Введение в микробиологию. Основные этапы становления микробиологии. Значение работ Р. Коха и Л. Пастера

66. Структурная организация  вирусных частиц

Просто организованные вирусы состоят  из нуклеиновой кислоты и нескольких белков, образующих вокруг неё оболочку — капсид. Примером таких вирусов является вирус табачной мозаики. Его капсид содержит один вид белка с небольшой молекулярной массой. Сложно организованные вирусы имеют дополнительную оболочку — белковую или липопротеиновую; иногда в наружных оболочках сложных вирусов помимо белков содержатся углеводы. Примером сложно организованных вирусов служат возбудители гриппа и герпеса. Их наружная оболочка — это фрагмент ядерной или цитоплазматической мембраны клетки-хозяина, из которой вирус выходит во внеклеточную среду.

Капсид, содержащий геном вируса, представленный одной или несколькими молекулами ДНК или РНК. Капсид построен из капсомеров — белковых комплексов, состоящих, в свою очередь, из протомеров. Нуклеиновая кислота в комплексе с белками обозначается термином нуклеокапсид. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку. Вирионы часто имеют правильную геометрическую форму (цилиндр). Такая структура капсида предусматривает идентичность связей между составляющими её белками, и, следовательно, может быть построена из стандартных белков одного или нескольких видов, что позволяет вирусу экономить место в геноме.

67. Цикл репродукции вирусов

Основные особенности репродукции.

наличие РНК или ДНК 

многообразие форм и структуры  геномов 

почти все вирусные ДНК способны реплицироваться независимо от ДНК  клетки, тогда как клеточные РНК  могут синтезироваться только на матрице клеточной ДНК.

Разобщенный во времени и пространстве (дезъюнктивный) биосинтез структурных  компонентов вирусов.

Вирусы не имеют собственных  белок-синтезирующих систем, а используют для этих целей системы клетки.

Наличие большого разнообразия механизмов репликации.

68. ВИЧ-инфекции. структура  и жизненный цикл ВИЧ

ВИЧ относится к семейству ретро  вирусов, подсемейству лентивирусов. Лентивирусы  вызывают хронические инфекции с  длинным латентным периодом, персистирующей репродукцией вируса и поражением ЦНС. Представителями возбудителей типичных лентивирусных инфекций являются вирус  висны, вызывающий заболевание у  овец, вирус иммунодефицита обезьян  и вирус кошачьего иммунодефицита.

Диаметр ВИЧ-1 составляет 100 нм. Снаружи  вирус окружен липидной мембраной, в которую встроены 72 гликопротеидных  комплекса. Каждый из этих комплексов образован тремя молекулами поверхностного гликопротеида и тремя трансмембранного. Сердцевину вируса (капсид) составляет капсидный белок, который окружает белковонуклеиновый комплекс: две молекулы вирусной РНК, связанные с протеидом  и обратной транскриптазой. Вирус  содержит все необходимые ферменты для репликации: обратную транскриптазу, интегразу и протеазу.

Жизненный цикл ВИЧ после проникновения  в организм имеет последовательный характер, выделяют несколько этапов репликации ВИЧ в восприимчивых  клетках инфицированного человека. Детальное изучение цикла репликации ВИЧ позволяет создавать эффективные  противовирусные препараты.

Связывание вириона с поверхностью клетки.

Слияние мембран вириона и клетки.

Проникновение вируса внутрь клетки приводит к высвобождению нуклеотида и геномной РНК вируса, обратной траскрипции геномной РНК ВИЧ  и образование ДНК (участие фермента обратной транскриптазы

Интеграция ДНК ВИЧ в геном  инфицированной клетки (участие фермента ВИЧ – интегразы) – образование  ДНК провируса ВИЧ.

Активация транскрипции с ДНК провируса  и последующая транскрипция белков вируса, наработка всех компонентов  вируса с формированием новых  вирионов и их высвобождением из клетки, (участие фермента ВИЧ – протеазы).

Расщепление молекул предшественников протеазой ВИЧ — необходимое  условие для образования новых  вирусных частиц, этот фермент служит еще одной мишенью для антиретровирусной  терапии.

Сборка вирусов.

Для ВИЧ характерна высокая скорость репликации и, соответственно, большой  оборот вирусных частиц: в среднем  за сутки образуется и разрушается 1 млрд вирусных частиц. Из-за высокой  скорости репликации вируса и большой  частоты мутаций у одного и  того же больного накапливается множество  близких вариантов вируса, называемых псевдовидами. В результате естественного  отбора преимущественно сохраняются  псевдовиды, приобретшие в результате мутаций устойчивость к антиретровирусным  препаратам и факторам иммунной защиты, таким как нейтрализующие антитела и цитотоксические T-лимфоциты.

69. Бактериальные антигены, структура и основные свойства. Иммуногенная активность антигена  и факторы её определяющие

Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для  макроорганизма, который при попадании  в последний распознаётся его  иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение. 
Антигены обладают рядом характерных свойств: антигенностью, специфичностью и иммуногенностью.

Антигенность. Под антигенностью  понимают потенциальную способность молекулы антигена активировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с факторами иммунитета (антитела, клон эффекторных лимфоцитов). Иными словами, антиген должен выступать специфическим раздражителем по отношению к иммунокомпетентным клеткам. При этом взаимодействие компоненты иммунной системы происходит не со всей молекулой одновременно, а только с ее небольшим участком, который получил название «антигенная детерминанта», или «эпитоп». 
Чужеродность является обязательным условием для реализации антигенности. По этому критерию система приобретенного иммунитета дифференцирует потенциально опасные объекты биологического мира, синтезированные с чужеродной генетической матрицы. Понятие «чужеродность» относительное, так как иммунокомпетентные клетки не способны напрямую анализировать чужеродный генетический код. Они воспринимают лишь опосредованную информацию, которая, как в зеркале, отражена в молекулярной структуре вещества. 
Иммуногенность— потенциальная способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфическую защитную реакцию. В структуре бактериальной клетки различают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены. Жгутиковые, или Н-антигены,локализуются в локомоторном аппарате бактерий — их жгутиках. Они представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина. При нагревании флагеллин денатурирует, и Н-антиген теряет свою специфичность. Фенол не действует на этот антиген. 
Соматический, или О-антиген,связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу составляют ЛПС. О-антиген проявляет термостабильные свойства — он не разрушается при длительном кипячении. Однако соматический антиген подвержен действию альдегидов (например, формалина) и спиртов, которые нарушают его структуру. 
Капсульные, или К-антигены,располагаются на поверхности клеточной стенки. Встречаются у бактерий, образующих капсулу. Как правило, К-антигены состоят из кислых полисахаридов (уроновые кислоты). В то же время у бациллы сибирской язвы этот антиген построен из полипептидных цепей. По чувствительности к нагреванию различают три типа К-антигена: А, В, и L. Наибольшая термостабильность характерна для типа А, он не денатурирует даже при длительном кипячении. Тип В выдерживает непродолжительное нагревание (около 1 часа) до 60 оС. Тип L быстро разрушается при этой температуре. Поэтому частичное удаление К-антигена возможно путем длительного кипячения бактериальной культуры.

Иммуногенная активность антигена и факторы её определяющие

Чужеродность. Для того чтобы молекула выступила в качестве иммуногена, она должна быть распознана иммунной системой как «не своя». Это качество антигена кажется очевидным. При  этом не все чужеродные молекулы способны вызвать иммунный ответ равной силы. Хорошо известно, что филогенетическая удаленность донора антигена от реципиента и выраженность иммунного ответа находятся в прямой зависимости. Например, синтез антител к бычьему  сывороточному альбумину легче  вызвать у кролика, чем у козы. Кролики относятся к отряду зайцеобразных, а козы и быки включены в другой отряд — парнокопытных. В зависимости  от особенностей антигена его иммуногенные свойства будут проявляться и  на внутривидовом (индивидуальном) уровне. Получение антител к антигенам  гистосовместимости или аллотипам  иммуноглобулинов — обычный прием  исследовательской работы. В то же время антитела к альбумину при  внутривидовой иммунизации не образуются.

Молекулярная масса. Экспериментаторам  хорошо известна зависимость между  размерами антигена и силой иммунного  ответа. Все корпускулярные антигены (бактерии, гетерологичные эритроциты) хорошие иммуногены . Для белковых антигенов иммунный ответ будет тем сильнее, чем больше его молекулярный вес. В табл. 1.2 показана корреляция между молекулярной массой антигена и его валентностью (количеством эпитопов , с которыми реагируют специфические антитела ) и представлены некоторые наиболее часто употребляемые в работе антигены. При всех прочих равных условиях больший молекулярный вес антигена обеспечивает большую иммуногенность . Так вирус табачной мозаики - сильный иммуноген, а рибонуклеаза – слабый.

Химические особенности антигена. Чужеродность и значительный молекулярный вес не являются достаточным условием для проявления иммуногенности антигена. Синтетический поли-L-лизин с высоким молекулярным весом не является иммуногеном. В то же время сополимеры, построенные из двух и более аминокислот, приобретают способность индуцировать иммунный ответ. Иммуногенность значительно усиливается, если в структуру сополимера включены ароматические аминокислоты.

70.Соверменная классификация  микробных антигенов 

Антигены-макромолекулярные чужеродные для данного организма в-ва, способные  вызывать иммунный ответ. Осн. св-ва: иммуногенность, специфичность. Полные(иммуногены)-индуцируют иммуный ответ. Неполные(гаптены)-в-ва с мал. молек.массой-нет иммуногенности, но есть выс. Уровень специфичности.Полугаптены  недают видимой реакции при соед. с антителами,но блокируют их. Антигены есть экзо- и эндогенной природы. По происхождению:естес-ные, искус-е. По хим. Природе: белки, углеводы, нуклео. к-ты, липиды. По генетич. признакам: аутоантигенные, изоантигенные (для индивидуумов).По локализации(где): капсульные(К-АГ), Жгутиковые(Н-АГ), соматические (О-АГ), цитоплазматические, внеклеточ-е. По степени специфич-ти: перекрестнореагирующие –общ-е с  антигенами ткани человека, специфические-общ-е  для семейства или рода, видоспециф-ие, вариантспециф-ие-для штаммов внутри вида.

Антигены делят на следующие: 
• сильные, которые вызывают выраженный иммунный ответ; 
• слабые, при введении которых интенсивность иммунного ответа невелика. 
Сильные антигены, как правило, имеют белковую структуру. 
Некоторые (обычно небелковые) антигены не способны индуцировать развитие иммунного ответа (не обладают антигенностью), но могут вступать во взаимодействие с продуктами иммунного ответа. Их называют неполноценными антигенами, или гаптенами. Многие простые вещества и лекарственные средства являются гаптенами, при попадании в организм они могут конъюгировать с белками организма хозяина или другими носителями и приобретать свойства полноценных антигенов. 
Для того чтобы какое-либо вещество проявляло свойства антигена, кроме главного — чужеродное, оно должно обладать еше целым рядом признаков: 
• макромолекулярностью (молекулярная масса более 10 тыс. дальтон); 
•сложностью строения; 
• жесткостью структуры; 
• растворимостью; 
• способностью переходить в коллоидное состояние. 
Молекула любого антигена состоит из 2 функиионально различных частей: 
• 1-я часть — детерминантная группа, на долю которой приходится 2—3% поверхности молекулы антигена. Она определяет чужеродность антигена, делая его именно этим антигеном, отличающимся от других; 
• 2-я часть молекулы антигена называется проводниковой, при ее отделении от детерминантной группы она не проявляет антигенного действия, но сохраняет способность реагировать с гомологичными антителами, т. е. превращается в гаптен. 
Любой микроорганизм (бактерии, грибы, вирусы) представляет собой комплекс антигенов.

71. Иммунитет. Иммунная  система и форма иммунного  ответа

Иммунитет- способн-ть организма опознавать, связывать и удалять, чужеродные в-ва иклетки, структуры,потерявшие сходство с кл-ми собств. организма. И. система-совокупность лимфоцитов,макрофагов,клеток селезенки  и кл-к эпителия.И. ответ:1) распознование  антигена-макрофагами,2)пролиферация-размножение  Т и В лимфоцитов и дифференцировка-цитокины,3)нейтрализация  антигенов-активированными т иВ лимфоцитами. Варианты И. ответа: 1) гуморальный-выработка  иммуноглобулинов,2)клеточные –выработка Т и В лимфоцитов,3) иммунологич-я  память,4)иммунологич-я толерантность,5) иммунологич-я чувствительность.

72.Гуморальный иммунный  ответ. Иммуноглобулины, общий  план строения молекулы. Биологическое  значение.

Гуморальный ответ-выработка антител  к чужеродному антигену. На пов-ти В-лимфоцита нах-ся иммуноглобулиновый рецептор,котор. распознает, захватывает  и переносит его внутрь клетки. Процесс образования антител  происходит в лифоидной ткани. Иммуноглоб-ны(антитела)- структурно-родственные белки сыворотке  крови с характерными биологич. и  физиохим. св-ми. Образуются в ответ  на введение антигенов. Шаровидные. Отличаются от нормальных -глоб-ов по вязкости,отношению к протеазам. В состав Fab фрагмента входит L-цепь и часть H-цепи. В Fc-остатки 2х H-цепей. Fab способны реагировать с чужеродным антигеном, Fc-неспецифичен по отношению к антигену.

73.Антитела, их характеристика  и общий план строения иммуноглобулина 

Иммуноглобулины: мономеры и полимеры. Построены из неск. субъедениц. Кажд. молекула состоит из 2х легких(L) и 2х тяжелых(H) цепей. L-построены из 2х доменов(~110 аминокислот-х остатков): C-концевой домен-постоянный,N-концевой-варьируется.H-постороены из 1 ,N-концевого и нескольких C-концевых доменов. Важ. св-во антител-специфичность, обусловленная хим.природой и пространственным расположением активных центров. С  помощью протеазы антитела можно  расщипить на 2 Fab врагмента и 1 Fc.

74. Основные классы иммуноглобулинов. Динамика образования антител при первичном и вторичном введении антигена

5 классов иммуноглобулинов: 1)Ig G(мол.масса  160кДа. В организме человека 75-80%.Проявл. после повторного проникновения  антигена в организм ),2)Ig M(первые  реаг-ют на появл. Антигена,активируют  белки-ферменты,белки регяляторные,белки  способныеразрушать клетки. ~900 кДа.  Особенно активны с грам “-“  бактериями),3)Ig  A(150-450кДа.Местный  иммунитет,первая линия защиты.),4)Ig E(190кДа ,аллерг-е  реакции,за  счет взаиможействия Fc фрагментов  м клетками кроветворной системы),5)Ig D(регуляторные фи-ии с Ig M). Динамика  образования антител при первич-м  введении антигена:1)Латентная фаза,захват,переработка  и представление антигенов Т-хелперам. Размножение специфич.клона Б-лимфоцитов  и начало выробтки антител.2) логарифмическая  фаза. Поступление антител в кровь  и лимфу.3)стационарная фаза. Кол-во  антител достигает максимума.4)Фаза  снижения уровня антител. В  ходе первич. им-го ответа происходит  переключение плазмоцитов на  синтез антител разных классов.Первыми  вырабатываются Ig M и Ig G. Динамика  при вторичном введении:латентная  фаза становится короче,логариф-я  длинее. Выс. Уровень антител,их  кол-во снижается медленно.Рано  появл-ся Ig G.Различия связаны с  им-кой памятью.

75.Клеточный иммунныйый ответ обеспечивается Т-системой. Антигены уничтожаются путем прямого взаимодействия с Т-киллерами. Клеточный иммуный ответ характеризуется специфичностью и развитием иммунитета. Памяти. Рягуляторы межклет-го взаиможействия явл. Цитокины(белковая природа,действуют на спец. Рецепторы, неспецифичны к антигенам. Их активность проявл. по типу каскада)

Основные этапы клеточного иммунного  ответа следующие (в кратком виде они приведены на рис. 37.1-1):

– взаимодействие с антигеном антигенпрезентирующей  клетки (АПК), чаще – дендритной клетки или макрофага,