Так как в нашем проекте идет речь о взаимном влияний, то стоит немного сказать об этом:

Взаимодействие фага с бактериями.

Основные проблемы и явления

Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп прокариотических организмов от крошечных Dellovibrios, которые сами паразитируют на других бактериях, до некоторых крупных сине-зеленых водорослей. Общие свойства фагов обычно служат отражением свойств клетки бактерии-хозяина. Наличие жесткой клеточной стенки у большинства прокариот требует особых механизмов для проникновения или выхода вирусов. Прокариоты не дифференцируются в стволовые или специализированные клетки, а являются популяцией более или менее сходных клеток, которые продолжают размножаться, пока имеется соответствующая питательная среда. Поэтому взаимодействие фагов с бактериями происходит в бактериальной культуре циклически, пока не наступит некое равновесное состояние, которое определяется числом клеток-хозяев и вирусных элементов и скоростью их воспроизведения. Другая ситуация возникает тогда, когда бактерии способны к дифференцировке, например при споруляции или смене состояний.

Цитологические данные, полученные при изучении вирусных инфекций.

В течение долгого времени считали, что репликация ВТМ происходит только в цитоплазме. Однако некоторые данные, полученные при цитологических и цитохимических исследованиях, позволяют предполагать, что первичным местом репликации РНК этого вируса является, вероятно ядро. Эксперименты с использованием конъюгированных с ферритином акти - ВТМ - антител показывают, что белок ВТМ появляется в клетках листьев через несколько дней после их заражения и сначала обслуживается в цитоплазме главным образом вокруг ядерной мембраны. Белок ВТМ выявляется также и в ядре клетки, однако, судя по результатам электронной микроскопии, завершенные вирионы содержаться только в цитоплазме, но не в ядре. Напротив, вирионы некоторых других вирусов растений, например вируса штриховатости ячменя, обнаруживаются в нуклеоплазме. На срезах клеток, зараженных вирусом желтой карликовости картофеля, для которого характерно наличие внешней оболочки и который морфологически весьма напоминает рабдовирусы, видно, что вирионы этого вируса тесно ассоциированы с ядерной оболочкой. Возможно, что ядерная оболочка служит источником некоторых компонентов входящих в состав внешней оболочки этого вируса. В ядре вирионы этого вируса не обнаруживаются.

Одним из наиболее частых и характерных воздействий, оказываемых вирусами растений на клетки, является образование внутриклеточных включений. В большинстве случаев эти включения представляют собой агломераты вирусных частиц, либо свободных, либо связанных с составными частями клетки. Морфология и локализация включений варьируют в зависимости от вируса, вызвавшего заболевание. Большинство вирусов растений образует только цитоплазматические включения, но вирус гравировки табака, а также некоторые другие вирусы образуют кристаллические включения в ядре клетки. Включения, формирующиеся в клетках, зараженных другими вирусами растений, также могут быть кристаллическими или амебоидными. в клетках опухолей, вызываемых вирусом раневых опухолей, обнаруживаются цитоплазматические шарики, или вироплазмы, состоящие из микрокристаллов этого вируса.

Прикрепление и проникновение

Прикрепление вирионов фага к бактериальной клетке является реакцией первого порядка и происходит обычно на клеточной поверхности. Последняя различна по своей структуре у разных типов бактерий. Некоторые фаги прикрепляются к особым выростам, так называемым F и L-ворсинкам, которые принимают участие в процессе конъюгации. Вирионы фагов группы х обратимо прикрепляются к жгутикам бактерий и затем соскальзывают вдоль них к поверхности клетки, причем этому процессу, по-видимому, способствует движение самих жгутиков (поскольку неподвижные бактериальные мутанты не бывают хозяевами этих фагов). На поверхности бактериальной клетки имеются специфические рецепторы для фагов , однако данные об их природе весьма ограничены. Тот факт, что фаг неспособен адсорбироваться на бактериальном мутанте, не обязательно означает, что мутант утратил химические группы, выполняющие роль рецепторов фага, - последние могут быть просто скрыты другими компонентами клеточной оболочки. Рецепторы не всегда необходимы для самой клетки; например, при росте бактерий в определенных температурных условиях они могут утрачиваться.

Из оболочки бактерий, чувствительных к фагу, удается экстрагировать специфическое вещество, способное инактивировать фаг. Возможно ,это вещество является самим рецептором или компонентом рецепторной структуры на поверхности бактерий. Сами по себе рецепторы, по-видимому, способствуют лишь первому обратимому этапу адсорбции. Не исключено, что они также участвуют в других процессах, частности в транспорте ионов железа. После прикрепления фага бактерия в течение некоторого времени (латентный период) не претерпевает заметных морфологических изменений даже и в том случае, если заражение, в конце концов ,приведет к лизису клетки, поскольку лизис наступает всегда внезапно.

