Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Сентября 2013 в 20:58, курсовая работа
Способные к автономному поддержанию в цитоплазме бактерий или существованию в интегрированном в хромосому состоянии, откуда они могут свободно выходить в цитоплазму (иногда с фрагментами хромосомы). Некоторые хромосомы могут распространяться в бактериальной популяции между ее членами. Плазмиды определяют ряд важных свойств бактерий:
Являются факторами фертильности – определяют донорский фенотип клетки.
Контролируют резистентность к антибиотикам, сульфаниламидам, катионам тяжелых металлов, бактериоцинам, бактериофагам, к сыворотке крови.
I Введение.
II Основная часть.
История исследования плазмид.
Идентификация плазмид.
Классификация плазмид.
Поверхностное исключение и летальный зигозис.
Несовместимость и группы несовместимости.
Молекулярная и генетическая организация плазмид.
Молекулярная организация плазмид.
Генетическая организация факторов переноса.
Генетическая организация конъюгативных плазмид.
Генетическая организация неконъюгативных плазмид.
Поддержание в клетках.
Репликация.
Распределение между клетками.
Генетическая регуляция.
Конъюгационный перенос.
Свойства бактерий, контролируемые плазмидами.
Плазмиды лекарственной устойчивости.
Общая характеристика и механизмы действия.
Мутации внехромосомных детерминантов резистентности.
Элиминация R-плазмид.
Лекарственная конверсия.
Продление чувствительности к лекарствам.
Плазмиды бактериоциногении.
Плазмиды и патогенность бактерий.
Атрибуты патогенности.
Плазмиды и патогенность E. coli.
Плазмиды и патогенность других бактерий.
III Заключение.
IV Список использовавшейся литературы.
Механизмами, ограничивающими
перенос, являются поверхностное исключение,
которое снижает вероятность
переноса 100-300 раз и детерминируется
плазмидными генами traS traT и неэффективность
пилей. Кроме того, существуют ограничения,
действующие после
Свойства бактерий, контролируемые плазмидами.
Плазмиды лекарственной резистентности.
Общая характеристика и механизмы действия.
По данным японских исследователей, первый случай выделения бактерий, устойчивых к нескольким лекарственным веществам с различными механизмами действия, был отмечен в 1955 г. в клинике при обследовании женщины, больной дизентерией. От нее была выделена шигелла, устойчивая к действию сульфамидов, стрептомицина, хлорамфеникола и тетрациклина. Вскоре после этого в 1956 г. было выделено большое количество дизентерийных штаммов, обладавших резистентностью к тем же четырем лекарственным веществам, причем во многих случаях лечение проводилось лишь одним из них. Вслед за японскими работами появились сообщения о множественной резистентности, выявленной у других представителей семейства энтеробактерий и стафилококков. Японские ученые доказали возможность передачи всего комплекса устойчивости от его носителей к чувствительным бактериям. Для обозначения комплекса генетических детерминантов множественной лекарственной устойчивости японские исследователи предложили символ R.
R-плазмиды детерминируют
резистентность бактерий к
Большинство генов устойчивости транспозонного происхождения. Их отличительная особенность в том, что они включаются в определенных местах. Такие последовательности именуются интегронами, а их носителями являются обычно транспозоны.
ДНК R-плазмид представлена в виде ковалентно закрытых кольцевых молекул, предположительно в суперспирализированной форме.
Молекулярная масса, копийность
И другие свойства некоторых R-плазмид.
Плазмида |
Молек. масса |
Организм |
Копийность |
R1 |
65 |
E. coli |
1 |
R6 |
65 |
E. coli |
1 |
R6K |
26 |
P. mirabilis |
13 — 38 |
R100 |
75 |
P. mirabilis |
13 — 38 |
RR4 |
40 |
P. mirabilis |
1 – 3 |
SuSm |
5 — 6 |
E. coli |
5,8 — 8 |
PSC101 |
5,6 |
E. coli |
6 |
RSF1030 |
8,3 |
E. coli |
6 |
RSF2124 |
7,4 |
E. coli |
10 |
Резистентность бактерий, содержащих R-плазмиды, обычно зависит, от вида бактерий и типа антибиотиков. Например, клетки E. coli в большинстве устойчивы к стрептомицину при его концентрации в среде 10 — 25 мкг/мл, тогда как шигеллы – при концентрации 10000 мкг/мл, сальмонеллы резистентны к тетрациклину при концентрации 10 мкг/мл, тогда как шигеллы – при концентрации 100 – 250 мкг/мл.
Для плазмидных детерминантов
резистентности часто характерно повышенная
экспрессивность. Повышение копийности
плазмид в результате мутаций
генов репликации сопровождается значительным
повышением уровня резистентности и
подчиняется закономерности «доза-эффект».
Повышении экспрессии плазмидных детерминантов
лекарственной устойчивости может
происходить также и
При смешанном культивировании
бактерий различной видовой
В результате систематического
мониторинга лекарственной
~ 58% штаммов, устойчивых
к тетрациклину, канамицину, стрептомицину,
сульфаниламидам, содержат
Лекарственная резистентность энтеропатогенных штаммов E. coli, выделенных в Англии в 1980-81 гг.
Лекарственные вещества |
Концентрация мд/л |
К-во резистентных штаммов (%) |
Пенициллин |
8 |
37,1 |
Хлорамфеникол |
8 |
12,5 |
Фурозолидол |
20 |
0,4 |
Гентамицин |
4 |
0 |
Налидиксовая к-та |
20 |
0 |
Неомицин |
8 |
9,1 |
Стрептомицин |
16 |
45,7 |
Сульфонамиды |
100 |
45,7 |
Тетрациклин |
0,5 |
6 |
Всего 232 штамма, из них 134 – с резистентностью, а 65 – с трансферрабельной резистентностью.
Исследование 24 энтеропатогенных штамма E. coli, выделенных от больных людей и домашних животных в 70-е гг. в СССР показало, что 16 из них являются резистентными к 1 или более антибиотиков, чаще всего к стрептомицину, тетрациклину, канамицину. В клетках 9 штаммов были конъюгативные плазмиды.
Возрастание частоты резистентности и встречаемости в резистентных штаммах R-плазмид происходит по мере использования антибиотиков и др.
Значительный рост резистентности, обусловленный плазмидами, отмечается у стрептококков, причем частота зависит от антибиотика. Например, большинство выделенных в Японии S. pyogenes резистентны к 1 — 2 антибиотикам, более 50% штаммов резистентны одновременно к тетрациклину, эритромицину и хлорамфениколу. Резистентность к тетрациклину особенно часто встречается среди стрептококков этого вида, групп B, D. Для многих штаммов S. pneumonie показана множественная лекарственная резистентность.
Возрастание частоты резистентности четко видно на стафилококках (S. aureus) – частых возбудителей внутригоспитальных инфекций.
После открытия пенициллина, период эффективной пенициллинотерапии был очень коротким, т. к. уже к 1946 г. госпитальные штаммы были на 50% резистентны к нему. В начале 60-х гг. были введены в практику метециллин и оксациллин, бывшие достаточно эффективными до конца 60-х гг.
Начиная с 50-х гг., начиная
с США, стали выделять штаммы одновременно
резистентные и к пенициллину, и
к стрептомицину, хлорамфениколу и
эритромицину. Неомицин-резистентные
штаммы стафилококков появились
в 1959-60 гг., а через 10 лет развилась
резистентность к родственным антибиотикам:
канамицину и парамицину. В 1976 г. были
зарегистрированы внутригоспитальные
вспышки, вызванные стафилококками,
резистентными и к гентамицину
и др. аминогликозидам. В этом же
году появились сообщения о
Как выяснилось, плазмиды могут участвовать в формировании хромосомной резистентности в качестве векторов транспозируемых генетических элементов.
Частота, с которой появляются резистентные бактерии в среде очень высока. Поскольку лекарственные вещества и кормовые антибиотики используются в ветеринарии и растениеводстве, то распространение селекционированных резистентных организмов от одного к другому хозяину, а так же от животных к человеку имеет важное эпизоотическое и эпидемиологическое значение.
Механизмы лекарственной резистентности.
Лекарствен-ное в-во |
Мишень |
Механизм ре-зистентности |
Продукт плазмиды |
Пенициллин |
Клеточная стенка; Ингибирует ферменты, отвечающие за синтез клет. стенки |
1.Ферментатив-ная
инактива-ция.2.Снижение |
B-лактамаза |
Хлорамфени-кол |
Рибосома. Ингибирование синтеза транспептидазы |
1.Инактивирова-ние
антибиотика ацетилирование |
Ацетилтранс-фераза. |
Макролиды(эритромицин,
олеандомицин) и линкозамиды( |
Рибосома. Ингибирование синтеза белка |
Изменение рибосомыN6
– диметил-лирование |
Метилаза |
Сульфонамиды |
Конкурентное ингибирование дигидро-птероатсин-тетаза |
1.Замещение фермента
чувствительного к |
Дигидроптеро-атсинтетаза, резистентная к сульфонамиду |
Триметоприм |
Конкурентное ингибирование дигидрофолат-редуктазы. |
Сверхпродукция дигидрофолат-редуктазы. |
Дигидрофолат-редуктаза резистентная к триметоприму. |
Тетрациклин |
Рибосома. Ингибирование синтеза белков. |
Изменения в транспортеАнтибиотикаEfflux- |
ИндуцибельныеTet-белки. |
Аминоглико-зиды: |
|||
Стрептомицин |
Рибосома. ИнгибируетСинтез белковМембраны. |
Изменения вСтруктуреРибосом.Модификация антибиотикаФерментами. |
Аминоглико-Зидфосфа- |
Спектиномицин |
-//- |
Изменения в транспорте антибиотика |
N-ацетилтранс-феразаO- |
Неомицин, канамицин,Гентамицин и др. |
-//- |
-//- |
O-аденилтранс-фераза. |
Фузидовая кислота. |
Ингибирование фактора элон-гации в бел-ковом синте — зе на уровне рибосомы. |
Непроницаемость клетки для антибиотиков. |
Ацетилтранс-фераза. |
Ферментативная инактивация антибиотика происходит в среде за пределами клетки. Одиночные клетки поэтому беззащитны. Ферменты b-лактамазы инактивируют
B-лактамные антибиотики путем гидролиза еще до того, как они успеют проникнуть через клеточную мембрану и достичь пенициллинсвязывающих белков в ЦПМ.
Изменение сайтов-мишеней
в качестве механизма резистентности
показаны с случае многих антибиотиков.
Однако прямое отношение доказано лишь
в случае эритромицина и линкомицина.
Механизмы резистентности к этим
антибиотикам заключаются в специфическом
N6-диметилировании 2-х адениновых остатков
в рРНК, в результате чего, такие
рибосомы в значительно меньшей
степени связываются с
Efflux-механизм характерен
для резистентности к
Обходные механизмы лежат
в основе плазмидной резистентности
к сульфонамидам и
Кроме всего перечисленного плазмиды определяют также и резистентность к тяжелым металлам и др.
Резистентность к ртути
и ртутьорганическим
Резистентность к кадмию, который, связываясь с сульфгидрильными группами мембранных белков, прекращает клеточное дыхание.
Резистентность к серебру (действует в том же направлении, что и кадмий).
А также ко многим другим веществам (медь, висмут,
Свинец, бор, хром, кобальт, никель, соединения цинка).
Мутации внехромосомных
Факторов резистентности.
Эписомные элементы (плазмиды), обладающие способностью поддерживать собственное автономное состояние и независимость скорости репликации от регуляторных механизмов клетки-хозяина, также независимо могут мутировать, либо не влияя на поведение бактериальной клетки, либо в какой-то мере изменяя ее физиологические функции.
Обычно принято считать,
что эписомные детерминанты контролируют
невысокую резистентность; однако в
действительности имеется немало наблюдений,
противоречащих такому представлению.
Наблюдался четко выраженный мутаторный
эффект у штамма Salmonella typhi, выделенного
от больного; штамм этот характеризовался
наличием разных типов R-факторов: Sin, Тс,
только Тс, или Тс, Sm. Культуры бактерий
Salmonella typhi, Salmonella typhimurium и E. coli, инфицированные
этими факторами, проявляли генетическую
нестабильность и мутабельность
детерминантов резистентности к
высоким концентрациям
Часто имеет место мутационное
изменение генов, контролирующих репликацию
самого фактора резистентности в
естественных условиях. Такие мутации
могут увеличить копийность плазмиды,
что часто усиливает
Иногда в мутациях затрагиваются
регуляторные механизмы, контролирующие
проявления конъюгативности бактерий.
При этом может, например, сниматься
репрессия донорской
Роль бактериального генома
у сальмонелл нередко проявляется
в ограничении функций
Мутации по устойчивости к
хлорамфениколу наблюдали еще в
1969г. у штамма Klebsiella c устойчивостью
к пяти антибиотикам. При конъюгации
маркеры резистентности передавались
реципиентам из различных систематических
групп грамотрицательных
Это далеко не исчерпывающее описание возможных мутаций, котрых у плазмид может наблюдаться огромное множество.
Элиминация R-факторов.
Лекарственная устойчивость
бактерий, детерминируемая
Многими исследователями
было замечено, что признаки устойчивости
к лекарственным веществам у
грамположительных и