Антигенна структура вірусів і бактерій

РЕФЕРАТ на тему:

" Антигенна структура вірусів і бактерій"

1. Поняття антигенів мікроорганізмів, антегенної структури Антигени мікроорганізмів — вхідні до складу тіла чи мікробів виділювані ними в навколишнє середовище речовини (прості і складні білки, ліпополісахариди, полісахариди), що володіють властивістю антигенності.

Кількість і якість антигенів (Аг), т.зв. антигенна структура мікробів, залежать від складності їх будови й активності власних метаболічних процесів.

Віріони простих вірусів мають один чи більше Аг, як можуть по антигенній специфічності сильно варіювати, що визначає існування в таких видів безлічі серотипів.

Віріони складних вірусів складаються з декількох нуклеокапсидних (З, S) і поверхневих (V) Аг. Поверхневі Аг звичайно володіють більшою протективною активністю і варіабельністю, ніж нуклеокапсидні. До складу суперкапсиду деяких вірусів входять мембранні білки хазяїна, що знижує чи псує імунну відповідь організму хазяїна.

В інфікованих вірусом клітках виявляються додаткові Аг, яких немає ні у віріона, ні в нормальної клітки хазяїна. Це так звані ранні чи функціональні білки вірусу. Антигенна структура бактерій складається з десятків Аг.

У залежності від локалізації в бактерій виділяють кілька груп Аг. Антигенні речовини капсули чи мікрокапсули називають капсульними чи оболочечними Аг (К-Аг). Вони мають полісахаридну, білкову, поліпептидну чи рідше комплексну хімічну природу.

Антигенна активність їх нижче інших Аг, а протективна, як правило, вище. Антигенна активність К-Аг багатьох бактерій варіабельна, що широко використовують для цілей систематики. При рості на живильних бактеріальних середовищах часто втрачають здатність до синтезу К-Аг, а при влученні в сприйнятливий організм синтез К-Аг чи включається активується. Молекули капсульної речовини звичайно неміцно фіксовані до клітинної стінки, тому К-Аг виявляються не тільки в місці локалізації мікроба, але і широко дифундують по організму. Вираженими антигенними властивостями володіє білок, з якого побудовані жгутики бактерій, — Н-Аг. Для Н-Аг характерні термолабільність, виражена типова варіабельність, відносно невисока протективна активність. Білок, з якого побудовані війки, також має антигенними властивостями, відмінними від білка жгутиків. Клітинна стінка бактерій містить кілька типів макромолекул з антигенною активністю. Найбільш вивчений і відомий О-Аг, що володіє вираженими антигенними, протективними, а також токсичними властивостями. О-Аг складається з ліпополісахариду, до останнього приєднані олігосахаридні ланцюжки, що визначають специфічність молекули. Утрата синтезу олігосахаридів веде до утрати видової і типової специфічності бактерій. Численні цитоплазматичні Аг, які характеризуються білковою і нуклеопротеїдною сполуками. Звичайно вони антигенно родинні у філогенетично близьких видів. Їх антигенна активність іноді сполучається з алергенною і толерогенною. Антигенними властивостями володіють ліпопротеїди мембранних структур.

Деякі групи бактерій, крім того, продукують позаклітинні Аг, до яких відносять ектоферменти і екзотоксини. Ще більш складні і різноманітні Аг грибів і найпростіших. По специфічності Аг розділяють на: видоспецифічні - виявляються у всіх штамів того чи іншого виду і не зустрічаються в штамів ін. видівтипоспецифічні - зустрічаються в окремих варіантів того чи іншого видугетерофільні - загальні для штамів різних видівстадіоспецифічні - властиві визначеним стадіям розвитку видуштаммоспецифічні - виявляються тільки в окремих штамів. Аг функціонально активні як у вільному стані, так і в складі мікробних кліток, тому термін Аг нерідко поширюється і на цілі особи мікробів. Імунна відповідь тваринного організму на такі корпускулярні Аг складний і виявляється розвитком різних іммунологічних феноменів: клітинної і гуморальної імунної відповіді, ГНТ і ГЗТ, іммунологічної толерантності.

2. Структура вірусів Специфічність вірусів у тому, що вони є особливою групою не­клітинних форм життя, яким властивий строгий паразитизм на мо­лекулярному, а часто й на молекулярно-генетичному рівні. Для ви­значення предмета вірусології не можна оперувати тими самими критеріями, які використовують для визначення тварин або рос­лин. Визначення вірусів набагато складніше, і навіть певною мірою довільне, бо саме питання про природу вірусів ще повністю не з’ясовано.

