Строение бактериофага егэ

Вирус (лат. virus — яд) — неклеточная форма жизни, мельчайшие болезнетворные микроорганизмы, не видимые в микроскоп.
Они значительно меньше бактерий: легко проходят через бактериальные фильтры.

Вирусы способны размножаться только внутри живых клеток, до проникновения в них вирусы не имеют признаков жизни: пассивно перемещаются во
внешней среде, ожидая встречи с клеткой-мишенью.

В 1892 году Ивановский Д.И. в ходе изучения мозаичной болезни табака обнаружил, что болезнь вызывается мельчайшими субстанциями, которые проходят через бактериальный фильтр, то есть были меньше бактерий. Вирусы
впервые увидели в электронный микроскоп в 1939 году (спустя 19 лет со смерти Ивановского), однако считается, что именно Ивановский
положил начало вирусологии как науке.

Вирусы выделяют в отдельное, пятое царство. Несмотря на их кажущуюся безжизненность, от неживой материи их отличают следующие черты:

• Наличие наследственности и изменчивости
• Способность к репродукции (воспроизведению себе подобных)

Рекомендую обратить особое внимание на черты, которые отличают вирусы от живых организмов:

• Неживое (инертное) состояние

Вне клетки хозяина находятся в неживом состоянии, ожидая внедрения. Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты.

• Обмен веществ

У вирусов отсутствует обмен веществ с внешней средой (метаболизм).

• Неклеточное строение

Не имеют клеточной мембраны, ограничивающих их от внешней среды, и, соответственно, клеточного строения.

• Не делятся, не размножаются половым путем

У вирусов отсутствует половое размножение и деление. Попав в живую клетку, вирус встраивает свою нуклеиновую кислоту (РНК/ДНК) в наследственный
материал клетки-мишени. В результате клетка начинает синтезировать вирусные белки (новые вирусы): так увеличивается численность вирусов.

• Не растут

Вирусы не растут, не увеличиваются в размерах. Стратегия их жизни — безудержное размножение.

Если мы заглянем в клетку, инфицированную вирусом, то от вируса мы увидим только один элемент — его нуклеиновую кислоту (ДНК/РНК). Во внешней
среде вирусы существуют в виде вирионов — полностью сформированных вирусных частиц, состоящих из белковой оболочки (капсида) и нуклеиновой
кислоты внутри.

Носителем наследственной информации у вирусов может быть ДНК, РНК. В связи с этим все вирусы подразделяются на ДНК- и РНК-содержащие.

Взаимодействие вируса с клеткой

Найдя клетку, на поверхности которой есть подходящий рецептор, вирус взаимодействует с ним и прикрепляется к мембране клетки. Путем эндоцитоза (образование вакуоли) вирус
проникает внутрь клетки, выходит из вакуоли в цитоплазму. Наследственный материал (ДНК/РНК) вируса реализуется по схеме: ДНК ↔ РНК → белок.

Проникнув внутрь клетки (инфицировав ее), вирус реализует собственный генетический материал (ДНК/РНК) путем синтеза вирусного белка на рибосомах клетки хозяина. Клетка даже и не подозревает, что вирус встроил в ее РНК/ДНК свой генетический код — она принимает его как свой собственный, а в результате синтезирует вирусные белки.

Образовавшиеся белки объединяются в вирусные частицы, которые могут выходить из клетки разными путями. Вирионы вирусов гепатита C выходят из
клетки путем почкования (экзоцитозом), при таком варианте клетка долгое время остается живой и служит для продукции новых вирионов.

Известен и другой механизм выхода вирионов из клетки: взрывной, при котором оболочка клетки разрывается, и тысячи вирионов отправляются
инфицировать новые клетки. Такой способ характерен для аденовирусов, ротавирусов.

Бактериофаги («бактерия» + греч. phag(os) — пожирающий)

Это уникальная группа вирусов, инфицирующая только бактерии. Бактериофаг имеет капсид, с содержащимся внутри наследственным материалом — ДНК (реже РНК),
протеиновым хвостом. Бактериофаги открыты в 1915 году и с тех пор активно применяются в ходе генетических исследований.

Ниже вы можете видеть типичное строение бактериофага. Бактериофаг напоминает шприц, который протыкает стенку бактерии и впрыскивает внутрь нее
свою нуклеиновую кислоту.

Бактериофаги успешно применяются в медицине для лечения многих заболеваний. Это высокоэффективные, дорогостоящие препараты, которые помогают, например, нормализовать микрофлору кишечника при бактериальных инфекциях.

Вирусные инфекции

Вирусы вызывают множество заболеваний человека и животных. Некоторые из них неизлечимы даже на современном этапе развития медицины,
например бешенство. К вирусным инфекциям относятся грипп, корь, свинка, СПИД (вызванный ВИЧ), полиомиелит, желтая лихорадка, онковирусы.

Такая группа, как онковирусы, потенцируют развитие опухолей в организме. К ВИЧ и онкогенным вирусам не существует специфических антител, что
затрудняет процесс создания вакцины. В то же время против ряда вирусных инфекций: корь, ветряная оспа созданы вакцины, создающие
стойкий пожизненный иммунитет.

Клетки вырабатывают защитный белок — интерферон. Это вещество подавляет синтез новых вирусных частиц, приводит к повышению температуры
тела (например, при гриппе).

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) представляет для организма большую опасность. Он размножается в T-лимфоцитах — клетках крови, которые
выполняют иммунную функцию. С гибелью T-лимфоцитов разрушается иммунная система, становится невозможным сопротивление организма бактериями, вирусам и грибам, что в отсутствии лечения приводит к вторичным инфекциям.

Риск заражения ВИЧ присутствует при гемотрансфузии (переливании крови), половом акте. Инфекция также может быть передана
от ВИЧ инфицированной матери к плоду.

в условии
в решении
в тексте к заданию
в атрибутах

Категория:

Атрибут:

Всего: 23    1–20 | 21–23

Добавить в вариант

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

---

Всего: 23    1–20 | 21–23

Скачать материал

Скачать материал

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги.
  Силантьева Е.Н., учитель биологии
  МАОУ «Хоринская СОШ №2»

• 

  2 слайд

  Отличительные особенности вирусов
  Вирусы очень малы и различимы только в световой микроскоп (от 15 до 400 нм.);
  НЕ имеют клеточного строения, можно рассматривать как генетический элемент, состоящий из ДНК или РНК, одетый в защитную белковую или белково-липидную оболочку;
  Содержат только один тип нуклеиновой кислоты (или ДНК, или РНК)
  Обладают наследственностью и изменчивостью
  Способны кристаллизоваться подобно неживому веществу, сохраняя при этом свои свойства;

• 

  3 слайд

  Отличительные особенности вирусов
  Химический состав представлен только органическими веществами, а такие важные неорганические компоненты, как вода и минеральные соли, отсутствуют
  НЕ имеют собственного метаболизма
  НЕ способны к росту
  НИКОГДА не размножаются вне клетки хозяина.
  Являются внутриклеточными паразитами. Проявляют признаки, характерные для живых организмов, только паразитируя в клетках других организмов

• 

  4 слайд

  Ивановский
  Дмитрий Иосифович
  Российский физиолог растений и микробиолог.

  Исследуя заболевания табака, впервые (1892)
  открыл возбудителя табачной мозаики,
  названного впоследствии вирусом.
  Вирусы, столь малы, что проходят через фильтры, которые задерживают бактерии.
  Вирусы в отличие от клеток, невозможно выращивать на искусственных питательных средах.

• 

• 

  6 слайд

  Слева: вирус табачной мозаики
  (фотография сделана электронным микроскопом с увеличением в сто тысяч раз).
  Справа: схема строения вируса; красную нить РНК окружают молекулы белка

• 

  7 слайд

  В 1898 году голландец Мартин Бейеринк ввел термин «вирус» (от латинского – «яд»), чтобы обозначить инфекционную природу определенных профильтрованных растительных жидкостей

• 

  8 слайд

  Вирусы — внутриклеточные паразиты. Строение вирусов.
  Простые

  Состоят из нуклеиновой кислоты – ДНК или РНК – и белковой оболочки (капсида)
  Вирусы
  Сложные

  Состоят из нуклеиновой кислоты –ДНК или РНК, белковой оболочки, могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и ферменты
  Вирус гриппа
  (увеличение в 30000 раз)
  Вирус
  гриппа
  Вирус табачной
  мозаики

• 

  9 слайд

  Вирусы
  РНК — содержащие
  ДНК — содержащие
  С одной нитью нуклеиновой кислоты
  С двумя нитями нуклеиновой кислоты
  С одной нитью нуклеиновой кислоты
  С двумя нитями нуклеиновой кислоты
  Бактериофаг ФХ-174
  Аденовирусы;
  Вирус оспы;
  Вирусы герпеса
  Энтеровирусы;
  Вирусы гриппа;
  Вирусы бешенства;
  Большинство вирусов растений (ВТМ)
  Ретровирусы (онкогенные);
  ВИЧ

• 

  10 слайд

  Стадии репродукции (размножения) вирусов

• 

  11 слайд

  Цикл развития вирусов

• 

  12 слайд

  Заболевания, человека, животных и растений, вызываемые вирусами

• 

  13 слайд

  В 18 веке в Европе черной оспой заболело 12 млн. человек.
  Оспа ветряная
  (герпес,
  опоясывающий лишай)

• 

  14 слайд

  Эдвард Дженнер
  (1749-1823)

• 

  15 слайд

  В 1729г. В Лондоне от гриппа умерло 100 тыс. человек.
  Гриппом «испанкой» переболело 550 млн., из них 25 млн. человек умерло (в 2,5 раза больше, чем погибло на всех фронтах 1-мировой войны).
  В 1957 г возникла пандемия гриппа, ею переболело 2 миллиарда .

  Больной корью
  Вирус гриппа

• 

  16 слайд

   При первых симптомах гриппа

  обильное питьё (чай, морс, малина с мёдом) 
  постельный режим 
  жаропонижающие средства при температуре свыше 38,5 градусов. В первые же часы — интерферон и/или противовирусные (ремантадин, арбидол) 
  поливитамины (или витамин С) 
  вызов врача

• 

  17 слайд

  Вирус СПИДа — ретровирус

• 

  18 слайд

  Болезнь СПИД обнаружена в 1981г., а в 1983г. обнаружен возбудитель – ВИЧ.
  ВИЧ обладает уникальной изменчивостью, которая в 5 раз превышает изменчивость вируса гриппа и в 100 раз больше, чем у вируса гепатита В.
  Беспрерывная генетическая и антигенная изменчивость вируса в человеческой популяции приводит к появлению новых вирионов ВИЧ, что резко усложняет проблему получения вакцины и затрудняет проведение специальной профилактики СПИДа.
  Для СПИДа характерен очень длительный инкубационный период. У взрослых он составляет в среднем 5 лет.

• 

  19 слайд

  Вирус поражает ту часть иммунной системы человека, которая связана с Т – лимфоцитами крови, обеспечивающими клеточный и гуморальный иммунитет.

  В результате болезни человеческий организм становится беззащитным перед инфекционными и опухолевыми заболеваниями, с которыми справляется нормальная иммунная система.

  Атака Т- лмфоцита ВИЧ

• 

  20 слайд

  Стадии болезни СПИДа.

  I. Заражение вирусом ВИЧ: недельная лихорадка, увеличение лимфоузлов, сыпь. Через месяц в крови обнаруживаются антитела к вирусу ВИЧ.

  II. Скрытый период (от нескольких недель до нескольких лет): изъязвления слизистой, грибковые поражения кожи, похудение, понос, повышенная температура тела.

  III. СПИД: воспаление легких, опухоли (саркома Капоши), сепсис и другие инфекционные заболевания.

• 

  21 слайд

  Пути передачи ВИЧ — инфекции:

  1. Половой (со спермой и влагалищным секретом) – при непостоянном половом партнере и гомосексуальных отношениях; при искусственном оплодотворении.

  2. При использовании загрязненных медицинских инструментов, у наркоманов – одним шприцем.

  3. От матери – ребенку: внутриутробно, при родах, при кормлении материнским молоком.

  4. Через кровь: при переливании крови, пересадке органов и тканей.

• 

• 

  23 слайд

  Обратная транскрипция – синтез ДНК на РНК матрице
  Вирусная РНК
  Двойная спираль ДНК
  Вирусная ДНК (одна цепь)
  Вирусная иРНК
  Белки вируса
  Обратная транскрипция
  репликация
  транскрипция
  трансляция
  Ретровирусы – семейство РНК – содержащих вирусов,
  для которых характерна обратная транскрипция.