Проникновение фагового генома в клетку сопровождается физическим отделением нуклеиновой кислоты от большей части капсидных белков, которые остаются снаружи.

Кроме фаговой нуклеиновой кислоты внутрь бактериальной клетки инъецируется также небольшое количество белка и некоторые другие вещества, в том числе олигопептиды и полиамины. Роль этих веществ в процессе развития фага неизвестна, некоторые из них являются остатками протеолиза капсидных белков при сборке вирионов. Если бактериальные клетки способны поглощать свободную ДНК из среды, то и геном фага может проникнуть в них в виде свободных молекул ДНК. Это явление называют трансфекцией. Способность бактерий поглощать молекулы ДНК может возникнуть как нормальное явление на некоторых этапах роста, что наблюдается, например, у В subtilis.

В некоторых случаях такое состояние вызывается искусственно, как, например, у Е coli.

Процесс развития фага после трансфекции принципиально не отличается от происходящего при нормальной фаговой инфекции, за исключением того, что в этих случаях не наблюдается резистентности, вызываемой отсутствием рецепторов или другими свойствами оболочки клетки.

Проникновение генома фага в чувствительную к нему бактерию приводит либо к лизогенной, либо к литической инфекции, в зависимости от природы фага (а иногда и бактерии) и от окружающих условий, например температуры. При лизогенном типе взаимодействия геном фага в неинфекционной форме передается бактериальными клетками из поколения в поколение, причем время от времени в некотором количестве клеток синтезируются соответствующие вирионы, лизирующие эти клетки и выходящие затем во внешнюю среду. Лизогенные клетки, повторно зараженные этими вирионами, не лизируются (ибо они иммунны к этому фагу), так что лизогенная культура продолжает нормально расти. Присутствие свободных вирионов можно выявить путем воздействия на клетки каких-либо иных, нелизогенных штаммов бактерий, лизируемых данным фагом. Фаги, способные лизогенизировать заражаемые ими бактерии, называются умеренными, а фаги, у которых такая способность отсутствует, - вирулентными. Следует, однако, помнить, что даже умеренные фаги при первой инфекции чувствительных к ним бактерий вызывают продуктивную инфекцию у многих или даже у всех клеток. Возникновение лизогении и предупреждение созревания вирионов и лизиса клеток требуют серии определенных событий, которые вовсе не всегда случаются со всякой зараженной бактерией. Вероятность появления лизогении или продуктивной инфекции варьирует от фага к фагу и зависит от условий культивирования.

Являются ли вирусы живыми ?

Согласно Львову, 'организм - некая независимая единица интегрированных и взаимосвязанных структур и функций'. У простейших, то есть у одноклеточных именно клетка является независимой единицей, иными словами, организмом. И клеточные организмы - митохондрии, хромосомы и хлоропласты - это не организмы, ибо они не являются независимыми. Получается, что если следовать определению, данным Львовым, вирусы не являются организмами, так как не обладают независимостью: для выращивания и репликации генетического материала нужна живая клетка.

В то же время, у многоклеточных видов независимо от того, животные или растения, отдельные линии клеток не могут эволюционировать независимо друг от друга; следовательно, их клетки не являются организмами. Для того чтобы изменение было эволюционно значимым, оно должно быть передано новому поколению индивидуумов. В соответствии с этим рассуждением организм представляет собой элементарную единицу некоторого непрерывного ряда со своей индивидуальной эволюционной историей

Вирус обретает относительно независимую эволюционную историю благодаря его способности к адаптации в направлении, ведущим к приобретению им способности передаваться от хозяина к хозяину. Он может пережить клетку или организм, в которых паразитирует; фактически вирус часто 'эксплуатирует' клетку. Один вирус может встречаться в разных видах, родах и типах и также один и тот же вирус может передаваться от растений насекомым и размножаться в клетках тех и других. Вирус, обладающий соответствующей приспособляемостью, может использовать разнообразные эволюционные ниши. Таким образом, вирус, конечно, обладает большей независимостью, чем любая клеточная органелла. То есть, в эволюционном плане вирус в большей степени организм, чем хромосома или даже клетка многоклеточного животного, хотя функционально он значительно менее независим, чем любая такая клетка.

И в то же время, можно рассматривать данную проблему с точки зрения другого определения: материал является живым если, будучи изолированным, он сохраняет свою специфическую конфигурацию так, что эта конфигурация может быть ре-интегрирована, то есть вновь включена в цикл, в котором участвует генетическое вещество: это отождествляет жизнь с наличием независимого специфического самореплицирующегося способа организации. Специфическая последовательность оснований нуклеиновой кислоты того или иного гена может копироваться; ген - это некая часть запасов информации, которой располагает живой организм. В качестве теста на живое данное выше определение предлагает воспроизведение в различных клеточных линиях и в ряде поколей организмов. Вирус, согласно этому тесту, живой точно так же, как и любой другой фрагмент генетического материала, что его можно извлечь из клетки, вновь ввести в живую клетку и что при этом он будет копироваться в ней и станет хотя бы на некоторое время часть ее наследственного аппарата. При этом передача вирусного генома составляет основной смысл существования этих форм - результат их специализации в процессе отбора. Поэтому специализированность вирусов как переносчиков нуклеиновых кислот дает возможность считать вирусы 'более живыми', чем какие либо фрагменты генетического материала, и 'более организмами', чем любые клеточные органеллы, включая хромосомы и гены.

"...Сегодня в общественном сознании существует множество точек зрения, причем нередко взаимоисключающих друг друга, о том, что же такое антибиотики, когда и как их надо применять и насколько они опасны для человека. При ответе на эти вопросы достаточно популярны две крайности. По одним утверждениям, антибиотики - это 'вредная химия', они угнетают иммунитет, вызывают дисбактериоз - нарушения в соотношении микроорганизмов в кишечнике, поэтому принимать их нельзя, а бороться с инфекциями организм человека должен своими силами. Другая категория участников дискуссии - сторонники антибиотиков, не очень утруждая себя теоретизированием, в домашней аптечке держат 2-3 различных антибиотика, принимают их сами и 'назначают' родственникам при первом же чихе. Более того, если при повышенной температуре врач не назначил антибиотики, то в глазах таких родителей на профессиональной репутации врача можно ставить крест. Насколько оправданы обе позиции? Предположение о том, что истина лежит где-то посередине между крайними точками зрения, вполне разумно, но нуждается в некоторой конкретизации, поэтому поговорим об антибиотиках подробно..."

Сергей Сидоренко
заведующий лабораторией медицинской микробиологии и химиотерапии Государственного научного центрапо антибиотикам, профессор кафедры микробиологии и химиотерапии Российской Медицинской АкадемииПоследипломного Образования, д.м.н.

Несколько слов о микроорганизмах, вызывающих болезни

Чтобы понять принцип действия антибиотиков, сначала надо увидеть механизм возникновения инфекционных заболеваний в человеческом организме, поэтому начнем разговор с вызывающих их микроорганизмов.

Все инфекционные болезни вызываются микроорганизмами, существенно различающимися по выраженности своих болезнетворных свойств. Одни из них способны преодолевать защитные силы организма человека и вызывать крайне тяжелые и даже смертельные заболевания (возбудители чумы, менингитов), с другими организм легко справляется без посторонней помощи (например, возбудители простудных заболеваний).

В зависимости от внутренней организации микроорганизмы делят на 3 группы: бактерии, вирусы и простейшие (амебы, лямблии и другие). Бактерии и простейшие имеют клеточную структуру (ядро, содержащее ДНК, клеточную стенку и т.п.), и потому способны к самостоятельному существованию. Вирусы лишены клеточной организации. Они представляют собой молекулу ДНК или РНК, окруженную белковой капсулой и являются абсолютными паразитами. Вирусы способны проявлять признаки жизни (прежде всего, размножаться), лишь после проникновения в клетки 'хозяина' (растения, животного, человека), используя их как биохимические 'минизаводы'. Какие же существуют способы борьбы с микроорганизмами, вызывающими инфекционные заболевания? В природе есть огромное количество веществ, способных убивать все живое, в том числе и возбудителей инфекционных болезней, например, этиловый спирт или перекись водорода. Эти вещества можно использовать для обеззараживания (дезинфекции) неживых объектов, но для лечения инфекционных болезней они не подходят из-за высокой токсичности их для организма человека

Впервые идея поиска веществ, губительно действующих на микроорганизмы, но безвредных для человека, была четко сформулирована и реализована на рубеже XIX - XX веков Паулем Эрлихом. Такие вещества Эрлих сравнил с 'магической пулей'. Первые вещества со свойствами 'магической пули' были обнаружены среди производных синтетических красителей, они стали применяться для лечения сифилиса и получили название 'химиопрепараты', а процесс лечения был назван химиотерапией. В быту сегодня под химиотерапией понимают только лечение онкологических заболеваний, что не совсем верно. Следует признать, что идеальную 'магическую пулю' вряд ли удастся найти, поскольку в определенных дозах любые вещества (даже поваренная соль) могут оказывать на организм человека неблагоприятное действие. Но поиск препаратов, способных обезвредить микроорганизмы, продолжался.

Несколько позже ученые научились использовать в своих целях такое явление, как противостояние (антагонизм) бактерий. Что это такое? Дело в том, что бактерии распространены в природе практически повсеместно (в почве, воде и т.д.), так же как и другие живые существа, они вынуждены вести между собой борьбу за существование. И основным оружием в этой борьбе являются специальные вещества, вырабатываемые одними видами бактерий, и губительно действующие на другие виды. Именно эти вещества и называются антибиотиками.