«Віруси — це об'єкти, геномом яких є нуклеїнова кислота (ДНК або РНК). Ця нуклеїнова кислота репродукується в живих клітинах і, використовуючи їхній апарат синтезу, спонукає клітини синтезува­ти спеціалізовані частинки, або віріони, що містять геном вірусу і можуть передавати його в інші клітини» (С. Лурія, Дж. Дарнелл, 1970). Це визначення наголошує на двох основних властивостях вірусів — наявності у них власного генетичного матеріалу, що пово­дить себе в клітині хазяїна як частина цієї клітини, та наявності не­клітинної інфекційної фази існування вірусів у вигляді спеціалізова­них частинок, або віріонів, що репродукуються в клітині під генетич­ним контролем вірусу, і є придатними для введення геному вірусу в інші клітини хазяїна.

За К. С. Суховим (1965), віруси характеризуються такими основ­ними ознаками: 1) дуже малими розмірами тіла (вимірюються нано­метрами) — 2) відсутністю клітинної будови- 3) відносно простим хімічним складом (найпростіші віруси складаються з білка і нуклеї­нової кислоти) — 4) нездатністю до культивування на штучних синте­тичних середовищах- 5) особливим циклом розвитку в організмі сприятливого хазяїна або частиною цього циклу в безклітинному се­редовищі, яке включає деякі органоїди клітини і речовини, необхідні для синтезу нуклеїнових кислот і білків- 6) здатністю деяких із них кристалізуватися за певних умов довкілля.

Суттєвими ознаками, що відрізняють віруси від усіх інших відо­мих організмів, є відсутність власних систем білка (це визначає ха­рактер паразитизму вірусів — паразитизм на генетичному рівні) і те, що віруси є неклітинними формами життя.

Унікальна особливість вірусів — різноманітність організації їх­нього генетичного матеріалу. Відомо, що в усіх клітинних формах ге­нетичний матеріал має вигляд дволанцюгових молекул ДНК, а у вірусів ним можуть бути як молекули ДНК, так і молекули РНКпри цьому кожен з типів нуклеїнових кислот може перебувати у віріоні у формі подвійного або одинарного ланцюга.

Аналізуючи сучасні досягнення вірусологічної науки, російські вчені В. М. Жданов, С. Я. Гайдамович, Т.І. Тихоненко, А. П. Биков-ський та інші (1982) доходять висновку, що віруси є автономними генетичними структурами, уламками життя, фрагментами живих систем, які нездатні до самостійного існування поза повноцінними організмами або клітинами, чи то, нарешті, субклітинними структу­рами. Як автономні генетичні структури віруси певною мірою мають або, вірніше, зберігають основні атрибути життя, включаючи такий кардинальний атрибут, як здатність до еволюції.

На різних етапах розвитку вірус існує в різ­них формах, а тому складається враження, що віруси є дуже лабільними. Проте дослідження показують, що кожен вид вірусів має певні, властиві тільки йому, ознаки. Найхарактерніші властивості для кожного виду мають зрілі форми вірусів, які назива­ють в і р і о н, а м и .

Розміри різних вірусів коливаються від 8 до 750 нм.

До групи великих вірусів можна віднести віріони віспи, пситакозу, трахоми, мозаїки цукрових буряків, Х-вірус картоплі та ін. Середні розміри мають віруси грипу, сказу, герпесу тощо. Дуже малі розміри у віріонів енцефаліту, поліомієліту, ящуру та багатьох фітопатоген-них вірусів. Цікаво, що найбільші за розмірами віруси наближаються до малих бактерій, наприклад мікоплазм, а найменші - до макро­молекул білка.

Результати електронно-мікроскопічних досліджень показали, що за формою віруси поділяються на такі групи.

Ниткоподібні - віруси жовтяниці цукрових буряків, мо­заїки пшениці, квасолі, сої, кавунів, Х-вірус картоплі.

Сферичні - віруси грипу, курячої саркоми, японського ен­цефаліту, кору, паротиту, арбовіруси, віруси лейкозу курей і мишей.

Кубо їдальні - віруси вісповакцини, натуральної віспи, аденовіруси, ентеровіруси, реовіруси, віруси папіломи людини і тва­рин тощо.

Булавовидні - віруси бактерій (бактеріофаги).

3. Структура бактерій Зовні цитоплазматичної мембрани бактеріальної клітини роз­міщуються так звані поверхневі структури: оболонка, капсула, слизовий чохол, джгутики і ворсинки (війки). Цитоплаз­матичну мембрану разом з цитоплазмою, органелами і включен­нями прийнято називати протопластом. Розглянемо спочатку бу­дову, хімічний склад і функції поверхневих структур бактеріальної клітини.

Ззовні бактеріальна клітина оточена щіль­ною оболонкою, яку часто називають клітинною стінкою. Вона є обов’язковим структурним елементом прокаріотної клітини, за винятком мікоплазм і L-форм бактерій. На клітинну оболонку припадає від 5 до 50% сухої речовини клітини. Оболонка зумов­лює відносну сталість форми клітини, є захистом від несприятли;

У складі клітинної оболонки грампозитивних оактерш^киж «п-явлено в невеликих кількостях білки, ліпіди І полю а*а№ З ясова-но то полісахариди і ліпіди можуть ковалентне з єднуватися з мак ромГе^лашГоСонки. Стосовно білків, то припускають, шо вони виконують захисну функцію.

Комбіноване схематичне зображення прокаріотної клітини.

(за Г. Шлегелем, 1972):

/ - поверхневі структури: / - оболонка клітини- 2 — капсула- 3 — слизові виділення- 4 — сли­зовий чохол- 5 — джгутики- 6 — війки. // - цитоплазматичні клітинні структури: 7 — цитоплазматична мембрана- 8 — нуклеоїд- 9 — рибосоми- 10 — цитоплазма- // - хроматофори- 12 — хлоросоми- 13 — пластинчасті тилакоїди- 14 — фікобілісоми- 15 — трубчасті тилакоїди- 16 — мезосома- 17 — аеросома (газова вакуоля) — 18- ламелярні структури. ///- запасні речовини: 19- полісахаридні гранули- 20- гранули полі-р-оксимасляної кислоти- 21 — гранули поліфосфату- 22 — гранули ціанофіцину- 23 — карбоксисоми- 24 — включення сірки- 25 — крапельки жиру- 26 — гранули вуглеводів У грамнегативних еубактерій будова клітинної оболонки є^ба­гато складнішою, ніж у грампозитивних (див. табл. 2. У3""' оболонки цих бактерій міститься пептидошкановии шар.^ювнмад нього розташований ще один шар (зовнішня мембрана) який скла­дається з фосфоліпідів, ліпополісахаридів І білків, а під нимцито­плазматична (внутрішня) мембрана, до складу якої також входять фосфоліпіди, білки тощо.

Серед прокаріотів виявлено види бактерій, клітинна оболонка яких за структурою та хімічним складом помітно відрізняється вщ гшмпозитивнш: і грамнегативних типів.

Поряд з цим слід зазначити, що за певних умов прокаріоти мо­жуть існувати і без клітинних оболонок. Наприклад, за дії на клітини певними хімічними речовинами можна дістати стурктури, які повністю або частково позбавлені оболонки. Вперше цТструктури було виявлено у разі дії на бактерії ферментом лізоцимом з явного білка. Встановлено, що цей фермент розри­ває р-1 4-глікозидні зв’язки, які з'єднують залишки N-ацетил-глюкозоаміну і N-ацетилмурамової кислоти в пептидоглікані. Одер­жані при цьому протопласти або сферопласти набувають сферичної форми і в сприятливих умовах можуть виявляти певну метаболічну активність. Проте здатність до розмноження вони втрачають.

Унікальність структури і хімічного складу оболонки еубактерій та їх відмінність від рослинних і тваринних клітин дає змогу створюва­ти і застосовувати медикаментозні препарати, які специфічно діють тільки на клітинну стінку прокаріотів і не завдають шкоди клітинам інших організмів. Прикладом цього є дія пеніциліну та деяких інших антибіотиків.

Капсули і слизові чохли. У багатьох прокаріотів клітинна оболон­ка ззовні оточена шаром слизової речовини. Залежно від структур­них особливостей (товщина, консистенція) цей утвір дістав назву капсули або слизового чохла. Розрізняють макроі мікрокапсули. Слизовий шар, який обволікає оболонку клітини, зберігає з нею зв’язок і має аморфну будову, називається капсулою. Якщо товщина такого шару є меншою за 0,2 мкм, то його називають мікро-капсулою, а якщо більшою, то макрокапсулою. У деяких бактерій капсули значно більші за самі клітини.

Якщо слизовий шар, що обволікає бактерію, має тонку струк­туру, в якій подекуди проглядаються декілька шарів з різною будо­вою, то його називають слизовим чохлом. Слизова речовина аморфна, легко відокремлюється від оболонкивона дістала назву слизового шару. Між цими структурами виявлено багато перехід­них форм.

До поверхневих структур прокаріотної клітини нале­жать також ворсинки, які ще називають фімбріями або пілі. Вони мають форму порожнистих циліндриків, стінки яких утворені з білка піліну. На одній клітині їх може бути більше тисячі. До руху бактерій вони не мають відношення. Товщина ворсинок сягає 10 нм, а довжи­на — 0,2−2 мкм. Найкраще вивчено ворсинки Е. соїі. Нині відомі ворсинки загального типу і статеві (їх називають F-пілями), які бе­руть участь у кон’югації. Вони властиві чоловічим клітинам бактерій. F-пілі формуються тільки у клітин, які активно ростуть, їх утворення зумовлює статевий чинник.

Література:

1. 1.Гудзь С. П. та ін. Основи мікробіології. — К., 1991.

2. 2.Векірчик К.М. Мікробіологія з основами вірусології: Підручник. — К.: Либідь, 2001.