• 

  24 слайд

  После инфицирования клетки ретровирусом в цитоплазме начинается синтез вирусного ДНК- генома с использованием вирионной РНК в качестве матрицы.
  Все ретровирусы используют для репликации своего генома механизм обратной транскрипции: вирусный фермент обратная транскриптаза (или ревертаза) синтезирует одну нить ДНК на матрице вирусной РНК.
  Затем уже на матрице синтезированной нити ДНК достраивает вторую, комплементарную ей нить.
  Образуется двунитевая молекула ДНК, которая интегрируется в хромосомную ДНК клетки во время клеточного деления, когда нет ядерной оболочки,
  Исключением является ВИЧ, ДНК которого активно проникает в ядро и далее служит матрицей для синтеза молекул вирусных РНК.
  Эти РНК выходят из клеточного ядра и в цитоплазме клетки упаковываются в вирусные капсиды, способные инфицировать новые клетки.

• 

• 

  26 слайд

  ВИРУСЫ ЖИВОТНЫХ
  Бешенство
  Ящур

• 

  27 слайд

  Привлекательная болезнь.
  Эти полосы на цветке тюльпана вызваны вирусом, который передается следующим поколениям.
  ВИРУСЫ РАСТЕНИЙ

• 

  28 слайд

  Бактериофаги
  1915 год Ф.Тоурт
  1917 год Ф. де Эрелль открыли вирусы бактерий – бактериофаги

• 

  29 слайд

  Строение
  бактериофага

• 

  30 слайд

  Бактериофаги
  или фаги, которые способны проникать в бактериальную клетку и разрушать ее
  Через 10—15 мин под действием этой ДНК перестраивается весь метаболизм бактериальной клетки, и она начинает синтезировать ДНК фага, а не собственную. При этом синтезируется и фаговый белок
  Завершается процесс появлением 200 —
  1 000 новых фаговых частиц, в результате чего клетка бактерии погибает

• 

• 

  32 слайд

  «Бактериофаги действуют медленнее, но зато они безвредны: не влияют на естественную флору организма, не вызывают дизбактериоза. Бактериофаги могут применяться вместе с антибиотиками в тяжелых случаях. А в ситуации, когда инфекция не поддается лечению антибиотиками, когда микробы выработали к ним устойчивость, фаги могут спасти»
   Ольга Дарбеева

• 

  33 слайд

  Значение вирусов в эволюционном процессе
  Вирусы являются важным естественным средством переноса генов между различными видами, что вызывает генетическое разнообразие (материал для естественного отбора).

• 

  34 слайд

  Представитель какой группы организмов изображён на рисунке?

  1) одноклеточных грибов
  2) простейших
  3) вирусов
  4) одноклеточных водорослей

• 

  35 слайд

  К доклеточным формам жизни относят

  1) холерный вибрион
  2) туберкулёзную палочку
  3) вирус герпеса
  4) дизентерийную амёбу

• 

  36 слайд

  Что является возбудителем гриппа?

  1) бактерия
  2) вирус
  3) грибок
  4) простейшее

• 

• 

  38 слайд

  К какой группе тел живой природы относят изображённый на рисунке объект:
  эукариоты      
  нанороботы      
  прокариоты          
  вирусы

• 

  39 слайд

  Задание 27. Выберите из предложенного списка и вставьте в текст пропущенные слова, используя для этого их цифровые обозначения. Впишите номера выбранных слов на место пропусков в тексте
  ВИРУСЫ
  Вирусы — ———- (А) формы жизни, проявляющие некоторые признаки живых организмов только внутри других клеток. Вирус состоит из генетического материала и ——-(Б). Генетический материал образован ——(В): ДНК или РНК. ДНК-содержащие вирусы после проникновения в клетку встраивают свою ДНК в собственный генетический материал клетки. РНК-содержащие вирусы после проникновения в клетку сначала преобразуют информацию своей РНК в ДНК, путём ——-(Г), а затем она встраивается в генетический материал клетки.

  Перечень терминов:
  1) белок 5) обратная транскрипция
  2) нуклеиновая кислота 6) трансляция
  3) клеточная мембрана 7) одноклеточный
  4) белковый капсид неклеточный

  А Б В Г
  8 4 2 5

• 

  40 слайд

  Почему ученые считают вирусы промежуточным звеном между живой и неживой природой? Ответ поясните.
  Элементы ответа:
  вирусы имеют молекулу ДНК или РНК, обладают наследственностью и изменчивостью;
  способны к самовоспроизведению, что характерно для живой природы;
  при неблагоприятных условиях они способны кристаллизироваться, что делает их похожими на тела неживой природы.

• 

  41 слайд

  Как известно, существуют вирусы, имеющие наследственный аппарат в виде ДНК или РНК. Чем по химическому составу различаются РНК- и ДНК-содержащие вирусы?

  1) У ДНК-содержащих вирусов ДНК имеет — азотистое основание — тимин; углевод —
  дезоксирибоза.
  2) У РНК-содержащих вирусов РНК — азотистое основание — урацил; углевод — рибоза.

• 

  42 слайд

  Какие признаки характерны для вирусов?
  1) Не имеют клеточного строения.
  2) Внутриклеточные паразиты, не способны к обмену веществ (росту, питанию и т. д).
  3) Имеют одну молекулу ДНК или РНК, заключенную в белковую оболочку (капсид).

• 

  43 слайд

  Источники информации
  https://yandex.ru/images/search?img_url=http%3A%2F%2Fwow-journal.ru%2Fwp-content%2Fuploads%2F2017%2F10%2Fgrippoznoe-vremya-2-min.png&p=1&text=%D0%B2%D0%B8%D1%80%D1%83%D1%81%D1%8B%20%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%83%D0%BD%D0%BA%D0%B8&pos=44&lr=198&rpt=simage
  https://yandex.ru/images/search?text=%D0%98%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D1%80%D0%B5%D1%82&img_url=https%3A%2F%2Ffs00.infourok.ru%2Fimages%2Fdoc%2F157%2F181845%2Fimg2.jpg&pos=8&rpt=simage&lr=198
  https://grow-me.ru/wp-content/uploads/2017/07/geltuha-rastenij.jpg
  http://900igr.net/datas/meditsina/Virusnye-zabolevanija/0005-005-Diagramma-kharakterizujuschaja-sravnitelnye-razmery-mikroorganizmov.jpg
  http://present5.com/presentation/100009661_132102798/image-4.jpg
  http://info-farm.ru/img/003613-08c1594d2d985f583249508a0e30cf55.jpg
  https://img12.postila.ru/resize?w=512&src=%2Fdata%2F58%2F25%2F9a%2F14%2F58259a141bdf4886e73329a4b031bd8f84f9c73ab2519127c3221700bfa26bd4.jpg
  http://iknigi.net/books_files/online_html/94523/i_022.jpg
  https://img.purch.com/w/660/aHR0cDovL3d3dy5saXZlc2NpZW5jZS5jb20vaW1hZ2VzL2kvMDAwLzAxNS85NTgvb3JpZ2luYWwvc21hbGxwb3gtYmFieS5qcGc=
  http://mamamum.ru/wp-content/uploads/2018/06/DcKPRDaXcAAH83B-1024×576.jpg
  https://s10.stc.all.kpcdn.net/share/i/4/689040/wx1080.jpg
  https://vetryanka.ru/wp-content/uploads/2017/10/01.jpg
  https://dermatolog.guru/images/68285/gerpes-na-gube.jpg
  http://artyushenkooleg.ru/wp-oleg/wp-content/uploads/2016/01/Virus-grippa-sostoyashhij-iz-ribonukleinovoj-kisloty-RNK-okruzhennoj-nukleokapsidoj-krasnyj-i-lipidnoj-obolochkoj-zelenyj.-Snimok-uvelichen-v-230000-raz..jpg
  http://lemur59.ru/sites/default/files/images/27.jpg
  http://storage.inovaco.ru/media/cache/04/63/64/e1/da/65/046364e1da653cd874bca86a08bab5d2.jpg
  http://images.myshared.ru/6/647207/slide_10.jpg
  http://images.myshared.ru/9/905287/slide_21.jpg

• 

  44 слайд

  https://knowhistory.ru/sites/default/files/images/1374394755_vakc2.jpg
  https://voka.me/wp-content/uploads/2017/07/2-8.jpg
  http://cdn2.hubspot.net/hubfs/1956357/cercospora_hydrangea.jpg
  https://newstracker.ru/attachments/47322585c483ee546ab4b679e956bc0ee14f55c1/store/fill/1200/630/9eda364ea3203b800fcc12d1c52e683715ac880f7f8636f5e282d0ee0a5d/73deef9a-5f63-410d-866d-a0bb77b2e3e7.jpg
  https://slipups.ru/wp-content/uploads/2015/03/Bacteriophages.jpg
  http://karaidel102.ru/uploads/posts/2017-10/1507630015_1497608016-stolica-s-su-suspected-outbreak-of-foot-and-mouth-disease.jpg
  https://ds02.infourok.ru/uploads/ex/0030/0001e877-a9ffac5a/img5.jpg
  https://bigslide.ru/images/9/8633/831/img3.jpg
  http://www.bacteriofag.ru/upload/iblock/2ae/2ae5dbcd3ec1252a9e61057e750fc9d7.jpg
  https://медпортал.com/infektsionnyie-zabolevaniya_748/istoriya-bolezni-vich.html
  https://ru.wikipedia.org/wiki/Ретровирусы
  Открытый банк заданий ФИПИ
  Солодова Е.А. Биология: учебное пособие: в 3 ч. Ч. 2. разнообразие живой природы: вирусы, бактерии, грибы, растения, животные/ Е.А. Солодова, Т.А. , Т.Л. Богданова. – М.: Вентана-Граф, 2012.-240 с. – (Школьный курс за 100 часов)

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 156 566 материалов в базе

• Выберите категорию:

• Выберите учебник и тему

• Выберите класс:

• Тип материала:

  • Все материалы

  • Статьи

  • Научные работы

  • Видеоуроки

  • Презентации

  • Конспекты

  • Тесты

  • Рабочие программы

  • Другие методич. материалы

Найти материалы

Вам будут интересны эти курсы:

• Курс повышения квалификации «Организация и руководство учебно-исследовательскими проектами учащихся по предмету «Биология» в рамках реализации ФГОС»

• Курс повышения квалификации «ФГОС общего образования: формирование универсальных учебных действий на уроке биологии»

• Курс повышения квалификации «Методические аспекты реализации элективного курса «Антропология и этнопсихология» в условиях реализации ФГОС»

• Курс повышения квалификации «Государственная итоговая аттестация как средство проверки и оценки компетенций учащихся по биологии»

• Курс повышения квалификации «Основы биоэтических знаний и их место в структуре компетенций ФГОС»

• Курс повышения квалификации «Гендерные особенности воспитания мальчиков и девочек в рамках образовательных организаций и семейного воспитания»

• Курс профессиональной переподготовки «Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»

• Курс профессиональной переподготовки «Организация производственно-технологической деятельности в области декоративного садоводства»

• Курс повышения квалификации «Составление и использование педагогических тестов при обучении биологии»

• Курс повышения квалификации «Инновационные технологии обучения биологии как основа реализации ФГОС»

• Курс профессиональной переподготовки «Организация и выполнение работ по производству продукции растениеводства»

НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ.
Вирусы и фаги (бактериофаги)

Ключевые слова конспекта: неклеточные формы жизни, царство вирусы, фаги (бактериофаги)

---

---

Вирусы являются неклеточной формой жизни и занимают пограничное положение между неживой и живой матерней. Вирусы — внутриклеточные паразиты и могут проявлять свойства живых opганизмов, только попав внутрь клетки.

Отличия вирусов от неживой природы:

1.  способность к размножению;
2.  наследственность и изменчивость

Отличия вирусов от клеточных организмов:

1.  не имеют клеточного строения;
2.  не проявляют обмена веществ и энергии (метаболизма);
3.  могут существовать только как внутриклеточные паразиты;
4.  не увеличиваются в размерах (не растут);
5.  имеют особый способ размножения;
6. имеют только одну нуклеиновую кислоту — либо ДНК, либо РНК.

Вирусы существуют в двух формах:

• покоящейся (внеклеточной), когда их свойства как живых систем не проявляются,
• внутриклеточной, когда осуществляется размножение вирусов.

Простые вирусы (например, вирус табачной мозаики) состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки капсида. Некоторые более сложные вирусы (гриппа, герпеса и др.) помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты могут содержать липопротеиновую мембрану, углеводы и ряд ферментов. Белки защищают нуклеиновую кислоту и обусловливают ферментативные и антигенные свойства вирусов. Форма капсида может быть палочковидной, нитевидной, сферической и др.

В зависимости от присутствующей в вирусе нуклеиновой кислоты различают РНК-содержащие и ДНК-содержащие вирусы. Нуклеиновая кислота содержит генетическую информацию, обычно о строении белков капсида. Она может быть линейная или кольцевидная, в виде одно- или двуцепочечной ДНК, одно- или двуцепочечной РНК.

Проникновение в клетку

При проникновении вируса внутрь клетки специальные белки вирусной частицы связываются с белками-рецепторами клеточной оболочки. В животную клетку вирус может проникать при процессах пино- и фагоцитоза, в растительную клетку — при различных повреждениях клеточной стенки.

Вирус подавляет существующие в клетке процессы транскрипции и трансляции. Он использует их для синтеза собственных нуклеиновой кислоты и белка, из которых собираются новые вирусы. После этого клеточные оболочки разрушаются и новообразованные вирусы покидают клетку, которая при этом погибает.

Бактериофаги (вирусы, паразитирующие на бактериях), как правило, не попадают внутрь клетки, так как этому препятствуют толстые клеточные стенки бактерий. Внутрь клетки проникает только нуклеиновая кислота вируса.

Полагают, что происхождение вирусов связано с эволюцией каких-то клеточных форм, которые в ходе приспособления к паразитическому образу жизни вторично утратили клеточное строение.

Вирусы — возбудители заболеваний

Вирусы способны поражать различные живые организмы. Первым открытым вирусом был вирус табачной мозаики, поражающий растения. Вирусную природу имеют такие заболевания животных и человека, как натуральная оспа, бешенство, энцефалиты, лихорадки, инфекционные гепатиты, грипп, корь, бородавки, многие злокачественные опухоли, СПИД и др. Кроме того, вирусы способны вызывать генные мутации.

Заболевания у животных	• Бруцеллез
• Лейкоз
• Ящур
• Инфекционная анемия лошадей
• Рак крови кур
• Чума у свиней и птиц. И другие
Заболевания у растений	• Табачная мозаика
• Карликовость
• Желтая сеть
• Пятнистая мозаика
Заболевания у человека	• Оспа
• Гепатит
• Энцефалит
• Краснуха
• Бешенство
• Грипп
• Корь
• Полиомиелит
• Паротит (свинка)
• СПИД и др.

Вирус, вызывающий заболевание СПИДом (синдром приобретённого иммунодефицита), поражает клетки крови, обеспечивающие иммунитет организма. В результате больной СПИДом может погибнуть от любой инфекции. Вирусы СПИДа могут проникнуть в организм человека во время половых сношений, во время инъекций или операций при несоблюдении условий стерилизации. Профилактика СПИДа заключается в избегании случайных половых связей, использовании презервативов, применении одноразовых шприцев.

---

Это конспект по теме «НЕКЛЕТОЧНЫЕ. Вирусы и фаги». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Прокариоты: ЦАРСТВО БАКТЕРИИ
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.

Строение бактериофагов

Бактериофаги
различаются по химической структуре,
типу нуклеиновой кислоты⁵,
морфологии и характеру взаимодействия
с бактериями. По размеру бактериальные
вирусы в сотни и тысячи раз меньше
микробных клеток.

Рис. 2. Строение
бактериофага

1 – головка, 2 –
хвост, 3 – нуклеиновая кислота, 4 –
капсид, 5 – «воротничок», 6 – белковый
чехол хвоста, 7 – фибрилла хвоста, 8 –
шипы, 9 – базальная пластинка.

Типичная фаговая
частица (вирион) состоит из головки и
хвоста. Длина хвоста обычно в 2 – 4 раза
больше диаметра головки. В головке
содержится генетический материал –
одноцепочечная или двуцепочечная РНК
или ДНК с ферментом транскриптазой в
неактивном состоянии, окруженная
белковой или липопротеиновой оболочкой
– капсидом, сохраняющим геном вне
клетки.

Нуклеиновая кислота
и капсид вместе составляют нуклеокапсид.
Бактериофаги могут иметь икосаэдральный
капсид, собранный из множества копий
одного или двух специфичных белков.
Обычно углы состоят из пентамеров белка,
а опора каждой стороны из гексамеров
того же или сходного белка. Более того,
фаги по форме могут быть сферические,
лимоновидные или плеоморфные. Хвост
представляет собой белковую трубку —
продолжение белковой оболочки головки,
в основании хвоста имеется АТФаза,
которая регенерирует энергию для
инъекции генетического материала.
Существуют также бактериофаги с коротким
отростком, не имеющие отростка и
нитевидные.

Фаги, как и все
вирусы, являются абсолютными
внутриклеточными паразитами. Хотя они
переносят всю информацию для запуска
собственной репродукции в соответствующем
хозяине, у них отсутствуют механизмы
для выработки энергии и рибосомы для
синтеза белка. У некоторых фагов в геноме
содержится несколько тысяч оснований,
тогда как фаг G, самый крупный из
секвенированных фагов, содержит 480 000
пар оснований — вдвое больше среднего
значения для бактерий, хотя всё же
недостаточного количества генов для
важнейшего бактериального органоида
как рибосомы.

Взаимодействие бактериофага с бактериальными клетками

По характеру
взаимодействия бактериофага с
бактериальной клеткой различают
вирулентные и умеренные фаги. Вирулентные
фаги могут только увеличиваться в
количестве посредством литического
цикла. Процесс взаимодействия вирулентного
бактериофага с клеткой складывается
из нескольких стадий: адсорбции
бактериофага на клетке, проникновения
в клетку, биосинтеза компонентов фага
и их сборки, выхода бактериофагов из
клетки.

Рис. 3. Адсорбция
бактериофагов на поверхности бактериальной
клетки

Первоначально
бактериофаги прикрепляются к
фагоспецифическим рецепторам на
поверхности бактериальной клетки. Хвост
фага с помощью ферментов, находящихся
на его конце (в основном лизоцима),
локально растворяет оболочку клетки,
сокращается и содержащаяся в головке
ДНК инъецируется в клетку, при этом
белковая оболочка бактериофага остается
снаружи. Инъецированная ДНК вызывает
полную перестройку метаболизма клетки:
прекращается синтез бактериальной ДНК,
РНК и белков. ДНК бактериофага начинает
транскрибироваться с помощью собственного
фермента транскриптазы, который после
попадания в бактериальную клетку
активируется. Синтезируются сначала
ранние, а затем поздние иРНК, которые
поступают на рибосомы клетки-хозяина,
где синтезируются ранние (ДНК-полимеразы,
нуклеазы) и поздние (белки капсида и
хвостового отростка, ферменты лизоцим,
АТФаза и транскриптаза) белки бактериофага.
Репликация ДНК бактериофага происходит
по полуконсервативному механизму и
осуществляется с участием собственных
ДНК-полимераз. После синтеза поздних
белков и завершения репликации ДНК
наступает заключительный процесс —
созревание фаговых частиц или соединение
фаговой ДНК с белком оболочки и образование
зрелых инфекционных фаговых частиц.

Продолжительность
этого процесса может составлять от
нескольких минут до нескольких часов.
Затем происходит лизис клетки, и
освобождаются новые зрелые бактериофаги.
Иногда фаг инициирует лизирующий цикл,
что приводит к лизису клетки и освобождению
новых фагов. В качестве альтернативы
фаг может инициировать лизогенный цикл,
при котором он вместо репликации обратимо
взаимодействует с генетической системой
клетки-хозяина, интегрируясь в хромосому
или сохраняясь в виде плазмиды. Таким
образом, вирусный геном реплицируется
синхронно с ДНК хозяина и делением
клетки, а подобное состояние фага
называется профагом. Бактерия, содержащая
профаг, становится лизогенной до тех
пор, пока при определенных условиях или
спонтанно профаг не будет стимулирован
на осуществление лизирующего цикла
репликации. Переход от лизогении к
лизису называется лизогенной индукцией
или индукцией профага. На индукцию фага
оказывает сильное воздействие состояние
клетки хозяина предшествующее индукции,
также как наличие питательных веществ
и другие условия, имеющие место быть в
момент индукции. Скудные условия для
роста способствуют лизогенному пути,
тогда как хорошие условия способствуют
лизирующей реакции.

Очень важным
свойством бактериофагов является их
специфичность: бактериофаги лизируют
культуры определенного вида, более
того, существуют так называемые типовые
бактериофаги, лизирующие варианты
внутри вида, хотя встречаются поливалентные
бактериофаги, которые паразитируют в
бактериях разных видов.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #

  03.06.20154.15 Mб12Ася Ванякина Айсберг на ковре.pdf

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

  26.08.2019102.91 Кб4БЖ.doc

• #
• #

Вирусы

Вирусы (от лат. вирус — яд) – представляют собой мельчайшие неклеточные формы жизни. Вирусы имеют размеры 2-5*10^-7см, что значительно меньше, чем бактериальная клетка (от 0,2 до 10 мкм). Рассмотреть вирусы возможно только с помощью электронного микроскопа, увеличивающий в 100 тысяч и более раз. Вирусы относятся к отдельному царству.

Вирусология – наука изучающая вирусы. Становление вирусологии как науки начинается с 30-х годов 20 века.

История открытия вирусов

Впервые вирус табачной мозаики (рис.1) был открыт русским ученым Д.И.Ивановским (1892г.) (рис.2).

Студент Петербургского университета Дмитрий Ивановский выезжал на Украину и в Бессарабию для определения причин болезни табака. В листьях табака будущий ученый не обнаружил клеток бактерий, однако было замечено, что сок зараженного растения поражал здоровые листья. Используя свечу Шамберлана Ивановский профильтровал сок больного растения, тем самым исключив прохождение через фильтр мелких бактерий. Полученный фильтрат все равно вызывал заражение листьев табака. Это еще раз доказывало «невиновность» бактерий. Д.И.Ивановский попробовал культивировать возбудителя на питательной среде, однако это не дало результата. После проведенных опытов Дмитрий Иосифович пришел к выводу, что возбудитель является необычной природы и имеет размеры в разы меньше чем клетка бактерии. В последствие возбудитель был назван «фильтрующиеся бактерии».

Свои выводы ученый изложил в труде «О двух болезнях табака» в 1892 году. Именно этот год считается годом открытия вирусов.

Наряду с Д.И.Ивановским изучением вирусов занимался голландский микробиолог Мартин Бейеринк, который в 1898 году повторив опыты русского ученого, назвал вирусный раствор – «заразной живой жидкостью» или «жидкий живой контагий».

Первый вирус животных (вирус ящура) был описан в 1897 году Лёффером и Фрошем. В 1901 году вирус желтой лихорадки был открыт англичанами У. Ридом и Д. Кэрроллом.

В 1917 году Ф.д’Эррелем был открыт бактериофаг – вирус, поражающий бактерии.

Удивительно то, что первая вакцина от оспы была предложена за 100 лет до открытия вирусов, в 1796 году английским врачом Э.Дженнером. Второй по открытию стала – антирабическая вакцина, представленная французским ученым микробиологом Л.Пастером в 1885 году.

Названия «ультравирус» и «фильтрующий вирус» использовались в науке до укоренившегося ныне краткого термина — «вирус», который впервые применил Л.Пастер.

Строение и формы вирусов

Вирусы — неклеточные частицы, состоящие из белковой оболочки (капсид) и собственного генетического материала в виде нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) (рис.3).

Вирусы могут обладать разнообразными формами: шаровидные, овальные, палочковидные, нитевидные, цилиндры, тетраэдры, октаэдры и др.(рис.4).

Более сложные вирусы имеют в своем составе дополнительные белковые или липопротеидные оболочки. Вирусы гриппа и герпеса кроме белковой оболочки могут содержать и углеводы.

ДНК-содержащие вирусы	РНК-содержащие вирусы
оспы	бешенства
герпеса	кори
бактериофаги Т-группы	СПИДа и лейкоза
гепатита В	гепатита А
паповавирусы	гриппа
аденовирусы	полимиелита
цитомегаловирус	ОРЗ
Эпштейн-Бара	желтой лихорадки
и др.	краснухи и др.

Геном вирусов может быть представлен однонитчатыми и двунитчатыми молекулами ДНК (вирус оспы человека, овец, свиней, аденовирус человека) и РНК (матрица для вирусов насекомых и других животных). Вирусы с однонитчатой молекулой РНК (энцефалит, краснуха, корь, бешенство, грипп и др.).

Вне живой клетки вирус не питается, не передвигается, не растет, не размножается и не проявляет других свойств живого.

Размножение вирусов

Вирусы способны размножаться только внутри живой клетки. Вирус проникает внутрь клетки путем связывания его с особым протеином – рецептором, расположенным на поверхности клетки. На поверхности чувствительной клетки происходит связывание с рецептором, после чего присоединившейся участок погружается в цитоплазму и превращается в вакуоль. Стенки вакуоли, состоящей из цитоплазматической мембраны способны сливаться с другими вакуолями или даже ядром. В результате вирус достигает любой участок клетки.

