9. Перелічіть відомі вам критерії класифікації вірусів за біологічними властивостями

Л. Lwoff и соавт. (1962) предложили проект универсальной классификации вирусов с иерархическим строением и сформулировали четыре основных критерия классификации;

1) тип нуклеиновой кислоты (РНК пли ДНК);

2) симметрия нуклеокапсида (спиральная, кубическая или комплексная);

3) наличие или отсутствие липопротеиновой оболочки, покрывающей вирус;

4) диаметр нуклеокапсида для спиральных вирусов и число капсомеров для кубических вирусов.

Современная классификация вирусов является универсальной для вирусов позвоночных, беспозвоночных, растений и простейших. Она опирается на фундаментальные свойства вирионов, из которых ведущими являются признаки, характеризующие нуклеиновую кислоту, морфологию и антигенные свойства.

Критерии современной классификации распределены на следующие основные труппы:

а) характеристика вирионов и их субструктур по физическим, химическим свойствам и морфологии;

б) репликация;

в) феномены генетических взаимодействий;

г) круг восприимчивых хозяев;

д) патогенность и патогенез;

е) географическое распространение и природные источники инфекции;

ж) способ передачи;

з) антигенные свойства.

тропизм – способность выруса поражать определенные клетки орг-ма и распостраняться в них;

патологические изменения

Каждая группа признаков детализируется в зависимости от уровня знаний и степени изученности конкретного вируса.

Значение перечисленных признаков в формировании таксонов разной иерархии неодинаково. Так, для определения вида и формирования рода важным признаком является общность антигенной структуры. Вирусы, близкие по антигенным свойствам, всегда одинаковы по типу нуклеиновой кислоты, основным чертам структуры и морфологии. Члены семейств обязательно должны иметь один и тот же тип нуклеиновой кислоты и морфологию, но сходство антигенной структуры не обязательно.

10. Показання для призначення обстеження імунологічного статусу.

11. Швидкість росту мікроорганізмів і її кінетичні показники.

12. Охарактеризуйте літичний та лізогенний цикли розвитку бактеріофагів.

Літичний тип взаємодії фагів з бактеріями часто ще називають продуктивною інфекцією. При такому типі взаємодії фага з клітиною хазяїна розрізняють чотири стадії або етапи: 1) адсорбцію фагів на поверхні бактеріальних клітин; 2) проникнення активного вмісту (нуклеїнової кислоти) в бактеріальну клітину; 3) латентний період (екліпс) внутрішньо¬клітинного розвитку фага; 4) руйнування (лізис) клітини і вихід з неї новоутворених фагів.

Найкраще вивчено першу стадію розмноження фагів — адсорбцію. Фаги, які мають відростки, адсорбуються на поверхні фагочутливих бактерій дистальним кінцем цих відростків, а базальна плас¬тинка з шипами і нитками забезпечує тісний контакт. Фаги можуть прикріплятися до різних ділянок клітини, джгутиків, ворсинок чи інших виростів. Адсорбція фагів на клітинах — специфічна реакція. Вона зумовлюється утворенням тісного зв'язку між спеціальним рецепторним апаратом фага і специфічними рецепторами клітини. Фагорецептори бактеріальної клітини є складними антигенними комплексами або структурами, які розташовані в різних ділянках і шарах клітинної стінки.

Після адсорбції фага на поверхні бактерій за допомогою фермента типу лізоцима, який міститься в нижній частині відростка, відбу¬вається розчинення клітинної стінки, і в цей невеличкий отвір кінець відростка, стискуючись (завдяки енергії АТФ), як шприц, впорскує нуклеїнову кислоту головки фага в бактеріальну клітину. Білкова оболонка фага залишається на поверхні бактерії і подальшої участі в розмноженні фага не бере. Слід зазначити, що ще досі де¬тально не з'ясовано механізм уведення нуклеїнової кислоти у фагочутливу клітину фагами, які не мають відростків, а також тими фагами, в яких відростки не скорочуються.

З моменту проникнення генома фага в бактерію починається третя стадія його взаємодії з клітиною — латентний (прихований) період внутрішньоклітинного розмноження фага. Тривалість цього періоду в різних фагів триває від 15—40 хв до 5 год. і більше. У цій стадії нуклеїнова кислота фага, завдяки закодованій у ній інфор¬мації, спричинює швидку перебудову внутрішніх процесів у бакте¬ріальній клітині, повністю спрямовуючи їх на утворення нових час¬тинок фага.

На початку третьої стадії розмноження, у екліпс-фазі, виявити в зараженій клітині вегетативний фаг не вдається. Проте саме в цей час під його впливом відбувається пригнічення функції синтезу низ¬ки клітинних ферментів і водночас індукується утворення фагових ферментів або так званих «ранніх» білків, які каталізують процеси реплікації фагової ДНК з використанням нуклеїнових кислот самої бактеріальної клітини.

Дещо пізніше в клітині починається синтез «пізніх» білків, які являють собою структурні білки фагів. У результаті агрегації таких білків відбувається побудова окремих елементів нових фагів: голо¬вок, відростків, базальних пластинок тощо. Після утворення всіх компонентів фага здійснюється складання дозрілих віріонів фага від¬повідної форми. Залежно від виду фага, стану бактеріальної клітини та інших чинників у одній клітині може утворитися від кількох де¬сятків до кількох сотень фагових частинок.

Внутрішньоклітинний розвиток у фагів, які містять різні типи нуклеїнової кислоти, дещо відрізняється за характером її реплікації, зокрема, одноланцюгова ДНК і РНК фага спочатку повинні набути дволанцюгової реплікативної форми, а вже після цього в клітині нагромаджуються нові молекули відповідної фагової нуклеїнової кислоти.

Водночас із формуванням дозрілих віріонів у бактеріальній клі¬тині утворюються літичні ферменти, детерміновані нуклеїновою кислотою фага. Ці ферменти можуть розкладати цупкий пептидо-глікановий шар клітинної стінки; з їхньою допомогою здійснюєть¬ся четверта стадія взаємодії фага з бактеріальною клітиною — лізис клітинної стінки і вихід нового потомства бактеріофагів на¬зовні.

Літичний, або продуктивний, цикл розвитку характерний для вірулентних фагів, які є справжніми паразитами бактерій. Однак у природі поширеними э й так звані помірні фаги. При зараженні ними бактерій гине

10. Імунний статус. Додаткові тести для визначення противірусного та протипухлинного імунітету.

15. Особливості живлення прокаріот. Джерела вуглецю, азоту та фосфору.

Участь мо в гругообігу вуглецю

Термін "кругообіг" використовується для визначення динаміки періодично повторюваних природних процесів трансформації органічних і неорганічних сполук.

Кругообіг вуглецю пов'язаний із трансформацією органічних і неор­ганічних вуглецевих сполук.

Цикл вуглецю базується на первинній продукції органічної речовини фотоавтотрофними і хемоавтотрофними організмами. Важливим лан­цюгом циклу вуглецю є деструкція органічної речовини органогетеротрофними мо. Кінцевими продуктами деструкційних про­цесів органічних сполук вуглецю є COі Н2О.

Первинними продуцентами органічних сполук вугле­цю є автотрофні організми: зелені рослини і водорості, фотоавтотрофні, хемоавтотрофні і факультативні автотрофні бактерії. Автотрофи синте­зують органічні сполуки вуглецю з вуглекислого газу і використовують для цього сонячну енергію або енергію окисиення неорганічних речовин, Цю енергію еони трансформують в енергію органічних сполук вуглецю. При цьому певна частина органічного вуглецю окиснюється до кінцевого продукту - СО2, інша частина фор­мує, за визначенням В.!. Вернадського, "біогенну речовину", тобто вуг­лець, депонований у торфі, сапропелі, гумусі.

Зміни запасів вуглецю у грунті можуть істотно впливати на склад атмосфери, що свідчить про значення мікробного угруповання грунту для формування клімату на Землі. Вуглець біомаси ґрунтових мо складає 2,5-10-10т.

Велику роботу з трансформації органічного вуглецю виконують травоїдні тварини та хижаки, безхребетні та мо. Тварини виконують первинний механі­чний і біохімічний розклад і підготовляють органічні сполуки для подальшого розкладу. Тільки мо здатні доводити процеси розкладу органічного вуглецю рослинного і тваринного походження до пов­ного окиснення з утворенням СО. Крім того, вони запасають органічний вуглець у гумусі, який важко піддається розкладу, хоча мо здатніі його мінералізувати.

Тривалість Циклу оберту вуглецю з урахуванням його участі в утворенні фітомаси, зоомаси і мікробної маси, а також повної мінералізації стійких сполук становить від 200-600 до 1000 років.

Сучасний етап розвитку біосфери характеризується зростанням значення антропогенного фактора, який впливає на кругообіг вуглецю. Основні зміни кругообігу вуглецю під дією антропогенного фактора полягають у наступному:

1. Посилюється споживання запасів органічного вуглецю, який міс­титься в енергоносіях - нафті, вугіллі, природному газі. У виробничих циклах вони окиснюються до СО, що підсилює вихід вуглецю в атмос­феру.

2. Зменшується первинна продукція органічної речовини внаслідок урбанізації і зменшення площ зелених насаджень. Диоксид вуглецю, який утворюється при використанні органічних енергоносіїв, не реутилізується у фотосинтезі автотрофами, і концентрація СОв атмосфері зростає, що утворює "парниковий ефект".

3. Природні біоценози замінюються агроценозами, в яких збільшу­ються розміри рослинницької продукції. Внаслідок цього до грунту надходить менше рослинних залишків, які можуть перетворитися на гумус.

4. Внесення високих доз мінеральних добрив, засобів хімічного захисту рослин підвищує мінералізаційну активність грунтової мікробіоти, що призводить до руйнування гумусових сполук, у яких депоновані запаси органічного вуглецю у грунті. Це призводить до дегуміфікації грунтів І зменшення запасів вуглецю.

Відшкодування втрат вуглецю можливе та­кими шляхами; переходом на альтернативні джерела енергії, що дозво­ляє уникнути втрат запасів органічних енергоносіїв; збільшенням площ зелених насаджень для фіксації СО; заміною інтенсивних систем землеробства біологічними, які е екологічно збалансованими.

Участь мікроорганізмів у трансформації фосфору

Фосфор є складовою нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, фосфорних ефірів вуг­леводів, вітамінів, ферментів. Потрібна клітині енергія запасається у макроергічних сполуках аденозинди- і аденозинтрифосфорних кислот (АДФ і АТФ). До складу (НАДФ) і (ФАД), які є активними переносниками електронів, також входить фосфор.

Форми фосфору у ґрунті. У ґрунті фосфор входить до складу неор­ганічних і органічних сполук. Неорганічні фосфати представлені, в осно­вному, солями фосфорної кислоти і можуть бути засвоєні мо і рослинами, коли знаходяться у ґрунтовому розчині.

Більша частина загальних запасів фосфору у ґрунті представлена його органічними формами, які є складовою специфічних гумусових сполук (гуміновими кислотами, фульвокислотами, гуміном), а також органофосфатів (нуклеїнових кислот, фосфоліпідів, інозитфосфатів, фосфопротеїнів, гліцерофосфатів, АТФ тощо).

Мобілізація фосфору мікроорганізмами з його неорганічних сполук. Серед неорганічних сполук фосфору найбільш доступними для рослин є водорозчинні солі одновалентних катіонів ортофосфорної кис­лоти (NaH2P04); менш доступні гідрофосфати двова­лентних металів, які розчиняються в органічних кислотах, тому кисла реакція ґрунту (рН 5,5-6,0) сприяє підвищенню їх­ньої рухомості.

Органічні кислоти, які продукують мікроорганізми, сприяють розчи­ненню мінеральних сполук фосфору. Здатність до перетворення важко­розчинних солей фосфорної кислоти на розчинний стан виявлена у багатьох бактерій, стрептоміцетів, грибів, зокрема у представникків родів Pseudomonas, Bacillus, Mycobacterium, Репісіllит, Aspergillus, Alternaria.

Одним зі шляхів розчинення мінеральних сполук фосфору є виді­лення мікроорганізмами вуглекислого газу. Розчинення нерозчинного фосфату кальцію описується рівнянням:

Саз(Р042)+ 2С02+ 2Н2О → 2СаНР04 + Са(НСОз)2.

Більш активно відбувається розчинення сірчаною кислотою, яку утворюють тіонові бактерії при окисненні сірки:

Сульфатвідновлювальні бактерії у процесі життєдіяльності проду­кують сірководень, який утворює нерозчинні сульфіди металів, при цьо­му фосфор відповідно може вивільнятися зі сполук заліза або алюмінію.

Окрім неорганічних кислот, мікроорганізми при неповному окиснен­ні вуглеводів можуть утворювати органічні кислоти, які здійснюють роз­чинення неорганічних фосфорних сполук.

Мобілізація мікроорганізмами фосфору з його органічних сполук має важливе екологічне значення оскільки фосфорорганічні сполуки складають від 20 до 80% його валових запасів у фунті. Складні молекули органічних сполук фосфору, для того щоб бути переведені у розчинний стан, повинні розкладатися гідролітичними ферментами -фосфатазами, які синтезуються мо, рослинами і тваринами.

Мо, що синтезують фосфатази і мають здатність пере­творювати органофосфати на засвоювану рослинами форму, назива­ють фосфатмобілізуючими. Серед них є представники різних таксоно­мічних груп; бактерії родів Pseudomonas (P. aeniginosa), Bacillus (В. megateaum, В. subtilis), Enterobacter (E. nimipressuralis), гриби родів Peni­cillium, Aspergillus, Rhizopus, Trichotecium, Alternaria; дріжджі родів Rhodatorula, Saccharomyces, Candida, деякі стрептоміцети та інші мо. Активно мобілізують фосфати мікоризні гриби родів Glomus (G. intraradices, G. fasciculatus), Gigaspora, Sclerocystis.

Фосфатази каталізують гідроліз фосфорних ефірів із відщепленням ортофосфату, а також гідроліз АТФ, АДФ, НАДФ і ФАД.

За спорідненістю до субстрату фосфатази поділяють на дві групи: до специфічних фосфатаз відносять ферменти з високою спорідненістю до якогось одного субстрату, до неспецифічних фосфатаз - ферменти, що мають спорідненість до багатьох субстратів. До специфічних фос­фатаз можна віднести рибонуклеази та дезоксирибонуклеази. Мікроорганізми синтезують позаклітинні фосфатази для розщеп­лення органічних сполук фосфору за умов низького вмісту розчинного фосфору у середовищі. Якщо мікроорганізми забезпечені фосфором у необхідних їм кількостях, синтез фосфатаз репресується. Фосфатази продукуються також коренями рослин, деякими твари­нами.

Органічні сполуки фосфору піддаються біодеструкції з різного швид­кістю. Нуклеїнові кислоти та лецитин дефосфорилюються швидко, а фітин - повільно. Для активізації процесу мобілізації неорганічних і органічних фос­фатів застосовують бактеріальні добрива на основі активних культур фосфатмобілізуючих мікроорганізмів.

Біологічна азотфіксація

Основними ланцюгами кругообігу азоту є азотфіксація {зв'язування атмосферного азоту у органічні азотвмісні сполуки); амоніфікація (роз­клад білків, амінів, амінокислот із виділенням аміаку); нітрифікація (окиснення аміаку до нітритів і нітратів); денітрифікація {відновлення нітри­тів і нітратів до вільного азоту). Мікроорганізми грунту беруть участь в усіх етапах трансформації азоту.

Кругообіг азоту складається з процесу мікробної його фіксації з ат­мосфери і включення зв'язаного азоту у малий біологічний кругообіг, у якому виділяють деструкцію азотвмісних органічних сполук до аміаку (амоніфікація), окиснення аміку до азотної кислоти (нітрифікація), на­ступного відновлення до вільного азоту (денітрифікація), який надхо­дить у атмосферу.

Біологічна азотфіксація

Запаси молекулярного азоту у повітрі є практично невичерпними. Над 1 кмземної поверхні у атмосфері міститься близько8 млн. тонн азоту.

Здатність до біологічного зв'язування молекулярного азоту повітря мають тільки деякі прокаріотичні організми завдяки наявності у них спе­цифічного ферменту - нітрогенази.

Азотфіксацією називається відновлення молекулярного азоту (N2) до аміаку ферментом нітрогеиазою в клітинах азотфіксуючих бактерій.

Виноградський у 1883 р. вперше виділив чисту культуру анае­робної бактерії, названу ним Clostridium pasteurianum, і довів її здатність фіксувати атмосферний азот. М.Бейєрінк у 1901 р. виділив чисту куль­туру азотфіксуючої аеробної бактерії-- Аzotobacter chroococcum.

Фіксувати азот можуть мо таких родів: вільноіснуючі Clostridium, Azotobacter та бактерії, які зда­тні фіксувати азот у симбіозі з бобовими рослинами - це бульбочкові бактерії роду Rhizobium.

Крім них також були виявлені асоціа­тивні й ендофітні діазотрофи. Асоціативні діазотрофи існують на коре­нях і стеблах рослин, живляться фотосинтетичними продуктами, що екскретуються назовні. Ендофітні діазотрофи існують у міжклітинних просторах рослинних тканин і використовують продукти фотосинтезу, що містяться у рослині.

Біохімія азотфіксації. Зв'язування азоту у мікроорганізмів відбувається завдяки нітрогеназам; у загальному вигляді описується рівнянням:

Як видно з рівняння, процес фіксування азоту є енерговитратним. Підраховано, що на цю реакцію, а також синтез нітрогеназ та обслуго­вуючих їx ферментів на 1 г фіксованого азоту витрачається 100-200 г глюкози.

Нітрогеназний комплекс складається із біл­ків трьох типів - а, β і γ. а також двох кофакторів; залізо (Fе)-вміщуючого і молібден-залізо (MoFе}-вмІщуючого.

Для функціонування нітрогенази необ­хідне джерело енергії і надходження електронів. Для отримання енергії найбільш ефективними шляхами є окиснювальне фосфорилювання і фотосинтез, у анаеробних азотфіксаторів - бродіння. Сполучення цих енергетичних процесів з фіксацією азоту ускладнюється через пригні­чення нітрогенази киснем. Тому аеробні мїкроорганізми-азотфіксатори мають ряд механізмів для захисту нітрогенази від кисню, при цьому зберігають можливість отримання енергії окислювальними шляхами. У вільноіснуючих діазотрофів це може бути досягнуто тим, що гени, які кодують нітрогеназу, активуються тільки в анаеробних або мікроаерофільних умовах. Деякі азотфіксуючі бактерії мають щільну оболонку (гетороцисти ціанобактерій, полісахаридні капсули), яка повільно пропускає кисень. У бульбочкових бактерій і ендофітних азотфіксаторів функцію захисту нітрогенази виконує рослина-живитель.

Синтез нітрогеназ кодується складною системою nif-генів.

10. Мікроелементи. Фактори росту. Поняття про ауксотрофію.\

Мікроелементи. Фактори росту. Поняття про ауксотрофію.

Мікроелеме́нти — хімічні елементи, присутні в організмах живих істот в низьких концентраціях (тисячні долі відсотка та нижче).

Значення мікроелементів

В організмі мікроелементи входять до складу різних біологічно-активних речовин: ферментів (Zn — до карбоангідрази, Cu — в поліфенілоксидазу, Mn — в аргіназу, Mo — в ксантиноксидазу; всього відомо біля 200 металоферментів), вітамінів (Со — до складу вітаміну B12), гормонів (I — до тироксину, Zn и Со — до інсуліну), дихальних пігментів (Fe — до гемоглобіну та інші залізовмісні, Cu — до гемоціаніну). Дія мікроелементів, що входять до складу перерахованих речовин, полягає в зміні інтенсивності тих чи інших процесів життєдіяльності. Деякі впливають на ріст (Mn, Zn, I — у тварин; В, Mn, Zn, Cu — у рослин), розмноження (Mn, Zn — у тварин; Mn, Cu, Mo — у рослин), кровотворення (Fe, Cu, Со) тощо.

Джерела надходження

Головне джерело мікроелементів для людини — їжа рослинного та тваринного походження. Питна вода забезпечує тільки 1 — 10 % добової потреби в таких елементах як I, Cu, Zn, Mn, Со, Mo та тільки для таких як F, Sr є головним джерелом. Вміст різних мікроелементів у харчовому раціоні залежить від геохімічних умов місцевості, в якій були отримані продукти, а також від набору продуктів, що входять до раціону.

Цинк - це життєвоважливий мікроелемент для всіх вищих організмів, інші ферменти являються сполуками цинку. Він небхідний для нормальної життєдіяльності людини, входить до складу карбоангідрази, фермента, який бере участь у підтримці кислотно-лужної рівноваги і других металоферментів.

Цинк знаходиться в ряді ферментів, абсолютно необхідних в ньому для проявлення своєї активності. Солі цинка є ядовиті, признаки отруєння: подразнення слизової оболонки, рвота. Харчові продукти не можна зберігати в цинковій посудині.

Сполучення цинка в медицині використовують в якості лікарських засобів.

Марганець входить до складу молекул деяких ферментів і стимулює молекули деяких ферментів і стимулює їх активність.

Організму потрібно лише в значно в малих кількостях цього елементу, а роль його в обміні є дуже велика.

Марганець входить в склад всіх рослинних і тваринних організмів. Для живи організмів має життєво важливе значення. Він активує багато ферментованих процесів. Марганець необхідний для синтезу глікозаміногліконів хрящової тканини, для еритрогаезів і утворення гемоглобіна.

Він стимулює синтез холестерина і жирних кислот, виявляючи тим самим гіпотронні дії. Марганець відноситься до промислових отрут з різким вираженими токсичними властивостями. Надмірне поступлення марганцю в організм тварин веде до підвищення його концентрації і появи в них ідентичних змін в кістках при рахіті. Крім впливу на процеси кровотворення. Марганець впливає на антителогенез, прискорює утворення антитіл.

В організмі дорослої людини міститься 20 мг марганцю. Особливо багато є його в клітинах, багатих мітохондріями і меланіном. В крові людини в нормі міститься близько 4-20мкг%.

В плазмі марганець зв'язаний - глобулінами.

При деяких захворюваннях концентрація в крові збільшується, а при деяких захворюваннях печінки - знижується.

Міститься марганець в продуктах рослин біля 8-50мг/кг, в продуктах тваринного походження нижче 0,1-2 мг/кг.

Йод міститься у всіх тканинах людини. Але в основному він знаходиться в тканинах щитовидної залози в складі її гормонів - трийодтироніна і тиржсина.

В організмі дорослої людини міститься близько 25 мг йоду, із яких10-15 мг в добу.

Недостатність йоду в харчових продуктах викликає розлад функції щитовидної залози супроводжується її розростанням.

Йод відноситься до галогенів. Він активно впливає на обмін речовин, тісно зв'язаний з функцією щитовидної залози. В організмі знаходиться у вигляді неорганічного йодиду і складовою частиною тиреоідних гормонів і їх похідних недостатність йоду приводить до порушення функції залози, її гіперплазми і розвитку зоба. Підвищення концентрації йоду в крові відмічається також при вагітності і при деяких захворюваннях п