Вирусы и бактериофаги: Бактериофаги (статья) | Вирусы

Содержание

Бесплатные видеоуроки от проекта «Инфоурок»

Большая коллекция из 3243 видеоурока по 20 предметам и различным темам

УченикВероника

УчительЕвгения Вадимовна

Отличный учитель, который всегда вовлекает ученика в процесс, и сам проявляет заинтересованность в успехах ученика. Интересно слушать и работать!

УченикВероника

УчительДарья Максимовна

Дарья Максимовна замечательный, отзывчивый педагог!Обьясняет простым и доступным язык любую сложную тему- это большой плюс!! Спасибо большое моему репетитору, так как я уверена, что ОГЭ сдам на отлично !!

УченикДарья

УчительЕлизавета Владимировна

Очень качественные и продуктивные занятия. Занимаюсь не долго, но уже чувствуется прогресс. Очень милый и добрый преподаватель. Всё понятно объясняет. Мне, очень нравится заниматься математикой с Елизаветой Владимировной.

УченикКарина

УчительАндрей Юрьевич

Мне понравилось заниматься с Андреем Юрьевичем. Впервые встречаю репетитора, который прежде учить языку, рассказывает про его истоки – географию, культуру, историю. Мне очень откликается такой подход. Видно, что преподаватель с большим опытом. Я очень довольна первым занятием! Буду продолжать заниматься с данным преподавателем.

УченикМия

УчительТатьяна Александровна

Ответственная, настойчивая, харизматичная, пунктуальная, высокий уровень проф подготовки, терпеливая. Наша девочка довольна, проявляет явный интерес к урокам и продвинулась в изучаемой теме. Большое спасибо вам и преподавателю Татьяне Александровне.

УченикАлёна

УчительЕлена Петровна

Прекрасный преподаватель. После восьми занятий английский стал намного лучше, многое узнала. Все понятно в объяснении, уроки на позитиве. Благодарна за работу. Искренне рекомендую.

УченикКатя

УчительЕлена Александровна

Все понравилось приятно работать с учителем. Как по мне лучше чем Елена Александровна я еще не видела учителя по русскому языку.

УченикДиана

УчительДиана Михайловна

У Дианы Михайловны занимаются английским языком две дочери: Есения и Ксения. Девочкам очень нравится преподаватель и наполнение уроков, материал преподносится в очень интересной форме, а все объяснения понятны и доступны. Девочки уже показали успехи в изучении английского языка в школе.

УченикДмитрий

УчительСветлана Анатольевна

Дмитрий прошел со Светланой Анатольевной 4 занятия и уже виден прогресс! Мальчик по натуре немного застенчивый, поначалу был немногословен, но уже хорошо разговаривает на уроках, что говорит о профессионализме педагога.

УченикАрина

УчительИрина Сергеевна

Спасибо огромное. Очень рады, что нашли этот ресурс для занятий. Ирина Сергеевна объясняет все быстро, понятно и динамично. Всего за несколько занятий наверстали упущенное по химии и прошли дальше. Обязательно будем обращаться в дальнейшем.

УченикЕлизавета

УчительРимма Николаевна

У Елизаветы есть успехи, занимается с удовольствием и заинтересованностью. Римма Николаевна очень интересно преподносит материал. Очень нравится учитель, занимаемся с удовольствием.

УченикАртём

УчительНина Ивановна

Нам понравилась Нина Ивановна, хороший человек и прекрасный педагог. Очень ответственная, трудолюбивая и толковая. Сразу нашла подход к ученику. Доходчиво объяснит любую тему. Преподаватель, в отличии от многих репетиторов не просто отбывает время, а действительно помогает.

УченикЭдуард

УчительЖанна Сергеевна

Замечательный педагог, нашла подход с первых занятий. Все очень доходчиво и понятно объясняет. Ребенку очень нравится, просит дополнительные часы для занятий.

УченикЛюдмила

УчительРита Ивановна

Добрый день! Рита Ивановна очень профессионально оценила все пробелы моего сына и нам бы хотелось продолжить с ней обучение! Занятия очень хорошие, учитель понятно все объясняет, всем рекомендую.

УченикСветлана

УчительОльга Олеговна

Спасибо Ольге Олеговне за проведённый урок в праздничный день. Здоровья, процветания, побольше радостных событий в жизни, благополучия, успехов и удачи в таком не лёгком и таком нужном труде!!! Спасибо за урок, всё понравилось!

УченикИрина

УчительТатьяна Николаевна

Очень грамотный педагог, хорошо подходит к вопросам с которыми обращаемся, подход к ребенку очень понравился, буквально на 5-8 урок у ребенка был уже прогресс и теперь любит математику. На урок математики приходим с удовольствием, подтянули свои недочеты, решаем быстро примеры, а главное сами. Спасибо за знания!

УченикПолина

УчительСветлана Михайловна

Светлана Михайловна очень хороший учитель, за урок мы разбираем много вопросов и обсуждаем правила русского языка в каждом конкретном примере. Занимаюсь с удовольствием!

УченикМария

УчительДарья Александровна

Замечательный, приятный и внимательный преподаватель. Ребенок сначала засмущался от непривычного формата урока, но Дарья Александровна, в итоге, смогла завоевать внимание и доверие дочери. Обязательно будем продолжать обучение! Спасибо!

УченикАнтон

УчительСветлана Васильевна

Репетитор быстро оценила проблемы, порекомендовала способы восполнения пробелов. Продолжим заниматься дальше, так как Светлана Васильевна доступно объясняет материал, и все сразу становится понятным. Классный репетитор, советую!

УченикСофия

УчительГалина Михайловна

Добрый день! Галина Михайловна — замечательный педагог! Мне все было очень понятно и вообще было приятно общаться! Была непонятна тема : ,, Не /ни с глаголами ,,. После того, как Галина Михайловна объяснила, все трудности были сняты. Огромное спасибо !!! 🙏

УченикЛеонид

УчительЕлена Александровна

На уроке педагог работала по индивидуальной программе, выявила пробелы в знаниях и все доходчиво разъяснила. Сложные темы, объяснили легко и понятно, сыну все очень понравилось!

УченикГалина

УчительТамара Иосифовна

Замечательный педагог и очень доброжелательный человек!!! Тамара Иосифовна очень доходчиво объяснила непонятные для меня моменты, причем из разных тем, за один урок!!! Урок проходил в спокойной и дружественной обстановке. Спасибо большое!!! Очень понравилось!!!

УченикМария

УчительВладимир Григорьевич

Спасибо большое, Вы лучший преподаватель по информатике. Как хорошо, что есть такая замечательная платформа. Спасибо всем, кто ее организовал и Вам лично. Всем друзьям и знакомым буду рекомендавать! онлайн-уроки.

УченикОльга

УчительИрина Ивановна

Очень понравился урок! Ирина Ивановна с первых минут расположил к себе ребёнка так, что даже мой непоседливый и не очень настроенный на учебу пятиклассник увлекся так, что не заметил, как пролетели 45мин. Спасибо! С удовольствием продолжим занятия!

УченикФёдор

УчительНаталия Анатольевна

Как родитель могу сказать, что самое важное — это расположить к себе ребенка. Уже после первого занятия с Наталией Анатольевной я увидела желание заниматься в глазах своей дочери. Занятие проходило очень комфортно. Понравилось, как построена программа проверочного урока.

УченикПолина

УчительМарина Михайловна

Мне очень понравилось вводное занятие, спасибо большое. За пол часа Марина Михайловна с помощью разговора поняла все мои слабые места и помогла многие из них подправить и понять. Я хочу заниматься с ней и далее.

УченикАйсултан

УчительГалина Дмитриевна

Здравствуйте! У нас был пробный урок с Галиной Дмитриевной по математике. Занимались именно логическими задачами. Учитель имеет очень хороший подход к детям и у нее есть своя отработанная хорошая методика. Хорошо объясняет, приятная. Спасибо!

УченикВиктор

УчительЮлия Анатольевна

Спасибо большое учитель объясняет очень хорошо там где ты что либо не поймёшь педагог тебе всё объяснит как раз педагог сказала повторить всё то что мне говорил предыдущий репетитор СПАСИБО БОЛЬШОЕ !!!

УченикМаксим

УчительАлёна Юрьевна

Благодарим за интересное и познавательное занятие! Преподаватель четко и внимательно ведет занятие, обращает внимание на моменты, которые необходимо доработать. Профессионально! Приятно общаться.

УченикАлександр

УчительАнастасия Сергеевна

Добрый день! Мы безумно рады, что нам посчастливилось найти такого замечательного и удивительного педагога, как Анастасия Сергеевна! Она очень интересно проводит урок, ребёнок безумно рад. Сразу чувствуется, что человек талантливый. С нетерпением ждём новый урок.

УченикЕкатерина

УчительСергей Васильевич

Спасибо за урок! Занятие очень понравилось, Сергей Васильевич все понятно и интересно обьясняет, во время урока была доброжелательная атмосфера. Также учитель посоветовал некоторые книги и способы подготовки к экзамену. Спасибо!!!

УченикКарина

УчительГулез Гаджимурадовна

Нравятся все педагоги с которыми мы занмаемся, все обладают высоким уровнем профессионализма,используют интересные и современные методы и технологии обучения. Имеет хороший уровень научно-методической подготовки. Ребенок занимается с большим интересом. Будем заниматься с Вами до окончания школы, сейчас мы в 4 классе)

УченикФеона

УчительНаталия Михайловна

За 45 минут узнала и поняла больше, чем за полгода в школе. Учитель объясняет очень понятно, доходчиво, выше школьного уровня. Однозначно этот урок не последний. С Уважением, Феона.

УченикЕкатерина

УчительНаталья Васильевна

Спасибо, Наталья Васильевна! Профессионально, четко, по делу. Педагог очень терпеливая, спокойная, уверенная. Занятие очень понравилось и ребенку и мне, маме.

УченикМаксим

УчительАлександр Александрович

Спасибо большое Александру Александровичу. Очень быстро нашел подход к ребёнку , а так же увлек математикой! Ребёнку было комфортно общаться. Надеемся встретиться на следующих занятиях.

УченикМарина

УчительНиколай Васильевич

Николай Васильевич помог за короткий срок восполнить пробелы в знаниях, за что очень благодарны! Уроки очень интересные! Будем обращаться еще к нему.

УченикМарина

УчительАлександр Сергеевич

Занятия ребенку с Александром Сергеевичем очень нравятся. Все схватывает, доволен уроками. С репетитором нашли общий язык. Мы очень благодарны Александру Сергеевичу! Хороший педагог. Спасибо.

УченикЕлизавета

УчительАлёна Игоревна

Дети понимают всё, абсолютно. В школе не понимают ничего, а с Вашими репетиторами понимают всё. Сдвиги очень большие. Алёна Игоревна хороший педагог. Все занятия результативные.

УченикДжу Уван Ми

УчительГалина Михайловна

Плохо знаю русский язык, и постоянно делаю многие ошибки в тексте и в работе. Только благодаря достуным объяснениям учителя я мог самостоятельно находить ошибки. Большое спасибо за Вашу работу и сердечные помощи в изучении русского языка!

УченикРоман

УчительИрина Алексеевна

Мой сын занимался с Ириной Алексеевной, очень понравилось, всё спокойно и понятно было показано, рассказано. Очень профессионально и качественно выстроены занятия, учитель доброжелателен, ребенку интересно заниматься.

УченикЖеня

УчительОльга Сергеевна

Ольга Сергеевна — профессинал своего дела. Высококвалифицированный педагог. По английскому нужно было именно аудирование и речь, 100% подобрали репетитора по нашему запросу. Педагог строгий — то, что нужно моему ребёнку. Мы очень довольны!

УченикНикита

УчительСарвар Шодиевич

До этого никогда не занимался у репетиторов, думал что буду сидеть ничего не понимать и всё время уйдёт зря. Однако Сарвар Шодиевич очень понятно объясняет, не подчёркивает ваши «незнания» и до упора старается всё разъяснить. Могу с уверенностью посоветовать этого репетитора каждому, кто хочет разобраться в алгебре и геометрии.

УченикВиктор

УчительЮлия Анатольевна

УченикЭльмира

УчительЛюдмила Евгеньевна

Выражаю благодарность центру где есть такие сильные и ответственные учителя. Отдельная благодарность Людмиле Евгеньевне за опыт за знания.

УченикДарья

УчительОльга Александровна

Ольга Александровна отлично объясняет темы, с ребенком нашла общий язык моментально. Дочь занимается с удовольствием, пробелы подтянули за пару уроков. Спасибо Вам большое!

УченикОлеся

УчительГузалия Робертовна

Сыну очень понравилось заниматься с Гузалией Робертовной. Очень внимательный и доброжелательный педагог, который сразу видит слабые стороны. Всячески поощряет ребёнка и помогает поднять самооценку. Большое спасибо!

УченикДарья

УчительМария Никитична

Нравится, как преподает Мария Никитична (по программе школы + присутствует игровая минутка, ученице на занятиях не бывает скучно) Уровень знаний повысили до 5-ки, значительно расширили словарный запас. Все устраивает, рекомендует знакомым и в целом рада, что такая платформа существует.

УченикОлеся

УчительДаниил Станиславович

Спасибо. Урок понравился. Даниил Станиславович заинтересовал английским языком. Составили предположительные темы для занятий после новогодних праздников

УченикГеоргий

УчительЕкатерина Станиславовна

Грамотный, добрый, располагающий к себе педагог. С ребёнком Екатерина Станиславовна установила хороший контакт. Преподносит информацию очень доступно. Занятие проходит разнообразно, в том числе в игровой форме. Рекомендуем 5+

УченикНиколя

УчительАлла Валентиновна

Алла Валентиновна отличный преподаватель! Выявила все пробелы в знаниях Константина по русскому языку и работает над их устранением. Также помогает в работе над текущими темами урока. Уже прошли несколько занятий и продолжаем заниматься. нашла общий язык с сыном. Все нравится. Хотим заниматься дальше!

УченикПолина

УчительСветлана Григорьевна

Светлана Григорьевна просто супер учитель!!!! Все очень понятно и хорошо объясняет, прохожу с ней темы по географии 6 класса. На уроке с ней очень интересно. Уже 2 урока — одно удовольствие!!!

УченикНаталья

УчительСергей Александрович

Классный репетитор, все темы разбираются на 5+, будем обязательно продолжать обучение, также рекомендуем всем ученикам!

УченикМаксим

УчительНадежда Викторовна

Замечательный педагог, с которым нравится заниматься. Максим готовится к сдаче ОГЭ по русскому языку и занимается с репетитором с начала ноября прошлого года. За это время успели повторить пройденный материал и изучить несколько тем нового материала. Надежда Викторовна объясняет материал в доступной форме. Максим продолжит с ней занятия.

УченикАлександра

УчительИрина Борисовна

Отличный репетитор ! Ирина Борисовна обьясняет сложные темы простым и доступным языком ! Сердечно благодарю педагога за грамотность и профессионализм !!!!

УченикФеона

УчительЯнина Александровна

Преподаватель компетентный, объясняет понятно, выше школьного уровня. Быстро заполняет пробелы в знаниях. Будем сотрудничать. С Уважением, Феона.

УченикМадина

УчительМария Анатольевна

Очень чётко и понятно объяснила Мария Анатольевна. Спасибо вам. Не смотря первый раз, пробную занятия, она прям очень понравилась дочке и естественно мне💐. В дальнейшем обязательно будем заниматься с ней и подниматься.

УченикВероника

УчительЕвгения Вадимовна

УченикВероника

УчительДарья Максимовна

УченикДарья

УчительЕлизавета Владимировна

УченикКарина

УчительАндрей Юрьевич

Как вирусы решают судьбу бактерии

Попавшим вместе в бактериальную клетку бактериофагам приходится решать, вступать ли им друг с другом в непримиримую борьбу или же начать сотрудничать.

Бактериофагами называют вирусы, поражающие бактериальные клетки. В целом план строения у них такой же, как у прочих вирусов – это нуклеиновая кислота (чаще всего – ДНК) с записанными в ней генами вируса, заключенная в белковую оболочку-капсид.

Бактериофаги на кишечной палочке.(Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)

Бактериофаги под электронным микроскопом. (Фото Dr. Harold Fisher / Visuals Unlimited / Corbis.)

‹

›

Открыть в полном размере

Внешний облик у бактериофагов довольно своеобразен: их частицы состоят из головки, которая выглядит как правильная геометрическая фигура и в которой находится нуклеиновая кислота, и хвоста, с помощью которого фаг впрыскивает свою нуклеиновую кислоту в бактерию. У некоторых фагов на хвосте есть еще нити, похожие на ножки, помогающие им удерживаться на поверхности бактериальной клетки. Со стороны они похожи на какой-то зловещий механизм, и, когда говорят о вирусах, то чаще всего представляют именно фагов, с их хвостами и «ножками».

В зараженной клетке бактериофаги ведут себя так же, как обычные вирусы: их нуклеиновая кислота переключает на себя все ресурсы клетки, заставляя бактерию синтезировать вирусные белки и копировать вирусный генетический материал; белки и ДНК вируса собираются в полноценные вирусные частицы, которые заполняют клетку до отказа, и она в конце концов гибнет. Возможен и другой путь: геном фага встраивается в ДНК бактерии и остаётся в ней на какое-то время, переходя в таком виде из поколения в поколение. Потом, когда фагу это покажется удобным, он активируется и запускает «штамповку» новых копий самого себя.

Разные вирусы обычно специализируются на разных хозяевах, и бактериофаги – не исключение. Но часто случается так, что в одну и ту же клетку проникают два фага одной разновидности. Что происходит в таком случае? Соперничают ли они, стремясь вытеснить один другого, или же сотрудничают? Исследователи из Техасского университета A&M говорят, что бывает и так, и так, в зависимости от условий, в которых приходится жить бактериофагам.

Эксперименты ставили с кишечной палочкой и бактериофагом лямбда. Чтобы можно было следить за двумя разными фагами и их потомками, их метили четырьмя флуоресцентными метками. Две из них принадлежали белкам вирусной оболочки, и, если в клетке появлялись именно белковые метки, это означало, что фаги спешно собирают готовые частицы.

Другие две метки становились видимыми, если у фагов включались гены, отвечающие за сохранение вирусного генома в бактериальной ДНК. Оказалось, что, когда дело доходило до сборки частиц, фаги начинали прямо конкурировать друг с другом – в конце концов в клетке оставался только кто-то один. Напротив, если вирусы решали «поспать» в клеточной ДНК, они начинали сотрудничать, помогая друг другу встроиться в чужой геном.

То есть фагам, оказавшимся вместе в одной клетке, приходилось решать, как жить дальше. Решение во многом зависело от внешних условий: если бактерий вокруг было много, если среда вокруг была благоприятна для роста бактериальной колонии, то вирусы вступали в гонку, стараясь подавить друг друга числом потомков. Преимущество получал тот, кто успел насинтезировать больше ДНК-копий – вирусная ДНК, как мы сказали выше, оттягивает на себя клеточные ресурсы, необходимые для собственного удвоения, поэтому тот, чьей ДНК оказалось больше, лишал ресурсов не только клетку-хозяина, но и конкурента. (Здесь немаловажно, кто когда проникает в клетку – у того, кто сделал это первым, будет определенная фора).

Если же клеток для размножения оказывалось мало, и если сама клетка жила плохо (так, что в ней нельзя было быстро наделать много вирусной ДНК), вирусы вместе укладывались спать. Причем они действительно помогали друг другу, что было видно в экспериментах с мутантными бактериофагами: если в клетку попадали два вируса с плохими мутациями в разных генах, отвечающих за встраивание в чужой геном, то для успешного внедрения они пользовались оставшимися нормальными белками друг друга – иными словами, решали проблему сообща. Будучи вместе, мутантные фаги эффективнее вставляли себя в бактериальный геном, чем если бы они попали в клетку поодиночке.

Такие совместные действия, как пишут авторы работы в Nature Communications, повышают разнообразие вирусного генома: встраиваясь в бактериальную ДНК, их гены перемешиваются, так что в перспективе, когда дело доходит до синтеза вирусных частиц, из таких сотрудничавших в прошлом вирусов могут получиться особи с новым генетическими вариантами. Короче говоря, взаимопомощь в трудные времена увеличивала генетическое разнообразие вирусов, а разнообразие – это всегда хорошо, поскольку повышает шансы на выживание.

В перспективе полученные результаты могут помочь в создании антибактериальных лекарств нового поколения. Как известно, к антибиотикам у микробов быстро появляется устойчивость, и потому сейчас часто говорят о том, чтобы пойти принципиально другим путем – например, начать использовать бактериофаги в качестве противоинфекционного средства, и чем больше мы будем знать о взаимоотношения фагов друг с другом и с бактериями, тем эффективней будут такие препараты.

Вирусы, заражающие бактерии · Границы для юных умов

Аннотация

Бактерии могут быть заражены крошечными вирусами, называемыми бактериофагами (фагами). Бактериофаги настолько малы, что не имеют даже одной клетки, а представляют собой просто фрагмент ДНК, окруженный белковой оболочкой. Когда они атакуют бактерию, бактериофаги могут очень быстро размножаться, пока бактерия не лопнет и не выпустит множество новых фагов. Триллионы бактерий и бактериофагов живут в организме человека и на нем, и они жизненно необходимы для нормальной, здоровой жизни. Нам интересно посмотреть, сможем ли мы использовать фаги, чтобы помочь врачам лечить болезни и помогать людям жить здоровой жизнью.

Микробиом — новый человеческий орган?

Представьте себе восторг, если бы врачи вдруг обнаружили новый орган в человеческом теле! Именно это и произошло в последние несколько лет. Теперь мы знаем, что в дополнение к легким, почкам, мозгу, печени и сердцу у нас есть еще один орган для рассмотрения — микробиом . Этот новый орган совершенно другой, потому что он состоит из микробов , а не из клеток человека. Микробы — это крошечные организмы, включающие бактерий 9.0010 . Одна удивительная особенность этого нового органа заключается в том, что мы рождаемся без него. Когда мы рождаемся, мы получаем бактерии от наших матерей, а затем мы продолжаем добавлять все больше и больше бактерий из окружающей среды, пока в нашем теле и внутри него не будет около 1000 различных типов бактерий. Бактерии крошечные, но они могут очень быстро размножаться, и всего за несколько часов одна бактерия может превратиться в тысячи или даже миллионы новых бактерий. Каждый человек имеет уникальный микробиом, отличный от всех остальных. У нас есть микробиомы на всю жизнь. Микробиом в основном расположен в кишечнике, но есть также микробиом кожи и микробиом легких.

Но подождите, бактерии живут с нами всю жизнь? Большинство из нас думают, что бактерии присутствуют только на грязных вещах, но они повсюду, в том числе и внутри нас. Бактерии не просто вызывают у нас болезни — они могут выполнять множество полезных задач, например превращать молоко в йогурт и сыр или помогать растениям расти. Нам нужны бактерии в нашем микробиоме, чтобы помочь нам переваривать пищу и «тренировать» нашу иммунную систему, помимо других важных функций. Сотни лабораторий по всему миру работают над тем, чтобы понять другие роли микробиома в здоровье человека. Исследования показали, что люди с определенными заболеваниями и состояниями, такими как воспалительное заболевание кишечника или некоторые виды рака, имеют другие микробиомы, чем здоровые люди, но было трудно показать, ответственны ли изменения в микробиоме за эти заболевания. В дополнение к связи микробиома с проблемами кишечника и кожи, недавняя работа даже предоставила убедительные доказательства того, что бактерии в кишечнике могут влиять на наш мозг! Например, когда исследователи перенесли кишечный микробиом людей, страдающих депрессией, на крыс, животные начали демонстрировать поведение, которое также характерно для депрессии. Микробиомы людей, не страдающих депрессией, не имели такого эффекта.

Бактериофаги — вирусы, заражающие бактерии

Наши микробиомы содержат триллионы бактерий, живущих в наших телах и на них, но разнообразие жизни, живущей внутри нас, этим не ограничивается. Джонатан Свифт был ирландским поэтом, написавшим строки:

Итак, натуралисты отмечают, что у блохи

есть более мелкие блохи, которые на него охотятся;

И у них есть еще меньше, чтобы кусать их,

И так до бесконечности .

Свифт никогда не слышал о микробиоме, но описал его прекрасно. У нас есть бактерии, которые живут на нас, и у бактерий есть бактериальные вирусы , которые живут на них (рис. 1). Эти вирусы называются бактериофагами (или фагами). Вирусы отличаются от бактерий тем, что состоят не из клеток, а из фрагмента ДНК (или РНК), упакованного в белковую оболочку. Вирусы настолько малы, что мы не можем их увидеть в обычные микроскопы. Чтобы дать вам представление об их размере, скажем, что если бы фаг был размером с точку в конце этого предложения, то люди были бы почти 4 мили (6 км) в высоту! Фаги — самые простые и самые распространенные организмы на Земле.

Рисунок 1. В микробиоме человека содержится много бактерий, в основном в кишечнике.
Эти бактерии могут быть атакованы бактериальными вирусами, называемыми бактериофагами.

Фаги действительно очень красивы (рис. 2), и то, как они размножаются, довольно интересно. Фаг прикрепляется к бактерии и вводит свою ДНК в бактериальную клетку. Затем бактерия превращается в фаговую фабрику, производя до 100 новых фагов, прежде чем она взорвется, выпустив фаги для атаки на большее количество бактерий. Это означает, что фаги могут расти намного быстрее, чем бактерии. В некоторых странах, особенно в Восточной Европе, фаги действительно используются для лечения бактериальных инфекций. Каждый фаг может убивать только один тип бактерий, поэтому, если врач знает, какие бактерии заражают пациента, можно дать пациенту фаг, который может заразить и убить этот тип бактерий. Фаги не могут заражать клетки человека, поэтому не представляют для нас угрозы.

Рисунок 2. Бактериофаги имеют белковые головки и хвосты, которые упакованы ДНК.
Когда фаг атакует бактерию, он вводит ее ДНК. Бактерия производит больше фагов, которые высвобождаются, когда бактерия взрывается.

Фаги внутри нас

Уже много лет нам известно, что в кишечнике присутствует множество фагов, но на самом деле мы мало что о них знали. Итак, мы начали их изучать. Сначала мы отделили фаги от всего остального в кишечнике, а затем секвенировали их. Секвенирование позволило нам «прочитать» ДНК фага и предсказать, сколько и какие типы фагов присутствуют. Мы были поражены, узнав, что в кишечнике человека существуют десятки тысяч различных фагов. Большинство из них были совершенно неизвестны. Некоторые из кишечных фагов очень просты и имеют только три гена, в то время как другие огромны и имеют более 500 генов.

Если в кишечнике много фагов и они очень быстро размножаются, почему они просто не уничтожат все кишечные бактерии? Что ж, как это часто бывает в науке, ответ довольно сложен. Иногда фаг просто не может найти свою правильную бактериальную мишень в очень переполненной среде кишечника. Кроме того, бактерии могут защищаться от фагов различными способами, включая предотвращение прикрепления фага, измельчение ДНК фага, когда он входит в клетку, и даже совершение радикального шага, совершающего «самоубийство», чтобы предотвратить размножение фага и его атаку. Близкие родственники бактерий. В результате возникает сложный баланс между фагами и бактериями в кишечнике и формируются устойчивые взаимоотношения. Бактерии постоянно развиваются, чтобы бороться с фагами, и фаги также быстро развиваются, чтобы преодолевать бактериальную защиту.

Почему важно изучать бактериофаги?

Почему нас интересует изучение фагов в кишечнике? Почему кто-то финансирует такие лаборатории, как наша и другие, которые пытаются понять этих простых, но сложных существ? Одна превосходная причина заключается в том, что мы можем изучить множество фундаментальных биологических принципов, изучая фаги. Немало Нобелевских премий было присуждено исследователям фагов именно по этой причине. Совсем недавно, в 2018 году, Нобелевская премия по химии была присуждена Джорджу Смиту и Грегори Винтеру, которые использовали тот факт, что фаги быстро растут и мутируют, для разработки новых антител, которые использовались для лечения многих заболеваний, включая некоторые формы рака.

Еще одна причина, по которой мы изучаем фаги в кишечнике, заключается в том, что мы надеемся, что они могут предоставить нам очень точный способ манипулирования или создания микробиома. Наша гипотеза состоит в том, что фаги являются одной из наиболее важных частей микробиома, и мы разрабатываем и проводим эксперименты, чтобы проверить эту идею. Мы переносим фаг из здорового микробиома в микробиом, поврежденный антибиотиками, чтобы посмотреть, сможем ли мы восстановить здоровый микробиом.

Даже если наша гипотеза окажется неверной, мы почти наверняка узнаем много нового по пути. Но если мы правы, то когда-нибудь врачи смогут использовать фаги для преобразования микробиома из нездорового в здоровое состояние, что, возможно, поможет вылечить несколько заболеваний или расстройств. Возможно, добавив очень большое количество фагов против нескольких конкретных бактерий-мишеней, мы могли бы изменить микробиом в положительную сторону. Возможно, в будущем наступит время, когда мы сможем «исправить» поврежденный микробиом с помощью фагов, подобно тому, как в настоящее время хирурги могут точно оперировать поврежденное сердце или печень. Но это станет возможным только тогда, когда мы гораздо лучше поймем количество и природу наших фагов, а для того, чтобы добраться до этого, нужно провести очень много экспериментов.

Известный ученый по имени сэр Питер Медавар однажды описал вирусы как «плохие новости, завернутые в белок», но в будущем мы надеемся показать, что фаги — это «возможность, завернутая в белок».

Глоссарий

Микробиом : ↑ Совокупность всех микробов в определенной среде, например, в организме человека.

Микробы : ↑ Микроскопические организмы, такие как бактерии, грибы и бактериофаги.

Бактерии : ↑ Тип микроба. Бактерия — это отдельная клетка, которая может делиться, образуя две клетки.

Вирус : ↑ Тип микроба, который может инфицировать клетки. Вирусы человека заражают клетки человека, вирусы растений заражают клетки растений и т. д.

Бактериофаг : ↑ Вирус, поражающий бактерии, также называемый фагом.

ДНК : ↑ Молекула, несущая всю информацию в виде генов, необходимую для производства белков. Все организмы получают свою ДНК от своих родителей.

Конфликт интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Исходный артикул

↑ Шкопоров А. Н. и Хилл К. 2019. Бактериофаги кишечника человека: «известное неизвестное» микробиома. Микроб-хозяин клетки 25:195–209. doi: 10.1016/j.chom.2019.01.017

Лаборатория 11: Вирусы — Бактериофаги

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 3450

ОБСУЖДЕНИЕ

Вирусы — это инфекционные агенты, обладающие как живыми, так и неживыми характеристиками.

1. Живые характеристики вирусов

Они размножаются с фантастической скоростью, но только в живых клетках-хозяевах.
Они могут мутировать.

2. Неживые характеристики вирусов

Они бесклеточные, то есть не содержат цитоплазмы или клеточных органелл.
Они не участвуют в метаболизме сами по себе и должны размножаться, используя метаболический механизм клетки-хозяина. Другими словами, вирусы не растут и не делятся. Вместо этого внутри инфицированной клетки-хозяина синтезируются и собираются новые вирусные компоненты.
За некоторыми исключениями, они обладают ДНК или РНК, но никогда тем и другим одновременно.

Вирусы обычно намного меньше бактерий. Большинство из них субмикроскопические, размером от 10 до 250 нанометров .

Структурно вирусы намного проще, чем бактерии. Каждый вирус содержит геномов одноцепочечной или двухцепочечной ДНК или РНК, которые функционируют как его генетический материал. Он окружен белковой оболочкой, называемой капсидом , или ядром, состоящим из белковых субъединиц, называемых капсомерами. Многие вирусы состоят не более чем из нуклеиновой кислоты и капсида, и в этом случае их называют нуклеокапсидные или голые вирусы .

Большинство вирусов животных имеют оболочку , окружающую нуклеокапсид, и называются вирусами с оболочкой . Оболочка обычно образуется из мембран клетки-хозяина в результате процесса, называемого почкованием, хотя вирус действительно включает в оболочку собственный гликопротеин.

Для получения дополнительной информации о структуре вируса см. Раздел 4, Раздел IVC в вашем Руководстве по лекциям.

Бактериофаги — это вирусы, поражающие только бактерии. В дополнение к нуклеокапсиду или головке некоторые имеют довольно сложную структуру хвоста, используемую при адсорбции на клеточной стенке бактерии-хозяина (рис. 1).

Трансмиссионная электронная микрофотография колифага Т4; любезно предоставлено микроскопом Денниса Канкеля.

Поскольку у вирусов отсутствуют органеллы, и они полностью зависят от метаболического механизма клетки-хозяина для репликации, их нельзя выращивать в синтетических средах. В лаборатории вирусы животных выращивают на животных, в яйцах с эмбрионами или в культуре клеток. (В культуре клеток клетки животных-хозяев выращивают в синтетической среде, а затем заражают вирусами.) Вирусы растений выращивают в растениях или в культуре клеток растений. Бактериофаги выращивают в восприимчивых бактериях.

Сегодня мы будем работать с бактериофагами, так как это самые простые вирусы для изучения в лаборатории. Большинство бактериофагов, таких как Coliphage T4, которые мы используем сегодня, размножаются в течение литических жизненных циклов и называются литическими бактериофагами .

Для получения дополнительной информации о литическом жизненном цикле бактериофага см. Раздел 4, Раздел IVG1 в вашем Руководстве по лекциям.

Литический жизненный цикл Coliphage T4 состоит из следующих этапов:

1. Адсорбция (рис. 2)

Места прикрепления на хвосте бактериофага адсорбируются на участках рецепторов на клеточной стенке восприимчивой бактерии-хозяина.

Flash-анимация, показывающая адсорбцию литического бактериофага.

Версия анимации в формате html5 для iPad, показывающая адсорбцию

литического бактериофага.

902:30

2. Проникновение (рис. 3)

Фермент бактериофага «просверливает» отверстие в клеточной стенке бактерии, и бактериофаг вводит свой геном в бактерию. С этого начинается период затмения, период, когда внутри бактерии не видно неповрежденных бактериофагов.

Flash-анимация, показывающая проникновение литического бактериофага.

html5-версия анимации для iPad, показывающая проникновение литического бактериофага.

3. Репликация (рис. 4 и рис. 5)

Ферменты, кодируемые геномом бактериофага, останавливают макромолекулярный (белок, РНК, ДНК) синтез бактерии. Геном бактериофага реплицируется, и метаболический механизм бактерии используется для синтеза ферментов бактериофага и структурных компонентов бактериофага.

Flash-анимация, показывающая репликацию литического бактериофага.

Версия анимации в формате html5 для iPad, показывающая репликацию литического бактериофага.

4. Созревание (рис. 6)

Части бактериофага собираются вокруг генома.

Flash-анимация, показывающая созревание литического бактериофага.

Версия анимации в формате html5 для iPad, показывающая созревание литического бактериофага.

5. Выпуск (рис. 7)

Лизоцим, кодируемый бактериофагом, расщепляет бактериальный пептидогликан, вызывая осмотический лизис бактерии и высвобождение интактных бактериофагов.

Flash-анимация, показывающая высвобождение литического бактериофага.

Версия анимации в формате html5 для iPad, показывающая высвобождение литического бактериофага.

6. Повторное заражение

От 50 до 200 бактериофагов может быть произведено на инфицированную бактерию, и теперь они заражают окружающие бактерии.

GIF-анимация, обобщающая литический жизненный цикл бактериофага.

Flash-анимация, обобщающая литический жизненный цикл литического бактериофага.

Некоторые бактериофаги размножаются лизогенным жизненным циклом и называются умеренными бактериофагами. Когда умеренный бактериофаг заражает бактерию, он может либо 1) размножаться в литическом жизненном цикле и вызывать лизис бактерии-хозяина, либо он может 2) включать свою ДНК в ДНК бактерии и переходить в неинфекционное состояние. В последнем случае цикл начинается с адсорбции бактериофага на бактерии-хозяине и внедрения ее генома, как и в литическом цикле (рис. 14 и рис. 15). Однако бактериофаг не выключает бактерию-хозяина. Вместо этого ДНК бактериофага встраивается или интегрируется в ДНК бактерии-хозяина (рис. 16). На данном этапе вирус называется профаг . Экспрессия генов бактериофага, контролирующих репликацию бактериофага, репрессируется белком-репрессором, и ДНК бактериофага реплицируется как часть бактериального нуклеоида. Однако примерно у одной на каждый миллион или одной на каждый миллиард бактерий, содержащих профаг, происходит спонтанная индукция (рис. 17). Гены бактериофагов активируются, и бактериофаги продуцируются, как и в литическом жизненном цикле (рис. 18-21).

Для получения дополнительной информации о лизогенном жизненном цикле бактериофага см. Блок 4, Раздел IVG2 в вашем Руководстве по лекциям.

Сегодня вы заразите бактерию Escherichia coli B ее специфическим бактериофагом Coliphage T4.

В первой части лаборатории вы проведете подсчет зубного налета. Бляшка представляет собой небольшой прозрачный участок на чашке с агаром, где бактерии-хозяева подверглись лизису в результате литического жизненного цикла заражающих бактериофагов. Когда бактерии размножаются на чашке, они образуют «лужайку» сплошного роста. Между тем, каждый бактериофаг, который адсорбируется на бактерии, будет размножаться и вызывать лизис этой бактерии. Затем высвобожденные бактериофаги заражают соседние бактерии, вызывая их лизис. В конце концов на пластинке наблюдается видимая самоограничивающаяся область лизиса, бляшка.

Вторая часть лаборатории продемонстрирует вирусную специфичность. Вирусная специфичность означает, что определенный штамм бактериофага будет адсорбироваться только на определенном штамме восприимчивой бактерии-хозяина. Фактически вирусная специфичность так же специфична, как реакция фермент-субстрат или реакция антиген-антитело. Поэтому вирусная специфичность иногда может использоваться как инструмент для идентификации неизвестных бактерий. Известные бактериофаги используются для идентификации неизвестных бактерий путем наблюдения за тем, лизируются ли бактерии. это называется фаговое типирование .

Фаговое типирование полезно для идентификации штаммов таких бактерий, как Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa и Salmonella видов. Например, используя ряд известных стафилококковых бактериофагов против Staphylococcus aureus , выделенного из данной среды, можно определить, является ли он идентичным или отличным от штамма Staphylococcus aureus , выделенного из очага поражения или из пищи. Это может быть полезно для отслеживания пути передачи.

Концептуальная карта для Лаборатории 11

A. ПОДСЧЕТ НАЛЕТ

МАТЕРИАЛЫ

1 пробирка, содержащая 9,9 мл стерильного физиологического раствора; 3 пробирки, содержащие 9,0 мл стерильного физиологического раствора; 3 стерильные пустые пробирки для разведения; 3 чашки с триптиказо-соевым агаром; 3 стерильные пипетки по 1,0 мл; 1 стерильная пипетка 10,0 мл; флакон с расплавленной средой Motility Test из водяной бани при 47°С.

КУЛЬТУРЫ

Триптиказа Культура соевого бульона Escherichia coli B, суспензия Coliphage T4.

ПРОЦЕДУРА (выполняется группами по три)

1. Возьмите 1 пробирку, содержащую 9,9 мл стерильного физиологического раствора, 3 пробирки, содержащие 9,0 мл стерильного физиологического раствора, и 3 стерильные пустые пробирки для разбавления и пометьте пробирки, как показано на рис. Рис. 8. Промаркируйте 3 пластины TSA 10 ^-4 , 10 ^-5 и 10 ^-6 .

2. Разбавьте Колифаг T4 , как описано ниже и показано на рис. 8.

a. Достаньте стерильную пипетку 1,0 мл из пакета. Не прикасайтесь к той части пипетки, которая войдет в пробирки, и не кладите пипетку . От кончика пипетки до линии «0» 1 мл ; каждое пронумерованное деление (0,1, 0,2 и т. д.) соответствует 0,1 мл ; каждое деление между двумя числами соответствует 0,01 мл (см. рис. 11).

б. Вставьте конец пипетки с ватным наконечником в синий Наполнитель для пипетки 2 мл.

в. Откройте пробу Coliphage T4, вставьте пипетку на дно пробирки и наберите 0,1 мл (см. рис. 11) пробы, повернув ручку наполнения по направлению к себе. Повторите трубку.

д. Поместите горлышко пробирки для разведения 10 ^-2 в отверстие микросжигателя на 2-3 секунды и выдавите 0,1 мл Coliphage T4 в пробирку, повернув ручку наполнения на от себя. Наберите жидкость в пипетку вверх и вниз несколько раз, чтобы промыть пипетку и помочь ей перемешаться. Подожгите и закройте трубку. Это даст 1/100 или 10 ^-2 разведение бактериофага.

эл. Используя вихревой смеситель, m тщательно закрепите пробирку . Это необходимо для обеспечения равномерного распределения бактериофага по всей жидкости.

ф. С помощью той же пипетки и процедуры в асептических условиях отберите 1,0 мл (см. рис. 11) из пробирки для разведения 10 ^-2 и перелейте в пробирку для разведения 10 ^-3. Это даст 1/1000 или 10 ^-3 разведение бактериофага. Использование вихревого миксера, m тщательно закрепить трубу .

г. Используя ту же пипетку и ту же процедуру, асептически отберите 1,0 мл (до линии «0»; см. рис. 11) из пробирки для разведения 10 ^-3 и перелейте в пробирку для разведения 10 ^-4. Это даст 1/10000 или 10 ^-4 разведение бактериофага. Используя вихревой смеситель, m тщательно закрепите пробирку .

час. Используя ту же пипетку и ту же процедуру, асептически извлеките 1,0 мл (см. рис. 11) из пробирки для разведения 10 ^-4 и перелить в пробирку для разбавления 10 ^-5. Это даст разведение бактериофага 1/100 000 или 10 ^-5. Используя вихревой смеситель, m тщательно закрепите пробирку . Выбросьте пипетку в контейнер для биоотходов.

3. Возьмите 3 пустые стерильные пробирки и обработайте их, как описано ниже и показано на рис. 8.

a. Используя новую стерильную пипетку 1,0 мл и процедуру, описанную выше, асептически удалите 0,1 мл (см. рис. 11) разведения 10 ^-5 бактериофага и влить в пустую пробирку 10 ^-6.

б. С помощью той же пипетки и той же процедуры асептически отберите 0,1 мл из разведения бактериофага 10 ^-4 и перелейте в пустую пробирку 10 ^-5.

в. Используя ту же пипетку и процедуру, асептически удалите 0,1 мл из 10 ^-3 разведения бактериофага и распределите в 10 ^-4 пустая туба. Выбросьте пипетку в контейнер для биоотходов.

4. С помощью новой стерильной пипетки 1,0 мл добавьте 0,5 мл (см. рис. 11) из E. coli B к 0,1 мл бактериофага в каждую из 3 пробирок из шага 3, как показано на рис. 9. Используя вихревой смеситель, m тщательно закрепите пробирку . Выбросьте пипетку в контейнер для биоотходов.

5. Используя стерильную пипетку 10,0 мл , добавьте 2,5 мл (см. рис. 12) стерильной, расплавленной среды для исследования подвижности в смесь E. coli и бактериофага в каждую из 3 пробирок из шага 4, как показано на рис. 10. Использование вихревого миксера , m тщательно закрепите трубку . Выбросьте пипетку в контейнер для биоотходов.

6. Быстро налейте смесь Motility Medium- E. coli и бактериофагов на отдельные чашки с триптиказо-соевым агаром и перемешайте, чтобы содержимое распределилось по всей поверхности агара.

7. Инкубируйте 3 чашки TSA правой стороной вверх и уложите их в держателе чашек Петри на полке инкубатора 37°C, соответствующей вашей лабораторной секции, до следующего лабораторного периода.

B. ВИРУСНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ

МАТЕРИАЛЫ

Триптиказные чашки с соевым агаром (2)

КУЛЬТУРЫ

Триптиказа

Бактерии из соевого бульона, № 1, № 4, меченые, № 4, культуры из соевого бульона, № 4, маркированные, № 1, № 4, культуры из соевого бульона, № 4, № 4, маркированные соевым бульоном, № 1, № 4; суспензия Колифаг Т4.

ПРОЦЕДУРА (выполняется группами по три человека)

1. Восковым маркером начертите линию на дне обеих чашек с триптиказо-соевым агаром, разделив их пополам. Пронумеруйте 4 сектора 1, 2, 3 и 4, чтобы они соответствовали 4 неизвестным бактериям.

2. Нарисуйте круг размером с десятицентовую монету в центре каждого из 4 секторов (см. рис. 13).

3. Используя стерильную инокуляционную петлю, нанесите штрихи неизвестной бактерии № 1 на сектор 1 первой чашки с триптиказо-соевым агаром, нанеся штрих на петлю 9.0009 через круг , который вы нарисовали. Будьте осторожны, чтобы не размазать другую половину тарелки.

4. Посейте штрихом неизвестную бактерию № 2 на секторе 2 первой чашки с триптиказо-соевым агаром.

5. Посейте штрихом неизвестную бактерию № 3 в секторе 3 второй чашки с триптиказо-соевым агаром.

6. Выделите штрихом неизвестную бактерию № 4 на секторе 4 второй чашки с триптиказо-соевым агаром.

7. Попросите вашего инструктора добавить 1 каплю концентрированного Coliphage T4 в каждый сектор в области, обведенной кружком.

8. Инкубируйте 2 чашки TSA правой стороной вверх и уложите в держателе чашек Петри на полке инкубатора 37°C, соответствующей вашей лабораторной секции, до следующего лабораторного периода.

РЕЗУЛЬТАТЫ

A. Подсчет налета

Осмотрите 2 чашки на предмет образования налета и сделайте рисунок.

1/10 000 (10 ^-4) разбавление

1/100 000 (10 ^-5 ) разведение

1/1 000 000 (10 ^-6) разбавление

B. Специфичность вируса

Нарисуйте свои результаты и укажите, какой из неизвестных (№1, №2, №3 или №4) был E. coli .

Концептуальная карта для Лаборатории 11

ЗАДАЧИ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 11

После выполнения этой лабораторной работы студент сможет выполнить следующие задачи:

ОБСУЖДЕНИЕ

Дайте определение следующим понятиям: бактериофаг, типирование и фаг.
Опишите строение бактериофага колифага Т4.
Опишите литический жизненный цикл бактериофагов.
Определить вирусную специфичность.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Распознайте бляшки и укажите их причину.
Интерпретируйте результаты теста на вирусную специфичность с помощью Coliphage T4.