Основные этапы заражения вирусом:

1.Присоединение вируса к мембране клетки-хозяина.
2.Впрыскивание своей нуклеиновой кислоты (НК) в цитоплазму клетки-хозяина. Капсид остается снаружи.
3. ДНК вируса у эукариотической клетки проникает в ядро клетки и встраивается в ДНК хозяина. В бактериальной клетке ДНК вируса встраивается в ДНК бактерии. РНК содержащие вирусы вначале делают из нее копию в виде ДНК, а затем полученную ДНК встраивают в хромосому или нуклеотид клетки-хозяина.
4. Генетический материал клетки хозяина перестает функционировать. В ядре осуществляется синтез копий вирусной НК, а в цитоплазме на рибосомах – синтез копий вирусного капсида.
5. Образуются функциональные вирусы. НК «одевается» в капсид, происходит сборка вирусных частиц.
6. Образовавшиеся вирусы выходят из клетки-хозяина, так как первая исчерпала свои ресурсы. Вирусы продолжают проникать в новые клетки, расположенные поблизости.

Описанные этапы характерны для литических (от греч. «лизис» — растворение, разрушение, распад) вирусов, вызывающие разрушение или гибель клетки. Существует так же второй вид, так называемых «умеренных» вирусов. Они встраиваю свою нуклеиновую кислоту в ДНК клетки.

Паразитируя на генетическом уровне живой клетки, они встраиваются в ее геном. Внедрив свой генетический код в молекулу ДНК, вирус становится частью живой клетки. В такой форме он может не проявлять себя неопределенно долгое время. В какой-то момент вирусные частицы ДНК «включаются» одновременно во всех зараженных клетках, вызывая их гибель.

Данный процесс до конца не изучен, и возможно именно он мог бы решить вопрос возникновения онкологических заболеваний.

Быстрая способность адаптироваться и видоизменяться, подстраиваясь к геному клетки, делает некоторые вирусные заболевания практически неизлечимыми. Таким образом, вирусы представляют паразитизм на генетическом уровне (рис.5).

Бактериофаги

Совсем по-другому проникает в клетку вирус бактерий – бактериофаг (от греч. фагос – «пожирающий»)(рис.6).

Бактериофаг состоит из головки, хвостика и нескольких хвостовых отростков (белковых нитей). Наружная часть головки покрыта белковой оболочкой. Во внутренней части головки расположена ДНК, а внутри хвоста проходит центральный канал. Из-за толстых клеточных стенок бактерий белок-рецептор бактериофага не может погрузиться в цитоплазму.

Удерживаясь на поверхности клетки за счет шипов, расположенных под базальной мембраной, бактериофаг пронзает стенку бактерии и вводит внутрь полый стержень. По этому стержню в цитоплазму поступает ДНК (или РНК). Геном бактериофага проникает внутрь клетки, а оболочка остается снаружи. Спустя время, сформировавшиеся зрелые фаговые частицы разрушают бактерию изнутри и выходят наружу (рис.7).

Обладая способностью полного уничтожения бактериальной клетки, бактериофаги могут быть использованы для лечения разнообразных бактериальных заболеваний (холеры, дизентерии, брюшного тифа и др.).

Отмечено, что отделение от вирусной частицы нуклеиновой кислоты приводит к потере инфекционной способности к репродукции. Это говорит о том, что нуклеиновая кислота играет важную роль в размножении вируса.

При благоприятных условиях вирус очень быстро размножается. Так, за 30 минут в одной клетке появляются сотни новых вирусов.

Вирусы могут продолжительно сохраняться в почве, воде и другим средах. Некоторые представители устойчивы к высоким температурам (свыше +100С) и высушиванию.

Виды вирусных заболеваний

В настоящее время известно около 400 видов вирусов растений и около 500 видов вирусов животных.Вирусы растений вызывают поражение листьев и других органов, вызывая появление разноцветных или бесцветных пятен и полосок. Вирусы вызывают замедление роста растений, изменяет их форму и снижает урожайность.

Наиболее опасными для человека являются вирусы гепатита – А, В, С. Вирус способен сильно повреждать ткани печени, вызвав необратимые последствия.

ВИЧ.СПИД

---

Более опасную для человечества форму представляет вирус иммунодефицита человека или сокращенно ВИЧ (HIV). Попав в кровь, ВИЧ, поражает иммунную систему человека, приводя к развитию болезни под названием СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита человека). РНК-содержащий ВИЧ атакует белые кровяные клетки – лимфоциты, отвечающие за иммунитет, делая человека уязвимым для других болезней.

Внедренный в лимфоциты РНК вирус начинает синтезировать фермент – ревертазу. Этот фермент служит матрицей для последующего синтеза молекулы ДНК. Синтезированная вирусная ДНК встраивается в хромосому лимфоцита. После чего вирус долгое время может не проявлять себя. Это может длиться от 1 до 2 лет, а иногда и более. Спустя время вирусная ДНК начинает проявлять себя, синтезируя сотни тысяч вирусов, что в итоге приводит к разрушению лимфоцита.

Вероятность заражения ВИЧ увеличивается при прямом контакте с кровью больного человека. Распространенные пути передачи вируса; незащищенный половой контакт с инфицированным человеком, инъекции шприцом, переливание крови. ВИЧ не передается воздушно-капельным путем, через укусы насекомых, посуду, при рукопожатиях и пользовании общественными местами (туалеты, бассейны, бани и т.п.).
В настоящее время вакцины против СПИДа нет, но существуют медицинские препараты на основе азотимидина и ингибиторов протеаз, способные подавить синтез вирусной ДНК. Это облегчает течение болезни и значительно удлиняет жизнь человека.

Хочется отметить, что ВИЧ инфицированный человек, вовремя обратившийся в центр СПИДа, может контролировать развитие этой тяжелой болезни и в принципе жить полноценной жизнью с соблюдением определенных мер. При отсутствии строгого контроля и лечения, стадия инфицирования переходит в стадию СПИДа, которая неминуемо ведет к гибели. Человек на стадии СПИДа, из-за «иммунной беспомощности», может погибнуть от ряда инфекционных болезней.

Симптомами СПИДа является температура, постоянный озноб, легкая простужаемость, резкое похудение.

Чтобы предупредить СПИД необходимо соблюдать следующие правила;
— избегать прямого контакта с кровью неизвестного человека (зараженными так же могут быть лимфа, сперма, влагалищные выделения, грудное молоко и др.);
— избегать случайные половые связи;
— использовать презервативы;
— пользоваться одноразовыми шприцами;
— пользоваться личными бритвенными приборами, при этом не разрешать пользоваться своими.

Природным очагом СПИДа по мнению ученых считается Центральная Африка, а носителем вируса являются зеленые мартышки.

Грипп

---

Всем известный вирус гриппа не менее опасный, наряду с корью, гепатитом и полиомиелитом.

Грипп – болезнь, угрожающая человеческой жизни. В 1918-1919 годах весь земной шар трижды был охвачен волнами гриппа, во время которых погибли 20 млн человек. В США в зиму 1968-1969 годов 50 млн человек перенесли грипп, 70 тыс. из них скончались.

Наиболее распространенные вирусные инфекции, пути заражения и меры профилактики

Инфекция	Пути заражения	Меры профилактики
Гепатит (А)	«Болезнь грязных рук».	Мыть руки перед едой, овощи и фрукты — перед употреблением. При хранении продуктов соблю­дать гигиенические требования
СПИД	Половой путь и че­рез кровь	Исключение половых контактов с инфицированными
Энцефалит	Переносчики — кро­вососущие клещи	Исключить укусы клещей, осо­бенно в природных очагах (хвой­ные леса) и в период активизации (март-май)
КГЛ — конго-крымская геморраги­ческая лихо­радка
Бешенство	При укусе боль­ных животных	Исключать контакты с живот­ными, не привитыми от бешен­ства. При контакте с подозри­тельным животным немедленно обращаться к врачу
Грипп (ОРВИ)	Воздушно-капель­ный	Марлевые повязки, влажная уборка, дезинфекция и проветри­вание помещений
Корь, крас­нуха	Воздушно, но не капель­ный	Соблюдать правила личной ги­гиены. Не вступать в контакт с инфицированными, применять ватно-марлевые повязки
Ветряная оспа
Ящур	Болеют парноко­пытные животные (коровы, козы, ов­цы)	Исключение контакта и срочное обращение к ветеринарному вра­чу при появлении характерных пятен на слизистых и коже жи­вотных
Полиомие­лит	Чаще через гряз­ные руки, воду, пищевые продук­ты. Возможно и воздушно-капельное заражение.	Предупредительные прививки
Комплексные инфекции,  либо инфекции, вызываемые как бактериями так и вирусами
Пневмония	Воздушно-капель­ный	Марлевые повязки, влажная уборка с дезинфицирующими средствами и проветривание помещений.

Эпидемия — прогрессируемое во времени и пространстве инфекционное заболевание.

Пандемия — инфекционное заболевание захватывающее большие территории (мирового значения). В настоящее время к ряду таких заболеваний относится коронавирусная инфекция (COVID-19) вызванная коронавирусом (SARS-CoV-2).

Профилактика и методы борьбы с вирусами

Основные методы борьбы с вирусными инфекциями — профилактические прививки (вакцины), Ослабленные возбудители болезни, введенные в организм, позволяют выработать иммунитет. Благодаря вакцинам исчезло такое опасное вирусное заболевание, как оспа. Следует помнить, что без оболочки (капсида) вирусная НК сама попасть в клетку не может. Поэтому дезинфекция, вызывающая разрушение белков оболочки вируса (кипячение, хлорирование, обработка карболовой кислотой и др.), — эффективное профилактическое мероприятие. Наш организм тоже обладает защитными механизмами. Так, иммунный белок интерферон способен защищать организм человека от проникновения вирусов гриппа. В целях профилактики воздушно-капельных вирусных инфекций эффективно обрабатывать защитными средствами носовую полость.

Кроме того, сейчас создано несколько видов антивирусных препаратов как на основе неорганических веществ (ремантадин), так и на основе синтетических антител (виферон, биферон и т. д.). Несмотря на то что фармакология и вирусология ведут постоянные успешные исследования, не надо забывать, что соблюдение мер личной гигиены является надежным методом профилактики вирусных инфекций.

Происхождение вирусов

Ученые полагают, что вирусы и бактериофаги представляют собой обособившиеся генетические элементы клеток, подвергшиеся эволюции вместе с клеточными формами жизни.

Биологический русско-английский глоссарий

Вирус — virus |ˈvʌɪrəs|

 Бактериофаг — bacteriophage |bakˈtɪərɪə(ʊ)feɪdʒ|

Капсид — capsid |ˈkapsɪd|

ДНК — DNA |ˌdi:ˌenˈeɪ|

РНК — RNA |ɑːrɛnˈeɪ|

---

Источники:

Изображения: freepik.com

Терминология на английском языке: wooordhunt.ru
Видеоматериалы: InternetUrok.ru

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Сегодня в связи с нарастающей проблемой антибиотикорезистентности ученые всего мира ведут поиски новых антибиотиков и способов борьбы с инфекционными заболеваниями. И всё больше ученые оглядываются на естественный, но почти забытый метод — фаготерапию. Бактериофаги — природные враги бактерий, существовавшие задолго до появления человека. Почему же мы не используем их вместо антибиотиков, которые привели к такой глобальной проблеме, как резистентность бактерий, ну или хотя бы в дополнение к ним? Что это за диковинные создания и могут ли они быть полезны человеку? Безопасны ли они? В этом обзоре мы попытались собрать воедино имеющиеся данные о бактериофагах и показать вам, насколько красив и многообразен их невидимый мир.

ХХ столетие называют веком атома, нейлона и антибиотиков. С началом массового применения пенициллина в 1943 году медики всего мира получили мощнейший механизм для защиты организма от атак, казалось бы, всех болезнетворных бактерий. И ученые, подхватив знамя антибиотикотерапии, ринулись на поиски и разработку новых антибактериальных средств. Но если мирный атом и синтетические материалы с лихвой оправдали возложенные на них ожидания, то надежды на всемогущество антибиотиков, увы, постепенно тают: резистентность бактерий к ним становится всё шире. 16 сентября 2000 года на Всемирном дне резистентности в Торонто была принята Декларация по борьбе с бактериальной резистентностью [1], а годом позже ВОЗ опубликовала Глобальную стратегию по сдерживанию устойчивости к противомикробным препаратам, в тексте которой есть такие строки: «Без согласованных действий всех стран многие великие открытия, сделанные учеными-медиками за последние 50 лет, могут утратить свое значение из-за распространения антибиотикорезистентности» [2]. Означает ли это, что мы в скором времени вновь окажемся бессильны перед бактериями? Существуют ли альтернативные подходы к борьбе с инфекционными заболеваниями? К счастью, да. Один из них — применение бактериофагов, самых многочисленных, древних и распространенных на нашей планете вирусов [3], существующих на Земле свыше 3 млрд лет и неоправданно заброшенных исследователями в 1960–1970-е годы на фоне успехов антибиотикотерапии.

Открытие

Несомненно, многие бактериологи наблюдали и описывали проявления действия фага на бактериальные культуры. В 1896 году английский бактериолог Э. Ханкин, исследуя антибактериальное действие воды индийских рек, пришел к выводу о существовании агента, проходящего через бактериальные фильтры и вызывающего лизис холерных вибрионов. По некоторым данным, российский микробиолог Н.Ф. Гамалея в 1897 году наблюдал лизис бацилл сибирской язвы. Однако первая научная публикация о фагах — статья 1915 года английского микробиолога Ф. Туорта, в которой он описал инфекционное поражение стафилококков, значительно изменявшее морфологию колоний. Инфекционный агент свободно проходил через бактериальные фильтры, и его можно было переносить из одной колонии в другую. Туорт выдвинул несколько гипотез, объясняющих это явление, в частности — гипотезу о фильтрующемся вирусе, подобном вирусам растений и животных. Однако его работа не привлекла внимания ученых, а Туорт забросил ее из-за службы в армии: началась Первая мировая.

В 1917 году канадский бактериолог Ф. Д’Эрелль независимо от Туорта сообщил об открытии вируса, «пожирающего» бактерий, — бактериофага [4]. Микробиологи того времени считали, что чума свиней вызывается совместным действием микроба и вируса. Д’Эрелль предположил, что схожая этиология и у дизентерии. С помощью свечей Шамберлана он отфильтровал фекалии больных дизентерией и добавил их в пробирки с культурами шигелл, намереваясь ввести смесь бактерий и предполагаемого вируса экспериментальным животным. Однако на следующие сутки он обнаружил, что бульон, в котором росли шигеллы, стал прозрачным, что свидетельствовало о гибели бактерий. Профильтровав бульон из этих пробирок, он снова заразил полученными фильтратами культуры шигелл. И вновь на следующие сутки он обнаружил, что бульон стал прозрачным. Полученное «литическое начало» можно было бесконечно пассировать от одной культуры к другой, что привело Д’Эрелля к мысли о существовании вируса, разрушающего бактерии. В дальнейшем он обнаружил фаги стафилококка, холерного вибриона и сальмонеллы. Учитывая эффективность фагов против патогенных микроорганизмов и их широкое распространение в природе, Д’Эрелль предположил, что они играют определенную роль в развитии иммунитета к инфекционным заболеваниям и выздоровлении.

В 1920–1940-е годы было проведено множество исследований по клиническому применению бактериофагов, однако стабильных результатов получено не было, и на Западе бактериофаги стали в основном объектом изучения биологов. В 1931 году Совет фармации и химии Американской медицинской ассоциации опубликовал обзор 150 работ по фаготерапии, в котором M. Итон и С. Бэйн-Джонс [5] утверждали, что природа фага неживая; возможно, это фермент, и ошибочно связывать воздействие фага на бактерии или его терапевтический эффект с его жизнедеятельностью. Такие выводы способствовали существенному сокращению капиталовложений в исследования по медицинскому применению фагов на Западе.

В СССР в ранние годы бактериофагам уделяли достаточно внимания. В 1923 грузинский микробиолог Г.Г. Элиава, ученик Д’Эрелля, основал в Тбилиси Институт бактериофагов, ставший впоследствии Всесоюзным центром фаготерапии, коллекция которого на сегодняшний день составляет около 3000 фаговых штаммов. Однако успешное применение антибиотиков в 1960–1970-е годы практически похоронило идеи фаготерапии. Так, например, в Большой советской энциклопедии указано: «Антибиотики и другие химиотерапевтические средства оказались эффективнее фагов, в связи с чем их применение с лечебной целью сузилось».

Происхождение

Вопросом о природе бактериофага задавался еще Туорт в своей первой статье. Д’Эрелль в своем фундаментальном труде выдвинул несколько теорий (гипотез) происхождения фагов, из которых две сохранили значение до настоящего времени: «теория вируса» и «регрессивная теория».

В рамках вирусной теории бактериофаги, подобно вирусам растений и животных, рассматриваются как прямые потомки неких очень примитивных форм, существовавших еще до появления клеток, и представляют собой автономные агенты, являющиеся облигатными паразитами бактерий. Этой теории придерживался Д’Эрелль в самом начале своих исследований, и ее принимало как нечто само собой разумеющееся большинство вирусологов. Но эта концепция, по сути, мало что дает, так как в применении к вирусам такие термины, как автономность и паразитизм, трудно поддаются определению, а сама гипотеза сложно доказуема, поскольку нет ископаемых останков вирусов, а их родственные связи можно изучать только методами молекулярной филогенетики [6].

Согласно регрессивной теории, фаги постепенно развивались из более сложных форм жизни путем утраты всей протоплазмы, ненужной для присущего бактериофагу способа существования. Эта гипотеза лучше вписывается в современную биологию, так как промежуточные стадии процесса дегенерации довольно легко себе представить, а постепенную утрату бактериями способности к синтезу можно изучать экспериментально.

Вполне возможно, что бактериофаги произошли из примитивного полового аппарата бактерий, первоначально развившегося для передачи генетического материала от одной бактериальной клетки к другой. Это могло бы объяснить, почему некоторые фаги и в настоящее время способны выполнять эту функцию путем лизогенной конверсии. Теория предполагает, что генетический материал фагов — это редуцированный и модифицированный нуклеоид бактерий, сохранивший гомологию с «прародителем» и потому способный с ним рекомбинировать или даже частично замещать его. Это могло бы объяснить свойства умеренных фагов, способных встраиваться в определенные локусы ДНК клетки-хозяина, становясь частью бактериального наследственного аппарата. В процессе эволюции умеренные фаги могли путем дальнейших мутаций, влияющих на спектр литического действия [7], необратимо превращаться в вирулентные, поражающие хозяев, с которыми они не имели генетического родства. Согласно этой теории, различные штаммы фагов филогенетически не связаны друг с другом, и определенный фаг даже может быть филогенетически ближе клетке-хозяину, нежели другим фагам. Отсюда следует, что если данная теория верна, то между бактериофагами и вирусами животных и растений нет никакого родства, а фенотипическое сходство — чисто внешнее, обусловленное сходной экологией.

Тем не менее биоинформатические подходы — сравнения огромных массивов геномов и фолдингов белков, а особенно «архитектуры» фаговых частиц — всё же позволяют находить у бактериофагов, фагов архей и вирусов в целом филогенетически общие признаки [3], [8].

Строение и классификация

На протяжении почти 70 лет бактериофаги, как и другие вирусы, были для биологов такими же невидимыми, как атомы для физиков, в силу их субмикроскопических размеров. И только в 1942 году, с помощью недавно изобретенного (М. Кнолль, Э. Руска, 1931 г.) электронного микроскопа, будущий нобелевский лауреат С. Лурия (Колумбийский университет) и Т. Андерсон (RCA-лаборатория, Камден, Нью-Джерси) получили первые фотографии бактериофага Т2, или «анти-коли РС», как его называли Лурия и Андерсон (рис. 1).

Фаги весьма разнообразны по морфологии — в отличие от вирусов животных и растений. Все известные в настоящее время вирусы эукариот имеют либо форму многогранника (икосаэдра), либо спиралевидный тип симметрии. Что же касается фагов, то среди них тоже встречаются формы со спиралевидным или кубическим типами симметрии, но подавляющее число изученных к настоящему времени фагов сочетает в одной частице оба типа: кубический — у головки, а спиралевидный — у отростка (рис. 2). Столь своеобразное строение фагов, отличающее их от других вирусов, объясняется наличием у бактерий ригидной клеточной стенки, которая исключает возможность проникновения вирионов в клетку путем пиноцитоза или виропексиса. Такая структурная особенность бактерий способствовала формированию у фагов других способов инфицирования, что и нашло отражение в их облике.

Именно морфология легла в основу современной классификации бактериофагов. Казалось бы, целесообразнее разделять фаги по принципу их связи с определенным видом микроорганизма, который они поражают, — что и легло в основу первых классификаций. Но этот принцип не обеспечивает необходимой точности, так как один штамм фага может поражать разные микроорганизмы, то есть иметь широкий литический спектр. И наоборот, один вид бактерий может поражаться несколькими фагами, различающимися между собой по целому ряду свойств, в том числе морфологически, тогда как фаги, активные в отношении разных видов и даже родов микроорганизмов, могут быть морфологически тождественны.

Были попытки классифицировать фаги и по сумме признаков (антигенных, физиологических, биохимических, физико-химических, морфологии негативных колоний, спектру литического действия и т. п.).

С развитием электронной микроскопии появилась возможность классифицировать фаги по морфологии. Дэвид Бредли в 1967 году предложил разделить фаги на шесть морфологических групп: с A по F (табл. 1, рис. 3). Вторая используемая классификация, предложенная А.С. Тихоненко в 1968, объединяет фаги групп D и E в одну (табл. 1, рис. 4). Микрофотографии фагов, относящихся к разным морфогруппам, представлены на рисунках 5 и 6.

Таблица 1. Классификация бактериофагов по морфологическим признакам

Группа по Бредли	Группа по Тихоненко	Морфология	Тип нуклеиновой кислоты
A	V	С сокращающимся отростком	Двухцепочечная ДНК
B	IV	С длинным несокращающимся отростком	Двухцепочечная ДНК
C	III	С коротким несокращающимся отростком	Двухцепочечная ДНК
D	II	Без отростка, с капсомерами	Одноцепочечная ДНК
E	II	Без отростка и капсомеров	Одноцепочечная РНК
F	I	Нитевидные	Одноцепочечная ДНК

Большинство фагов состоит из головки диаметром 45–140 нм и отростка («хвоста») толщиной 10–40 нм и длиной 100–200 нм (рис. 7). Так выглядят представители порядка Caudovirales («хвостатых фагов»), и именно их образ обычно извлекается из памяти при упоминании термина «бактериофаг». Содержимое головки состоит преимущественно из плотно упакованной молекулы ДНК или (реже) РНК, длина которой во много раз превышает размеры головки и достигает 60–70 мкм (рис. 8), и иногда небольшого количества белка — например, ферментов, которые осуществляют первичную транскрипцию генетического материала фага или способствуют ей. Капсид представляет собой белковую или (не у Caudovirales) липопротеиновую оболочку, собранную из множества копий одного или двух белков. Капсид может быть икосаэдрическим, сферическим, лимоновидным или плеоморфным [9], и именно он, по сути, определяет размер фагового генома.

Отросток представляет собой белковую трубку, окруженную у ряда бактериофагов (семейства Myoviridae, типовой представитель которого — фаг Т4) чехлом, состоящим из сократительных белков, подобных мышечным, благодаря чему он способен сокращаться, обнажая часть стержня. С головкой отросток стыкуется с помощью белкового кольца — «портала» («воротничка»). На противоположном конце, в основании, отросток содержит лизоцим (как домен белка, пронзающего клеточную стенку), служащий для точечного растворения пептидогликана. Возможно и нахождение в основании отростка АТФазы, обеспечивающей энергией инъекции нуклеиновой кислоты в бактерию [10]. Там же у фагов такого типа имеется гексагональная базальная пластинка с несколькими шиповидными выростами и тонкими длинными нитями, с помощью которых фаг распознает рецепторы «своих» бактерий и прикрепляется к ним.

Нитевидные фаги имеют размеры 8×800 нм и лишены выраженных «органов».

Бактериофаги довольно устойчивы к воздействию различных химических и физических факторов. Они выдерживают колебания рН в пределах 5,0–8,0; большинство резистентно к действию холодных водных растворов глицерина и этанола, а также цианидов, фторидов, динитрофенола, хлороформа, тимола и фенола. Бактериофаги хорошо сохраняются в лиофилизированном состоянии, но разрушаются при кипячении, УФ-облучении, действии некоторых химических дезинфектантов (в частности, кислот и формалина). Фаги хорошо сохраняются при низких температурах (до −200 °С в глицерине), но быстро инактивируются при 65–70 °С [10].

Взаимодействие с бактериями

Фаги — облигатные внутриклеточные паразиты, так как у них нет механизмов для выработки энергии и рибосом для синтеза белка. Размножение фага происходит только внутри бактерии-хозяина и посредством ее синтетической машинерии. Важным свойством бактериофагов является их специфичность: фаги могут поражать определенный вид бактерий (моновалентные фаги) или же только избранные штаммы/варианты внутри вида (типовые фаги, например, фаги V. cholerae classica и El Tor), но некоторые не столь разборчивы и поражают бактерий разных видов и даже родов (поливалентные фаги) [11]. Тем не менее очень сложно судить о специфичности фагов в природных условиях, поскольку там действуют многочисленные методологические ограничения и популяционные закономерности, и порой один и тот же фаг можно принять как за «генералиста», так и за «специалиста» [12].

По характеру действия на бактерии различают вирулентные и умеренные фаги.

1. Взаимодействие вирулентного бактериофага с клеткой происходит по литическому пути и складывается из нескольких стадий: его адсорбции на клетке, проникновения в клетку, биосинтеза компонентов фага и их сборки и выхода вирионов из клетки [13].

   

   Первоначально фаг обратимо, а затем и необратимо прикрепляется к фагоспецифическим рецепторам на поверхности бактериальной клетки (рис. 9). Ими могут быть компоненты пептидогликана и тейхоевых кислот грамположительных бактерий или внешней мембраны (порины, молекулы липополисахарида) грамотрицательных, белки капсул, половых пилей и жгутиков [14]. Например, фаги Т3 и Т7 распознают липополисахарид энтеробактерий, а Т4 — еще и порин OmpC, фаг λ «неравнодушен» к мальтопорину (LamB). Бактериофаги Т2 и Т6 взаимодействуют с поринами OmpF и Tsx соответственно, а многие нитчатые и РНК-содержащие (P17, M12, f2) фаги — с пилями. Помимо рецепторов, адсорбция фага зависит от рН среды, температуры, наличия катионов и некоторых соединений (например, триптофана для Т2). При избытке фага в окружающей среде на одной клетке может адсорбироваться до 200–300 вирусных частиц [10].
   В случае Т4 и подобных энтеробактериальных фагов после необратимой адсорбции в чехле отростка высвобождаются ионы Са²⁺, активирующие АТФазу [10], что вызывает сокращение чехла, проталкивание стержня отростка сквозь внешнюю мембрану бактерии, локальное растворение лизоцимом пептидогликана (муреина) и инъецирование в клетку ДНК вириона. С момента попадания фаговой нуклеиновой кислоты в бактериальную клетку и до полного созревания в ней вирусных частиц проходит определенный отрезок времени, называемый латентным. Он уникален для каждой системы «бактерия — фаг» и может составлять от нескольких минут до нескольких часов [15].
   Введенная ДНК фага вызывает полную перестройку метаболизма бактерии: прекращается синтез ее собственных ДНК, РНК и белков. ДНК бактериофага может начинать транскрибироваться его же РНК-полимеразой — например, фаг N4 впрыскивает этот фермент вместе с ДНК [16]. Или же, как в случае Т4, фаг впрыскивает фермент АДФ-рибозилтрансферазу (продукт гена alt), модифицирующий хозяйскую РНК-полимеразу так, что та переключается на транскрипцию исключительно фаговых генов [17]. Синтезирующиеся мРНК поступают на рибосомы бактерии, которые послушно производят белки бактериофага: ранние (ДНК-полимеразу, нуклеазы) и поздние (белки капсида, отростка, базальной пластинки и др.). Репликация ДНК бактериофага осуществляется его собственной ДНК-полимеразой. Поздние белки и копии фаговой ДНК объединяются, образуя зрелые инфекционные фаговые частицы [18]. Затем происходит лизис клетки-хозяина: фаговые лизины (гидролазы, а не аминокислоты!) и холины изнутри пробивают отверстия в ее мембране и пептидогликане, и в клетку начинает поступать вода. В итоге бактерия лопается с выходом зрелых бактериофагов (рис. 10). При этом в зависимости от типа фага количество образовавшихся вирионов будет различным — от единичных частиц до нескольких тысяч.



2. Умеренные фаги проникают в клетку так же, как и вирулентные. Например, фаг Mu инъецирует генетический материал очень схоже с Т4, но базальная пластинка Mu устроена проще, и гомологи ее компонентов обнаружены в инъекционных аппаратах большинства фагов с сократимым чехлом. Более того, подобные компоненты характерны и для бактериальных наномашин вроде системы секреции VI типа и R-тейлоцинов (рис. 11) [19]. Умеренный фаг инициирует лизогенный цикл, при котором он вместо репликации обратимо взаимодействует с геномом бактерии-хозяина, интегрируясь в хромосому (фаг λ), либо поддерживается в клетке в виде низкокопийной плазмиды (фаги P1 и N15) [15]. В первом случае ДНК фага пассивно реплицируется в составе хромосомы. Так или иначе при делении бактерии фаговый геном передается дочерним клеткам. Такое состояние фага называется профагом, в нём вирус может находиться во многих поколениях потомства первой зараженной им клетки. Бактерия, содержащая профаг, лизогенна до тех пор, пока при определенных условиях профаг не активируется и не вступит в литический цикл. Переход от лизогении к лизису называется лизогенной индукцией, или индукцией профага. На индукцию фага оказывают влияние условия внешней среды, состояние клетки хозяина, наличие питательных веществ и т.д.

Но некоторые фаги способны покидать клетку без лишнего шума. Так делает, например, фаг L2, паразитирующий в бактериях рода Acholeplasma, лишенных клеточной стенки (их знаменитые родственники — микоплазмы). Вначале он проходит все стадии, соответствующие определению «литический цикл» — но за исключением собственно лизиса хозяина: вирионы как бы отпочковываются от бактерии, захватывая небольшие участки ее мембраны, которые становятся оболочкой фага. После такого деликатного литического цикла L2 может приступить к лизогенизации [20].

Бактериальный иммунитет

Казалось бы: если бактериофаги атакуют любых бактерий и их численность настолько велика (фаги — самые многочисленные вирусные формы в биосфере Земли, их общее количество — 10³⁰–10³² фаговых частиц [21], что примерно равно количеству бактерий, 4–6×10³⁰), то почему они до сих пор не уничтожили всех бактерий? Ответ очевиден: в процессе эволюционного соразвития бактерии выработали своего рода иммунитет против фагов. Причем иммунитет многослойный. Во-первых, бактерия может быть изначально лишена рецепторов к тому или иному фагу или лишиться их посредством мутаций. Во-вторых, бактерия может быть иммунизирована уже «прописавшимися» в ней профагами, которые с помощью специфических репрессоров просто не дадут вновь прибывшим сородичам размножиться. В-третьих, бактерия (или ее мобильные генетические элементы) кодирует рестрикционно-модификационные системы, которые просто рубят на кусочки нуклеиновые кислоты, не содержащие особых метильных меток — подписей «я свой».

А в-четвертых… В 2005 году стало известно, что функциональной основой бактериального иммунитета является система CRISPR [22], двумя годами позже — что для ее работы критически важен белок Cas, а в 2012-м уже появилась возможность создания инженерных систем на основе CRISPR-Cas9 Streptococcus pyogenes [23]. Работа системы CRISPR-Cas основана на том, что небольшой фрагмент, вырезанный из проникшей в бактериальную клетку фаговой ДНК, вставляется в специальный участок (локус CRISPR) генома бактерии. Каждый локус CRISPR содержит множество таких вставок (спейсеров, разделенных особыми короткими нуклеотидными повторами), представляющих собой фрагменты ДНК встреченных когда-либо фагов и плазмид. На основе спейсеров синтезируются молекулы РНК, комплементарные соответствующему участку фагового (или плазмидного) генома. Эти РНК в комплексе с белками Cas затем опознают и обезвреживают мишень — чужеродную ДНК с комплементарной последовательностью нуклеотидов. Таким образом, если в клетку однажды проникла фаговая ДНК, но клетка выжила и встроила фрагмент чужеродного генома в свой нуклеоид, то последующие попытки таких же фагов эксплуатировать клетку или ее потомков будут неэффективны [24].

О том, как CRISPR-система из иммунной превратилась в редактирующую и служит человечеству, а также каких успехов добились другие технологии редактирования генома, читайте в статьях: «А не замахнуться ли нам на… изменение генома?» [25], «Мутагенная цепная реакция: редактирование геномов на грани фантастики» [26], «Успех в борьбе с лейкозом: на шаг ближе к клиническому применению геномного редактирования» [27]. — Ред.

Впрочем, бактериофаги за счет случайных мутаций и отбора умеют обходить системы CRISPR-Cas. Чтобы конкретный спейсер потерял эффективность, достаточно даже незначительного изменения комплементарного ему фрагмента фагового генома. Поэтому фаги успешно и довольно быстро преодолевают приобретенный иммунитет бактерий за счет точечных мутаций. С другой стороны, системы CRISPR очень широко распространены у бактерий и, судя по всему, обеспечивают своим обладателям надежную защиту. Эффективность CRISPR обеспечивается тем, что даже две разные бактерии одного и того же штамма встраивают в свой геном разные спейсеры, соответствующие разным участкам генома фага. В результате популяция бактерий быстро приобретает генетическое разнообразие, что значительно повышает их шансы на выживание. Точечные мутации, «обезвреживающие» один спейсер, позволят фагам заразить только небольшую часть бактериальной популяции. К тому же, бактериофаг не может определить заранее, какие спейсеры имеются у конкретной клетки. Поэтому большинство фагов в полиморфной популяции бактерий погибает даже при высокой скорости появления точечных мутаций.

Такой феномен коллективного бактериального иммунитета был продемонстрирован на бактериях P. aeruginosa и фагах DMS3vir [28]. Для начала ученые убедились, что система CRISPR действительно защищает бактерий от данной разновидности фагов, а культуры бактерий с отключенной CRISPR-системой активно этим фагом поражаются, хотя и выработали иную форму защиты: у них распространились мутации, меняющие рецептор, к которому прикрепляется фаг. Такой способ защиты оказался менее эффективным, так как по истечении 30 суток эксперимента бактериофаги всё еще находились в популяции. Чтобы доказать, что разнообразие спейсеров системы CRISPR-Cas — основа эффективности коллективной иммунной защиты, ученые сравнили устойчивость к фагам у бактериальных популяций с разным уровнем разнообразия спейсеров. Оказалось, что фаги в монокультурах бактерий уже в первые сутки приобретали мутации, нейтрализующие соответствующие спейсеры. У фагов же в популяциях, составленных из нескольких клонов бактерий с различными спейсерами, устойчивость формировалась лишь в немногих случаях. В популяциях, сформированных из 24–48 клонов, фаги не смогли преодолеть защиту CRISPR-Cas.

Отсюда следует, что в монокультуре единичная мутация фаговой ДНК, обеспечивающая защиту от конкретного спейсера, позволяет фагу заразить любую бактерию, а в полиморфной культуре из 48 клонов точно такая же мутация обеспечивает успех с вероятностью лишь 1/48. Даже при условии, что ДНК фага встроится в бактерию, защиту которой он преодолел, его потомки снова столкнутся с той же проблемой, и она будет усугубляться по мере снижения численности бактерий, чувствительных к этому фагу.

Таким образом, точечные мутации и отбор — недостаточно эффективная для вирусов эволюционная стратегия, что объясняет успешность систем CRISPR-Cas и их широкое распространение у бактерий. Но тогда почему бактериофаги до сих пор не «вымерли» — раз эта система так эффективна? Не так давно у них обнаружили особые гены, подавляющие работу CRISPR [29]. А что же могут противопоставить бактерии? Ответ, опять же, в разнообразии: существует много разных вариантов системы CRISPR, каждый из которых уязвим только для некоторых анти-CRISPR-генов и защищен от других. Содержать же в своем геноме множество подобных генов бактериофаги не могут, так как отбор у них ведется преимущественно в направлении компактизации генома — в угоду увеличению скорости размножения.

Такая антагонистическая коэволюция фагов и бактерий, протекающая параллельно на разных уровнях и в разных временных масштабах (формирование новых спейсеров бактериями — точечные мутации фагов, выработка новых генов анти-CRISPR — формирование новых вариантов системы CRISPR) позволяет соблюдать баланс в системе «бактериофаг — бактерия» на уровне одной популяции и биоценоза в целом [28], [30].

Получение бактериофагов

Бактериофаги широко распространены в природе. Везде, где есть бактерии — есть фаги. Их можно выделить из открытых полостей организма человека и животных, водоемов, сточных вод, почвы, из соответствующих культур бактерий и т.д. Большое количество бактериофагов находится в выделениях больных людей и животных, особенно в период выздоровления от инфекционных заболеваний.

Таким образом, поиск и выделение новых фагов не представляет трудности. Для выделения бактериофага исследуемый материал (воду, испражнения, гной, почву и др.) засевают в жидкую питательную среду, инкубируют в термостате, и через сутки помутневшую жидкость пропускают через бумажный, а затем через бактериальный фильтры, асбестовые пластины, керамические свечи. Полученный фильтрат исследуют на наличие бактериофага путем совместного посева с подходящей микробной культурой на плотные или в жидкие питательные среды. Если бактериофаг выделился, то после 18-часовой инкубации на поверхности агара вырастает сплошной газон культуры с прозрачными бляшками — зонами лизиса (рис. 12). В бульоне бактериофаг обусловливает просветление среды.

Для выделения чистой культуры бактериофага материал из отдельной бляшки переносят бактериологической иглой в суспензию молодой микробной культуры.

Материал из вновь возникшего стерильного пятна засевают вместе с фагочувствительными микробами в жидкую питательную среду. После 6–18 часов инкубации среду фильтруют и получают чистую культуру бактериофага.

Для изготовления серийного препарата бактериофага применяют только апробированные штаммы и культуры микробов, обладающие типичными морфологическими, биохимическими и серологическими свойствами. Штаммы бактериофагов должны быть музейными и рабочими. Музейные производственные штаммы ежегодно обновляются путем выделения новых или пассажами имеющихся фаговых штаммов через организм больного, а также адаптацией к свежевыделенным, резистентным к данному бактериофагу культурам.

Промышленное получение бактериофага в настоящее время осуществляют в специальных аппаратах — реакторах емкостью 250–1000 л, с применением аэрации как фактора, стимулирующего развитие микроорганизмов. В реактор наливают жидкую питательную среду, которую стерилизуют при температуре 110 °С в течение 40 минут. После стерилизации среду охлаждают до 39 °С и засевают соответствующей микробной культурой и бактериофагом одновременно. Для засева используют 18-часовые агаровые культуры, которые прибавляют из расчета 50 млн микробных клеток на миллилитр среды. Бактериофаг добавляют в количестве не более 0,3 % по отношению к объему питательной среды. Среду с бактериальной культурой и фагом оставляют при температуре 37 °С на 6–18 часов. Фаги активно размножаются внутри бактериальных клеток и вызывают их лизис, что внешне проявляется полным просветлением среды. К полученному лизату добавляют в качестве консерванта хинозол (0,01 %) или фенол (0,25 %) и не позже чем через два часа после этого фильтруют содержимое реактора через бактериальные фильтры для удаления оставшихся микробных клеток.

Полученный препарат бактериофага должен иметь вид совершенно прозрачной жидкости желтого цвета. Он проходит контроль на стерильность, безвредность и литическую активность. Безвредность препарата проверяют путем введения животным. Например, брюшнотифозный и дизентерийный бактериофаги вводят подкожно трем мышам по 1 мл, либо внутривенно одному кролику 5 мл. За животными наблюдают в течение 3–4 суток. Литическую активность бактериофага определяют титрованием в жидкой питательной среде методом Аппельмана, на плотной питательной среде — методом Отто. За титр бактериофага при определении методом Аппельмана принимают то его наибольшее разведение, которое вызывает полный лизис тестовой культуры микроорганизмов.

После проведения контрольных исследований препарат разливают во флаконы нейтрального стекла. Помимо жидких препаратов бактериофага могут изготавливать и сухие. Для их получения фаголизат осаждают сернокислым аммонием, осадок отделяют от жидкой части, добавляют к нему стабилизатор (9 % глюконат кальция), смесь тщательно растирают и лиофилизируют [31].

Биологическое значение бактериофагов

Бактериофаги играют важную роль в круговороте углерода и энергии, контроле численности микробных популяций и эволюции бактерий. Бактериофаги, будучи подвижными генетическими элементами, служат мощным фактором изменчивости бактерий. Например, они осуществляют процесс трансдукции — перенос бактериальных генов из одной клетки в другую: вырезаясь из генома одной бактерии, они могут прихватывать с собой в капсид ее гены и, инфицируя другую клетку, передавать их новому хозяину. Есть все основания предполагать, что большинство бактерий содержит профаги. Многие культуры несут 2–4 и даже более умеренных фагов, то есть являются полилизогенными. Например, многие актиномицеты и клубеньковые бактерии содержат в геноме четырех и более профагов.

Способность фагов менять фенотип бактерий путем привнесения чужеродных (и фаговых в том числе) генов может быть одновременно залогом процветания для бактерий и источником больших проблем для человечества: так бактерии могут приобретать факторы вирулентности и устойчивости — к другим фагам, антибиотикам и прочим воздействиям (если фаг, например, награждает бактерию способностью формировать биопленки) [32]. В 1951 году была описана фаговая конверсия Corinebacterium diphtheriae: оказалось, что ген tox, кодирующий дифтерийный токсин, в геном нетоксигенных бактериальных штаммов привносится умеренным фагом β. В результате коринебактерия производит сильнейший токсин, инактивирующий в человеческих клетках один из компонентов трансляционного аппарата — EF-2 (эукариотический фактор элонгации 2). Подавление синтеза белка проявляется своеобразной дифтерийной симптоматикой. Аналогичные механизмы приобретения патогенных свойств позже выявили у холерных вибрионов, сальмонелл, клостридий и др.

Лабораторное и промышленное применение бактериофагов

Способность фагов к внесению в клетку определенного количества генетического материала, упакованного в капсид, широко эксплуатируется в генной инженерии: их часто используют в качестве векторов различного назначения. Например, для создания библиотек генов нередко конструируют векторы на основе бактериофага λ, содержащего двухцепочечную ДНК. Левое и правое плечи ДНК фага содержат гены, необходимые для литического цикла, а среднюю — несущественную для размножения — часть молекулы можно заменять крупным (примерно до 24 т.п.н.) фрагментом чужеродной ДНК, включая эукариотическую. Такую рекомбинантную ДНК упаковывают в вирионы и заражают ими подходящую культуру бактерий, которая затем многократно воспроизводит фаговую ДНК с интересующими человека фрагментами.

Из-за высокой специфичности многие фаги служат диагностическими инструментами для идентификации бактериальных культур в медицинской, ветеринарной, технической микробиологии и фитопатологии. Метод фаготипирования, основанный на исключительной специфичности определенных фаговых штаммов, позволил распределить на фаготипы ряд штаммов бактерий, неотличимых друг от друга по другим признакам. Фаготипирование с успехом применяют для идентификации типов кишечной палочки, сальмонелл (включая возбудителя брюшного тифа), стафилококков и др. Этот метод дает эпидемиологам возможность отследить цепочку случаев заболевания и определить источник инфекции.

Бактериофаги прекрасно подходят для быстрого обнаружения небольших количеств патогенных бактерий во внешней среде: появляются и множатся хозяева — нарастает титр специфического бактериофага. Определение колифагов стало одним из ключевых мероприятий в санитарном контроле вод, поскольку позволяет выявить фекальное загрязнение даже при малом количестве кишечной палочки, не определяемом бактериологическими методами.

Фаги применяются и в борьбе с бактериальными вредителями различных технических брожений, и в производстве ферментов с помощью бактериальных культур. В то же время, заражая промышленные культуры, бактериофаг вредит «полезным» производственным штаммам (вакцинным, продуцентам антибиотиков, возбудителям молочнокислого, ацетонобутилового и некоторых других брожений), чем вызывает серьезные нарушения технологического процесса.

Применение бактериофагов в медицине

Первый отчет об успешной фаготерапии был опубликован в 1921 году фламандцами Р. Бранохе и Ж. Майсином, которые использовали бактериофаг для лечения кожной стафилококковой инфекции [33].

Как уже было упомянуто, западная медицина c середины ХХ века практически отказалась от использования бактериофагов в терапевтических целях [5], однако в СССР фаги довольно широко применялись. Одним из самых, пожалуй, масштабных примеров практического применения фагов является использование комплексного препарата бактериофагов в Сталинграде во время Великой Отечественной войны. З.В. Ермольева во время работы в Ташкентском институте вакцин и сывороток разработала препарат, содержащий 19 видов бактериофагов, в том числе холерный, брюшнотифозный и дифтерийный. Во время Сталинградской битвы в связи с угрозой эпидемии холеры было налажено производство холерного фага в самом Сталинграде, и препарат ежедневно принимали около 50 тысяч человек [34].

После войны в СССР приступили к промышленному производству фаговых препаратов, которое действует и в настоящее время. В России производством бактериофагов занимаются в основном филиалы НПО «Микроген»: «Иммунопрепарат» (г. Уфа), «ИмБио» (г. Нижний Новгород), «Биомед» (г. Пермь).

На данный момент в РФ зарегистрировано и производится 13 фаговых препаратов (табл. 2).

Таблица 2. Препараты бактериофагов, выпускаемые в РФ.Таблица составлена на основе информации с сайта производителя.

Препарат	Применение*	Состав
Секстафаг®, пиобактериофаг поливалентный жидкий	Для лечения и профилактики заболеваний, вызванных стафилококками, стрептококками, протеями, клебсиеллами, синегнойной и кишечной палочками	Стерильный фильтрат фаголизатов бактерий Staphylococcus, Streptococcus, Proteus (P. vulgaris, P. mirabilis), Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, энтеропатогенных Escherichia coli
Интести-бактериофаг	Для лечения и профилактики заболеваний, вызванных стафилококками, стрептококками, протеями, клебсиеллами, синегнойной и кишечной палочками	Смесь стерильных фильтратов фаголизатов Shigella flexneri (сероваров 1, 2, 3, 4, 6), Shigella sonnei, Salmonella enterica (сероваров Paratyphi A, Paratyphi B, Typhimurium, Infantis, Choleraesuis, Oranienburg, Enteritidis), энтеропатогенных Escherichia coli (серогрупп, наиболее значимых в этиологии кишечных инфекций), Proteus vulgaris, Proteus mirabilis, Enterococcus, Staphylococcus, Pseudomonas aeruginosa
Пиобактериофаг поливалентный очищенный	Для лечения и профилактики различных форм гнойно-воспалительных заболеваний и инфекций ЖКТ	Стерильный фильтрат фаголизатов Staphylococcus, Streptococcus, Proteus mirabilis, Proteus vulgaris, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae
Пиобактериофаг комплексный жидкий	Для лечения гнойно-воспалительных заболеваний, обработки операционных и свежеинфицированных ран	Смесь стерильных фильтратов фаголизатов Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Proteus (P. vulgaris, P. mirabilis), Pseudomonas aeruginosa, энтеропатогенных Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca
Бактериофаг стрептококковый	Для лече­ния и профилактики заболеваний, вызванных стрептококками	Стерильные фаголизаты Streptococcus spp.
Бактериофаг дизентерийный	Для лечения и профилактики дизентерии	Смесь стерильных фильтратов фаголизатов Shigella flexneri (сероваров 1, 2, 3, 4, 6) и Shigella sonnei
Бактериофаг стафилококковый	Для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний, вызванных стафилококками	Стерильные фаголизаты Staphylococcus spp.
Бактериофаг псевдомонас аеругиноза (синегнойный)	Для лечения и профилактики заболеваний, вызванных синегнойной палочкой	Стерильные фаголизаты Pseudomonas aeruginosa
Бактериофаг сальмонеллезный групп A,B,C,D,E	Для лечения заболеваний, вызванных сальмонеллами	Стерильный фильтрат фаголизатов наиболее распространенных сероваров Salmonella enterica (Paratyphi А и В, Typhimurium, Choleraesuis, Infantis, Oranienburg, Enteritidis)
Бактериофаг клебсиелл поливалентный очищенный	Для лечения и профилактики заболеваний, вызванных клебсиеллами	Стерильная смесь очищенных фильтратов фаголизатов Klebsiella (K. pneumoniae, K. ozaenae, K. rhinoscleromatis)
Бактериофаг коли	Для лечения и профилактики заболеваний, вызванных кишечной палочкой	Стерильный фильтрат фаголизатов патогенных штаммов Escherichia coli
Бактериофаг протейный жидкий	Для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний, вызванных протеями	Стерильный фильтрат фаголизатов Proteus vulgaris и Proteus mirabilis
Бактериофаг колипротейный	Для лечения и профилактики гнойно-воспалительных и кишечных заболеваний	Смесь стерильных фильтратов фаголизатов Proteus vulgaris, Proteus mirabilis и энтеропатогенных серогрупп Escherichia coli
* Производитель предупреждает, что препараты должны применяться после оценки чувствительности возбудителей болезни к фагам, что означает еще и необходимость идентификации бактерии-возбудителя. Кроме того, в случае тяжелых инфекций фаготерапия допустима только как часть комплексного лечения

Отдельно стоит осветить вопрос применения фаготерапии в странах Запада. Как известно, после открытия антибиотиков работы, связанные с медицинским применением фагов, там были полностью свернуты. Однако в последние годы в связи с тревожной динамикой распространения внутрибольничных инфекций, резистентных к большинству известных антибиотиков, многие биотехнологические компании сделали резкий поворот к изучению возможности создания лекарств на основе бактериофагов. Однако, несмотря на существенные технологические преимущества, для создания эффективных препаратов необходима коллекция бактериофагов, действующих на клинически значимые штаммы возбудителей, и соответствующий опыт их клинического применения, чем эти компании пока не обладают.

В начале 2000-х Гленн Моррис, сотрудник Мэрилендского университета, совместно с НИИ бактериофагов, микробиологии и вирусологии в Тбилиси начал испытания фаговых препаратов для получения лицензии на их применение в США. В итоге в 2006 году использование бактериофагов в США было одобрено — в качестве пищевой антилистерийной добавки (спрей для обработки мяса), а вице-президент США Альберт Гор назвал их «новым оружием для борьбы с болезнетворными бактериями». В некоторых штатах фаготерапию разрешено применять натуропатам или же в качестве дополнительного метода в комплексном лечении, например, ран [35], [36]. В настоящее время на Западе проходят доклинические испытания ряда препаратов природных и генетически модифицированных штаммов бактериофагов, активных в отношении таких коварных бактерий, как Clostridium difficile и Pseudomonas aeruginosa, правда, выход препаратов в продажу планируется только к 2023 году [37]. Есть информация и о прохождении клинических испытаний фаговых препаратов [38].

С терапевтической целью бактериофаги применяют, например, в России, Грузии и Польше, причем самыми разными способами. Для коррекции кишечных дисбиозов жидкие препараты применяют внутрь или per rectum при помощи клизмы. Таблетированные формы принимают внутрь, возможно использование бактериофагов и в составе ректальных свечей. При кожных и раневых инфекциях их применяют в виде примочек на очаги поражения. При фарингитах, ларингитах и тонзиллитах препараты используют для орошения или полосканий, при отитах — закапывают в уши. Для лечения абсцессов в их полость вводят ватный шарик, пропитанный препаратом. Больным, страдающим хроническими остеомиелитами, препарат вводят непосредственно в пораженный участок кости. Также препараты можно вносить в брюшную, плевральную и суставные полости, а также применять в форме аэрозолей при поражениях легких. При инфекциях мочевыводящих путей бактериофаги вливают непосредственно в пораженный орган с помощью зонда. При гинекологических заболеваниях препарат вливают в матку либо применяют влагалищные тампоны, пропитанные фаговым раствором.

А еще их используют в методике под названием фаговый дисплей, которая, в частности, позволяет находить новые антитела для диагностики и терапии заболеваний: «Враг моего врага — мой друг. Как бактерии и вирусы помогают создавать антитела для лечения человека» [39]. — Ред.

Преимущества бактериофагов перед антибиотиками достаточно очевидны.

• Способны уничтожать бактерий, устойчивых к антибиотикам и защищенных биопленками.
• Свободно проникают в кровь и лимфу и выводятся через почки с мочой. Как показано в ряде исследований, после приема 30 мл бактериофага уже через два часа фаговые частицы обнаруживают в моче, их концентрация в ней достигает максимума спустя 6–8 часов после приема [40], [41].
• Не вызывают побочных эффектов и аллергии. Все случаи аллергических реакций при использовании терапевтических бактериофагов были вызваны либо примесями, от которых препарат был недостаточно очищен, либо токсинами, выделяющимися при массовой гибели бактерий (такое явление — реакция Яриша-Герксгеймера — может наблюдаться и при применении антибиотиков).
• Не подавляют рост нормофлоры, не ослабляют иммунитет.
• Подходят для пациентов любого возраста, нет противопоказаний.
• Можно применять как в виде монотерапии, так и в сочетании с антибиотиками, что значительно снижает риск селекции резистентных штаммов бактерий.
• Можно использовать для санации лечебно-профилактических учреждений и для борьбы с госпитальными инфекциями.
• Можно применять для предупреждения инфекционных болезней в эпидемических очагах —вводить лицам с высоким риском заражения и имевшим контакт с больными.

К сожалению, недостатков бактериофаги тоже не лишены.

• Каждый бактериофаг инфицирует только строго определенный вид бактерий или даже определенный штамм, что требует проведения бактериологического исследования биологического материала больного с целью фаготипирования, а следовательно, отсрочивает начало фаготерапии; и хотя в последнее время разрабатываются ускоренные методики определения фаготипа с помощью ПЦР или масс-спектрометрии, внедряются они медленно из-за высокой стоимости и требований к квалификации специалистов.
• Для поддержания активности бактериофаги требуют особых условий хранения и транспортировки.
• Бактериофаги не действуют на внутриклеточных микроорганизмов.
• Многие бактериофаги инактивируются в условиях низкого рН желудка при пероральном применении препаратов, а также ингибируются неспецифическим действием различных факторов в жидкостях организма.

Заключение

Прошло уже 100 лет с момента открытия бактериофагов. Неоправданно забытые на Западе и чудом сохранившиеся в России, они полвека пребывали в тени успеха антибиотиков. Но эпоха триумфа антибиотиков выявила и важнейшую проблему их активного применения — угрожающий рост резистентности к ним среди опасных патогенов, и многие ученые и врачи видят именно в фагах альтернативу антибиотикам. Если на сегодняшний день мы имеем штаммы бактерий, устойчивые даже к антимикробным препаратам «последней надежды», то фаги, благодаря описанным выше механизмам коэволюции с бактериями, никогда не утратят актуальности. За 100 лет они были детально изучены, признаны безопасными и стали незаменимым инструментом в генетике и биоинженерии, санитарной микробиологии и эпидемиологии, промышленности, медицине и даже в космической сфере (да-да, бактерии с профагом используют для оценки защиты обшивки космических кораблей от радиации). И как нельзя лучше характеризует значение фагов для человека древняя пословица: «Враг моего врага — мой друг».

Первоначальный вариант статьи опубликован на сайте Medach.pro.

1. Rubinstein E. and Ronald A.R. (2000). Toronto declaration to combat antimicrobial resistance. Proceedings of the Global Resistance Day, 40th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy, Toronto, Ontario, Canada;
2. Стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к антимикробным препаратам. (2001);
3. Koonin E.V., Senkevich T.G., Dolja V.V. (2016). The ancient Virus World and evolution of cells. Biol. Direct. 1, 29;
4. d’Hérelles F. (1917). Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques. Comptes rendus de l’Académie des Sciences, Paris. 165, 373–375;
5. Eaton M.D. and Bayne-Jones S. (1934). Bacteriophage therapy. Review of the principles and results of use of bacteriophage in the treatment of infection. JAMA. 103, 1769–1776, 1847–1853, 1934–1939;
6. Sanjuán R., Nebot M.R., Chirico N., Mansky L.M., Belshaw R. (2010). Viral mutation rates. J. Virol. 84 (19), 9733–9748;
7. Fernandez B., Haas F.L., Wyss O. (1953). Induced host-range mutations in bacteriophage. PNAS. 39 (10), 1052–1057;
8. Krupovic M., Prangishvili D., Hendrix R.W., Bamford D.H. (2011). Genomics of bacterial and archaeal viruses: dynamics within the prokaryotic virosphere. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 75 (4), 610–635;
9. Ackermann H.-W. (2003). Bacteriophage observations and evolution. Res. Microbiol. 154, 245–251;
10. Поздеев О.К., Федорова Е.Р., Валеева Ю.В. Микробиология. Методическое пособие — Бактериофаги / Учебно-методическое пособие для студентов медицинских вузов. Казань, 2012;
11. Адамс М. Бактериофаги. М.: Медгиз, 1961. — 521 с.;
12. Koskella B. and Meaden S. (2013). Understanding bacteriophage specificity in natural microbial communities. Viruses. 5 (3), 806–823;
13. Raya R.R. and Hébert E.M. (2009). Isolation of phage via induction of lysogens. Methods Mol. Biol. 501, 23–32;
14. Rakhuba D.V., Kolomiets E.I., Dey E.S., Novik G.I. (2010). Bacteriophage receptors, mechanisms of phage adsorption and penetration into host cell. Pol. J. Microbiol. 59 (3), 145–155;
15. Guttman B., Raya R., Kutter E. Basic phage biology / In: Bacteriophages: Biology and Applications. Eds. Kutter E., Sulakvelidze A. USA, Boca Raton FL: CRC Press, 2005. — P. 29–66;
16. Lenneman B.R. and Rothman-Denes L.B. (2015). Structural and biochemical investigation of bacteriophage N4-encoded RNA polymerases. Biomolecules. 5 (2), 647–667;
17. Hinton D.M. (2010). Transcriptional control in the prereplicative phase of T4 development. Virology J. 7, 289;
18. Лысак В.В. Микробиология: учебное пособие. Минск: БГУ, 2007. — 430 с.;
19. Büttner C.R., Wu Y., Maxwell K.L., Davidson A.R. (2016). Baseplate assembly of phage Mu: Defining the conserved core components of contractile-tailed phages and related bacterial systems. PNAS. 113 (36), 10174–10179;
20. Dybvig K., Nowak J.A., Sladek T.L., Maniloff J. (1985). Identification of an enveloped phage, mycoplasma virus L172, that contains a 14-kilobase single-stranded DNA genome. J. Virol. 53 (2), 384–390;
21. Suttle C.A. (2005). Viruses in the sea. Nature. 437, 356–361;
22. Mojica F.J., Díez-Villaseñor C., García-Martínez J., Soria E. (2005). Intervening sequences of regularly spaced prokaryotic repeats derive from foreign genetic elements. J. Mol. Evol. 60 (2), 174–182;
23. Sontheimer E.J. and Barrangou R. (2015). The Bacterial origins of the CRISPR genome-editing revolution. Hum. Gene Ther. 26 (7), 413–424;
24. CRISPR-системы: иммунизация прокариот;
25. А не замахнуться ли нам на… изменение генома?;
26. Мутагенная цепная реакция: редактирование геномов на грани фантастики;
27. Успех в борьбе с лейкозом: на шаг ближе к клиническому применению геномного редактирования;
28. van Houte S., Ekroth A.K., Broniewski J.M., Chabas H., Ashby B., Bondy-Denomy J. et al. (2016). The diversity-generating benefits of a prokaryotic adaptive immune system. Nature. 532 (7599), 385–388;
29. Bondy-Denomy J., Pawluk A., Maxwell K.L., Davidson A.R. (2013). Bacteriophage genes that inactivate the CRISPR/Cas bacterial immune system. Nature. 493 (7432), 429–432;
30. Элементы: «Ученые выяснили, почему бактериофагам трудно бороться с иммунной системой бактерий»;
31. Перетрухина А.Т. и Блинова Е.И. Бактерийные и вирусные препараты: учебник. М.: Академия Естествознания, 2010. — 241 с.;
32. Fortier L.-C. and Sekulovic O. (2013). Importance of prophages to evolution and virulence of bacterial pathogens. Virulence. 4 (5), 354–365;
33. Roy S. and Yusuf M.A. (2013). Bacteriophage therapy: issues and controversies. Bangladesh J. Med. Microbiol. 07 (01), 25–28;
34. Волкова О. Смерть обходит задворки науки. «Гамма»;
35. Faltys D. (2013). Evergreen researcher Dr. Kutter announces «There’s a Phage for That». Thurston Talk;
36. Kuchment A. In Treatment / In: The Forgotten cure. The Past and future of phage therapy. Springer New York, 2012;
37. Czaplewski L., Bax R., Clokie M., Dawson M., Fairhead H., Fischetti V.A. et al. (2016). Alternatives to antibiotics — a pipeline portfolio review. Lancet. Infect. Dis. 16, 239–251;
38. Sansom C. (2015). Phage therapy for severe infections tested in the first multicentre trial. Lancet Infect. Dis. 15 (12), 1384–1385;
39. Враг моего врага — мой друг. Как бактерии и вирусы помогают создавать антитела для лечения человека;
40. Smith H.W., Huggins M.B., Shaw K.M. (1987). The control of experimental Escherichia coli diarrhoea in calves by means of bacteriophages. J. Gen. Microbiol. 33, 1111–1126;
41. Kaczkowski H., Weber-Dabrowska B., Dabrowski M., Zdrojewicz Z., Cwioro F. (1990). Use of bacteriophages in the treatment of chronic bacterial diseases. Wiad. Lek. 43, 136–141;
42. Luria S.E. and Anderson T.F. (1942). The Identification and characterization of bacteriophages with the electron microscope. PNAS. 28 (4), 127–130;
43. Ghequire M.G. and De Mot R. (2015). The Tailocin tale: Peeling off phage tails. Trends Microbiol. 23 (10), 587–590.