Ультрамикробы: виды, особенности строения, размеры, размножение. Эпидемиологическая роль ультрамикробов

К ультрамикробам относятся вирусы и фаги.

Вирусы. Вирусами называют (от лат. virus — яд) мельчайшие неклеточные частицы, состоящие из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой оболочки (капсулы).

Вирусы не являются самостоятельными организмами и не способны размножаться вне живой клетки хозяина. Вне клетки вирус существует в виде вирусной частицы (вириона), которую называют еще нуклеинокапсидом (рис. 1). Нуклеинокапсид может быть «голым» или окруженным белковой оболочкой (рис. 2) — капсидом, состоящим из субъединиц белка — капсомеров. Капсид чаще всего имеет симметричное строение. Различают два вида симметрии — спиральную и кубическую (см. рис. 2).

Вирусы распознаются по последствиям своего развития в клетках хозяина. Они разрушают целые комплексы клеток и вызывают поражения тканей, что ведет к появлению некротических пятен, или зон лизиса. Вирусы поражают растения, человека, животных и микроорганизмы.

Вирусы, поражающие растения, называют фитопатогенными. Они попадают внутрь растительных клеток только через повреждения, а не в результате активного внедрения. Переносчиками вирусов служат насекомые.

Рис. 1 Форма и величина частиц (вирионов) некоторых вирусов:

а — оспы; б — эпидемического паротита; в — герпеса; г — табачной мозаики; д - гриппа; е — полиэдроза насекомых; ж — аденовируса; з — полиомы; и — полиомиелита; 1 — ДНК; 2 — оболочка; 3 — эллиптическое белковое тельце

Рис. 2. Структурные типы вирусных частиц:

а — «голая» спиральная; б — спиральная с оболочкой; в — «голая» икосаэдриче-ская; г — икосаэдрическая

Вирусы, поражающие человека и животных, вызывают такие заболевания, как оспа, ветрянка, корь, бешенство, полиомиелит (детский паралич), грипп, насморк, ящур и др., которые передаются при контакте, а также насекомыми.

Заболевания, вызываемые вирусами, наносят большой ущерб здоровью людей. Например, пандемия испанки (гриппа) в 1918 — 1919 гг. унесла жизни 20 млн человек в Европе. До сих пор грипп приносит колоссальный ущерб населению планеты. Остаются калеками дети, переболевшие полиомиелитом.

Фаги. Фагами называются вирусы, поражающие бактерии. Они выявляются по образованию «стерильных пятен» («бляшек») в сплошном бактериальном газоне. В бактериальной взвеси они размножаются так быстро, что за короткое время способны лизиро-вать (растворить) все клетки. Нуклеиновая кислота фага — это либо двухцепочечная или одноцепочечная ДНК, либо одноцепочечная РНК.

Рис. 3. Схематическое изображение представителей различных типов (даны римскими цифрами) фагов

В зависимости от формы зрелых фаговых частиц существуют различные типы фагов, которые представлены на рис. 3:

I — нитевидной формы;

II— с аналогами отростка;

III — с коротким отростком.

IV— с длинным несокращающимся отростком;

V— с отростком сложного строения, чехол которого способен к сокращению.

Размножение фага в клетке хозяина является очень сложным процессом. Сначала происходит адсорбция фага на поверхности чувствительной бактериальной клетки, у которой есть соответствующие рецепторы. За адсорбцией следует инъекция, т.е. введение ДНК фага в бактериальную клетку. Базальная пластинка фиксируется на клетке, чехол отростка сокращается и полый стержень входит в бактериальную клетку. ДНК фага по полому стержню попадает внутрь клетки бактерии, а белковая оболочка фага остается снаружи. Инъецированная ДНК фага вызывает полную перестройку метаболизма зараженной клетки. Сразу же прекращается синтез ДНК и РНК бактериальных белков. Затем образуются фаговая ДНК и белки оболочки фага. Следующий этап — «созревание», который состоит в соединении фаговой ДНК с белком оболочки и образование зрелых инфекционных фаговых частиц. Созревание фагов — сложный многоступенчатый процесс. В конце созревания клеточная стенка бактерии под действием фагового лизоцима растворяется и вновь образованные фаги покидают клетку. Продолжительность периода созревания фагов и величина «урожая» фаговых частиц варьируют в широких пределах в зависимости от вида фага и бактерии, условий среды.

Фаги, как правило, лизируют зараженные ими бактерии, поэтому их называют еще вирулентными. Но есть фаги, которые заражают клетки бактерий-хозяев, но не размножаются в них и не вызывают лизиса. Такие фаги называются умеренными, а бактерии — «лизогенными». Видимо, размножение умеренных фагов происходит синхронно с делением клетки бактерии. Фаг в таком состоянии называют профагом, его ДНК интегрирована в хромосому клетки хозяина.

Все эти вопросы очень сложны, разрешением их занимается специальная наука — вирусология.