3. Col-плазмиды - детерминируют синтез бактериоцинов;
4. Hly-плазмиды - кодируют синтез гемоливинов;
5. Ent-плазмида - детерминирует синтез энтеротоксина;
6. Плазмиды биодеградации - обуславливают расщепление сложных
ароматических и других соединений, например, нефти, парафина, ПЛВ и др.
Бактериоцины -- большое семейство секретируемых бактериями пептидов, обладающих антимикробной активностью и действующих против других штаммов того же вида или близкородственных видов [6]. Бактериоцины синтезируют почти все известные бактерии.
Механизм. Учитывая большое разнообразие химического строения бактериоцинов, можно предположить, что они воздействуют на жизненно важные функции чувствительных клеток, но большинство действуют, образуя в мембране поры или каналы, способствующие нарушению мембранного потенциала чувствительных клеток.
Бактериоцины обладают рядом преимуществ, позволяющим заявить -- они являются жизнеспособной альтернативой антибиотикам :
· антимикробная активность (как определено in vitro и in vivo);
· низкая токсичность;
· широкий и узкий спектр действия разных пептидов;
· возможность производства in situ (с лат. -- «на месте») пробиотиками;
· возможность создания на их основе биоинженерных конструкций.
Можно сказать о том, что, вероятно, в скором будущем появятся новые способы борьбы с инфекционными бактериальными заболеваниями в случае успешного изучения особенностей функционирования бактериоцинов, что станет достойной альтернативой антибиотикам.
14. Мобильные генетические элементы бактерий
В состав бактериального генома входят подвижные генетические элементы IS - последовательности - это участки ДНК, способные перемещаться из одного участка репликона в другой, а так же между репликонами. Они содержат 2 гена:
- 1 ген - кодирует синтез фермента - транспозазу, которая обеспечивает процесс исключения IS элемента из хромосомы и его интеграцию в новый локус. Отличительной особенностью IS элементов является наличие на концах вставочной последовательности инвертированных повторов. Эти инвертированные повторы узнает фермент транспозаза.
- 2 ген - кодирует синтез репрессора, который регулирует весь процесс перемещения.
Транспозоны - это те же IS- последовательности, только еще имеют 1 или два структурных гена, а следовательно, несут генетическую информацию. Например гены, обеспечивающие синтез молекул, обладающих специфическими биологическими свойствами, например, токсичностью. (коротко- is+ стр.гены)
Помимо плазмид и подвижных генетических элементов у бактерий существует еще одна система, способствующая распространению генов - система Интегронов. Интегроны обеспечивают горизонтальный перенос генов, захватывают чужеродную ДНК, так распространяется АБ- резистентности.
15. Механизмы изменчивости бактерий. Рекомбинации у бактерий, их особенности
Различают два вида изменчивости:
· фенотипическую и
· генотипическую.
1. Фенотипическая изменчивость - появление тех или иных признаков под влиянием условий внешней среды. Она не затрагивает генотип. К этому виду изменчивости относятся Модификации.
Модификации не передаются по наследству и с течением времени затухают, то есть возвращаются к исходному фенотипу через большое число поколений - длительные модификации или меньшее число поколений - кратковременные модификации.
2. Генотипическая изменчивость затрагивает генотип. В ее основе лежат мутации и рекомбинации.
Мутации бактерий - это изменения в последовательности отдельных нуклеотидов ДНК.
По протяженности изменений повреждения ДНК различают мутации:
· точечные, когда повреждения ограничиваются одной парой нуклеотидов и протяженные или абберации, в этом случае могут наблюдаться:
- выпадения нескольких пар нуклеотидов, которые называются делецией;
- добавление нуклеотидных пар - дупликации;
- перемещение фрагментов хромосомы - транслокации;
- перестановки нуклеотидных пар - инверсии.
Мутации могут быть спонтанными, то есть возникающими самопроизвольно и индуцированные.
Рекомбинации
Особенности рекомбинаций у бактерий:
1. У них отсутствует мейоз и образуется не зигота, а мерозигота.
2. Всегда направлены от донора к реципиенту.
3. Рекомбинанты содержат всю генетическую информацию реципиента и плюс часть генетической информации донора.
Отмечают следующие виды рекомбинаций:
1. Коньюгация: передача генетического материала от клетки-донора в клетку-реципиента путем непосредственного контакта клеток. Необходимым условием для коньюгации является наличие в клетке - донора трансмиссивной плазмиды. Трансмиссивные плазмиды кодируют половые пили, образующие коньюгационный мостик между клеткой-донором и клеткой реципиентом, по которому плазмидная ДНК передается в новую клетку.
2. Трансформация: обмен генетической информации с помощью чистой ДНК (процесс поглощения бак. клеткой молекулы ДНК из внешней среде). При этом клетки реципиента должны быть компетентными, то есть готовыми воспринимать генетическую информацию. Компетентность реципиента обусловлена наличием особого белка компетентности, который:
- повышает проницаемость клеточной стенки и ЦПМ для ДНК,
- активирует синтез рестриктаз.
Это состояние наблюдается в процессе деления клетки. Таким образом, деление является оптимальным условием для трансформации.
3. Трансдукция: перенос генетической информации с помощью трансдуцирующих фагов, как для донора, так и для реципиента.
Трансдуцирующий фаг - это умеренный фаг, который в процессе лизогении захватывает соседние бактериальные гены и при инфицировании новых клеток встраивает эти гены в новый геном. При строгой специфичности фага захватываются и переносятся строго определенные гены.
Трансфекция - процесс введения нуклеиновой кислоты в клетки эукариот невирусным методом. Трансфецирование клеток -- один из ведущих методов генной инженерии, заключающийся в изменения фенотипа путем введения в клетку чужеродной нуклеиновой кислоты.
16. Молекулярно генетические методы диагностики инфекционных заболеваний: ПЦР, ДНК - чипа, секвенирование генома.
В некоторых случаях встаёт задача не просто идентифицировать какого-либо возбудителя, а с большей долей вероятности сказать, что это именно конкретная форма возбудителя, специфичность которому придаёт один или несколько генов. Встаёт задача определить, есть ли у выделенного возбудителя эти гены. Такую задачу решает ПЦР - полимеразная цепная реакция.
Сущность этой реакции, если говорить обзорно, заключается в амплификации молекул ДНК, т.е. многократном её копировании с образованием большого числа идентичных фрагментов.
Принцип метода основан на естественной репликации ДНК, которая включает:
-денатурацию спирали ДНК,
-расхождение нитей
-комплементарный синтез новых нитей ДНК.
ПЦР обеспечивает амплификацию фрагментов генома и быстрое накопление определенной последовательности ДНК. В результате получают большое количество ДНК, которое достаточно для проведения анализа различными методами детекции.
Для полноценной ПЦР необходимы следующие компоненты:
· ДНК, подвергаемая амплификации;
· два праймера;
· термостабильная ДНК-полимераза;
· дезоксирибонуклеозидтрифосфаты;
· ионы Mg2+;
· буферный раствор, содержащий обычно бычий альбумин и соли
Для реализации реакции используют набор праймеров-фрагментов ДНК, которые являются маркерами данного возбудителя. При добавлении такого праймера к пробе исследуемого материала, содержащую денатурированную одноцепочечную ДНК возбудителя, происходит их соединение с комплементарным участком ДНК. Образовавшиеся двунитевые фрагменты ДНК служат матрицей для синтеза новых нитей в следующем цикле амплификации и так повторяется много раз, поэтому реакция носит цепной характер. За 2-3- часа происходит 30-40 циклов амплификации, что приводит к образованию большого количества соответствующих копий нуклеотидных последовательностей, которое можно зарегистрировать.
Метод ДНК-чипов
Одним из основных методов лабораторной диагностики инфекционных заболеваний является серологическое обследование пациентов с целью выявления антител к отдельным возбудителям. При смешанных инфекциях, когда организм поражается сразу несколько дифференциации заболеваний, имеющих сходную клиническую картину, часто бывает необходимо выполнение иммунологических тест-систем - иммуночипов.
Иммуночипы для многопрофильного анализа антител представляет собой плотную подложку, на поверхности которой дискретно нанесены в определенном порядке антигены различных возбудителей инфекционных заболеваний. Результаты после выполнения анализа на иммуночипах расшифровываются по наличию сигнала в определенных зонах нанесения антигенов.
Молекулярно-генетическое секвинирование.
Эти методы позволяют анализировать только небольшую часть хромосомы микроорганизма, которая может варьировать у разных штаммов бактерий. Такая часть анализируемой ДНК должна быть информационно значимой для типирования различных штаммов определенного вида. Нуклеотидных последовательностей, удовлетворяющих всем требованиям, немного. В связи с этим широкое использование методов секвинирования для типирования патогенных бактерий будет возможно только после того, как для каждого вида возбудителей будут идентифицированы видоспецифические генетические локусы, на основании которых можно дифференцировать штаммы.
17. Понятие о химиотерапии, основные классы химиотерапевтических веществ. Антибиотики, классификация
Химиотерапия - это лечение лекарственными препаратами, оказывающими губительное действие на патогенные микроорганизмы.
Все химотерапевтические препараты подразделяются на:
1) Производные тяжелых металлов (висмут, мышьяк)
2) Сульфаниламиды - препараты бактериостатического типа действия
3) Диаминоперимедины,
4) Нитрофураны
5) Хинолоны и фторхинолоны,
6) Азоны
7) Антибиотики.
Антибиотики - вещества микробного, растительного или животного происхождения, способные подавлять рост определённых микроорганизмов или вызывать их гибель.
Антибиотики могут иметь природное происхождение. Если же вещества, выделенные из природных источников, химически модифицируют, то речь идёт о полусинтетических антибиотиках. Полностью синтезированные антибиотики посредством химических реакций de novo являются синтетическими веществами.
Классификация:
1) По происхождению:
· а - плесневые грибы (получают пенициллин)
· б- актиномицеты (из них получают большое число антибиотиков)
· в-типичные бактерии
· г-продуценты антибиотиков живого происхождения
· д-антибиотики растительного происхождения.
Получение антибиотиков из различных природных объектов основано на принципе антогонизма.
2) По химическому строению: бета-лактамные антибиотики; аминогликозиды; тетрациклины; макролиды; линкозамиды; гликопептиды; полипептиды; полиены; антрациклиновые антибиотики.
3) По направленности действия:
А - противопротозоидные
Б - противогрибковые
В - противобактериологические
Г - противовирусные
Д - противотуберкулезные
4) По механизму действия:
!!!! Антибиотики действуют только на активно размножающиеся бактерии. И поэтому лечение антибиотиками будет эффективно при острых формах инфекции. !!!!
I - антибиотики - ингибиторы клеточной стенки, ингибиторы синтеза пептидогликана муреина.
а) в - лактамные антибиотики
? пеницилины (разные виды, читай следующий вопрос)
? цефалоспорины (5 поколений)
1 поколения - активны в отношении Гр+ кокков
Ш Цефазолин, цефалексин
2 поколения - Гр+ кокки, семейство Enterobacteriaceae (см. ОКИ)
Ш Цефуроксим, цефотиам
3 поколения - Гр+ кокки, Enterobacteriaceae, гемофильная палочка
(УСТОЙЧИВЫ К БЕТА ЛАКТАМАЗАМ)
Ш Цефотаксим, цефтриаксон (в жопу больно)
Ш Цефтазидим, цефоперазон - тоже 3 поколение, но еще активны в отношении синегнойной палочки
4- го поколения - проходят через ГЭБ, проникают через стенку Гр-, выше активность по сравнению с предыдущими поколениями. Устойчивы к бета-лактамазам.
Ш Цефепим, Цефомакс, Цефонорм
5-го поколения (действуют на MRSA и MRSE):
Ш Цефтаролин фосамил (зинфоро), Цефтобипрол, Цефтолозан
? монобактамы (Азтреонам)
? карбопинемы
Меропенем, Имипенем, ДорипенемЭртапенемРазупенемФаропенем
б) гликопептиды - действуют на другие этапы синтеза гликанов. Ванкомицин Телаванцин Далбаванцин Оритаванцин Тейкопланин Даптоицин
в) Фосфомицин (монурал)
II - антибиотики подавляющие синтез белка.
?аминогликазиды (амикацин, гентамицин 2-го поколения)
· Тетрациклины (доксициклин)
· Макролиды (кларитромицин)
· Линкозамиды (клиндамицин)
· Линезолид
· Тигециклин
· Оксазолидиноны
III - антибиотики нарушающие энергетические процессы на ЦПЭ.
?полимиксины, полиены (преимущественно в хирургии на открытых ранах).
IV - ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот