусов.