Лекция по "Биологии"

двух внутренних (мутации, рекомбинации) и двух внешних (включение  в геном генетического материала  клетки хозяина, поток генов из других вирусных популяций).

Комплементация- функциональное взаимодействие двух дефектных вирусов, способствующее их репликации и горизонтальной передаче.

Фенотипическое  смешивание- при заражении клетки близкородственными вирусами с образованием вирионов с гибридными капсидами, кодируемыми геномами двух вирусов.

Популяционная изменчивость вирусов связана с двумя разнонаправленными процессами - мутациями и селекцией, связанными с внешней средой как индуктором мутаций и фактором стабилизирующего отбора. Гетерогенность вирусных популяций- адаптационный генетический механизм, способствующий пластичности (устойчивости, приспособляемости) популяций, фактор эволюции и сохранения видов во внешней среде.

Генофонд вирусных популяций  сохраняется за счет нескольких механизмов:

- восстановления изменчивости  за счет мутаций;

- резервирующих механизмов (возможность перехода любых,  даже негативных мутаций в  следующую генерацию)- комплементация, рекомбинация;

- буферных механизмов (образование  дефектных вирусных частиц, иммунных  комплексов и др.), способствующие  сохранению вируса в изменяющихся  внешних условиях. 

 

 

  

 

 

 

Лекция № 7. Медицинская  биотехнология и генная инженерия. Микробиологические основы антимикробной  профилактики и терапии.

Достижения научно- технического прогресса способствовали развитию новых биологических технологий создания диагностических, лечебных и  профилактических препаратов, решению  проблем сбалансированности питания, экологических проблем. Основные принципы биотехнологии- ферментация, культивирование микроорганизмов, растительных и животных клеток, генная и клеточная инженерия. Генная инженерия- сердцевина современной биотехнологии.

На основе достижений генетики разработаны высокоточные методы диагностики и идентификации микроорганизмов- определение плазмидного профиля, рестрикционный анализ, ДНК- гибридизация, полимеразная цепная реакция (ПЦР), секвенирование и мн.др. Методы основаны на использовании ряда специфических ферментов- рестриктаз (ферментов, расщепляющих ДНК в специфических участках), лигаз или синтетаз (обеспечивают соединение двух молекул), в частности ДНК- лигаз (получение рекомбинантных молекул ДНК), полимераз (ДНК- зависимая ДНК- полимераза обеспечивает ПЦР- многократное реплицирование специфического участка нуклеотидной последовательности).

Плазмиды (F- плазмиды) и вирусы (бактериофаги) используют в генной инженерии в качестве векторов для переноса генетического материала (генов). Метод клонирования заключается в том, что выделенный фрагмент (ген) вводится в состав плазмиды или другой самореплицирующейся системы и накапливается в размножающихся клетках. Практический вариант использования: микроорганизмы- продуценты биологически активных веществ (в том числе вакцин). Гибридомную технологию используют для получения моноклональных антител (МКА).

Кроме клонирования для получения  генов используют секвенирование и  химический синтез. С помощью генно- инженерных методов получают вакцины, антигены, диагностикумы, гормоны, иммуномодуляторы. Одним из крупных разделов биотехнологии  является производство антибиотиков и  различных химиотерапевтических препаратов антибактериального действия.

Методы воздействия  на микроорганизмы по виду использованного фактора можно разделить на физические и химические, по характеру воздействия- на неизбирательные (обеззараживание- дезинфекция, стерилизация) и избирательные (химиотерапевтические).

Физические методы.

1.Термическая обработка-  прокаливание, кипячение, пастеризация, автоклавирование.

2.Облучение- ультрафиолетовое, гамма- и рентгеновское, микроволновое.

3.Фильтрование (оптимально- бактериологические фильтры с  диаметром пор около 200 нм).

Химические методы.

1.Неспецифического действия- дезинфектанты (обработка помещений и др., антисектики- обработка живых тканей). Среди них- препараты йода и хлора, спирты, альдегиды, кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов, катионные детергенты, фенолы, окислители, природные препараты- деготь, ихтиол, хлорофиллипт.

2.Избирательно подавляющие  жизнедеятельность микроорганизмов-  антибиотики и химиотерапевтические  препараты.

Эре антибиотикотерапии предшествовал  период разработки антимикробных химиопрепаратов. Некоторые вехи: в 1891г. Д.А.Романовский  сформулировал основные принципы химиотерапии инфекционных болезней, предложил хинин  для лечения малярии, П.Эрлих в 1906г. предложил принцип химической вариации. Синтезированы производные  мышьяка сальварсан и неосальварсан, предложен химиотерапевтический индекс. Круг химиопрепаратов постепенно расширялся. В 1932г. открыты подходы к созданию сульфаниламидных препаратов. Однако поистинне революционное значение имело открытие антибиотиков.

Одним из универсальных механизмов антогонизма микроорганизмов является синтез антибиотиков, которые тормозят рост и размножение микроорганизмов (бактериостатическое действие) или убивают их (бактерицидное действие). Антибиотики- вещества, которые могут быть получены из микроорганизмов, растений, животных тканей и синтетическим путем, обладающие выраженной биологической активностью в отношении микроорганизмов.

Таких веществ известно несколько  тысяч, однако реально используют значительно  меньше. Существует ряд требований к антибиотикам, существенно ограничивающих их терапевтическое применение:

- эффективность в низких  концентрациях;

- стабильность в организме  и в различных условиях хранения;

- низкая токсичность или  ее отсутствие;

- выраженный бактериостатический  и (или) бактерицидный эффект;

- отсутствие выраженных  побочных эффектов;

- отсутствие иммунодепрессивного  воздействия.

Первыми открытыми антибиотиками  были пенициллин (Флеминг) и стрептомицин (Ваксман).

Антибиотики могут быть разделены по происхождению, направленности и спектру действия, по механизму действия.

По происхождению антибиотики могут быть:

- бактериального (полимиксин, грамицидин);

- актиномицетного (стрептомицин, левомицетин, эритромицин);

- грибкового (пенициллин);

- растительного (рафанин,  фитонциды);

- животного происхождения  (интерфероны, лизоцим).

Больше всего известно антибиотиков актиномицетного происхождения. Актиномицеты- преимущественно почвенные  микроорганизмы. В условиях большого количества и разнообразия почвенных  микроорганизмов их антогонизм, в  том числе с помощью выработки  антибиотиков-  один из механизмов их выживания.

По спектру  действия антибиотики разделяют  на:

- действующие преимущественно  на грамположительную микрофлору- пенициллин, эритромицин;

- действующие преимущественно  на грамотрицательную микрофлору- полимиксин;

- широкого спектра действия ( на грам-плюс и грам-минус  флору)- стрептомицин, неомицин; 

 

- противогрибковые- нистатин, амфотеррицин, леварин, низорал;

- противотуберкулезные- стрептомицин, канамицин;

- противоопухолевые- рифампицин;

- противовирусные- интерферон, зовиракс, ацикловир.

Антибиотики разделяют  по механизму действия:

- ингибиторы синтеза пептикогликана клеточной стенки ( пенициллин, цефалоспорин, ванкомицин, ристомицин). Действуют на имеющих клеточную стенку растущие бактерии, не действуют на L- формы, покоящиеся формы бактерий;

- ингибиторы синтеза белка  (стрептомицин, левомицетин, тетрациклин);

- ингибиторы синтеза нуклеиновых  кислот, пуринов и аминокислот  (налидиксовая кислота, рифампицин);

- ингибиторы синтеза мембраны  и цитоплазматической мембраны  грибов (нистатин, полимиксин).

Побочное  действие антибиотиков.

Для макроорганизма:

- токсическое действие;

- дисбактериозы;

- аллергические реакции;

- иммунодепрессивное действие;

- эндотоксический шок.