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.
Изучение сущности и механизмов
этого явления представляет большой
не только теоретический, но и практический
интерес, хотя до настоящего времени
не удалось еще достигнуть такого
эффекта элиминации, чтобы его
можно было использовать в клинических
целях. Задача поиска эффективных средств
элиминации эписомных детерминантов
резистентности осложняется, еще и
тем обстоятельством, что большинство
известных элиминирующих
Механизмы, лежащие в основе элиминирующего действия акридиновых красителей, во многом остаются нерасшифрованными, однако методами генетического анализа четко показано, что при действии акридинов на бактерии, обладающие трансмиссивной резистентностью к антибиотикам, происходит полное подавление генетических и физиологических функций ее детерминантов. возможно, элиминация связана с блокированием репликации эписом либо нарушения участка ее инициирования, либо из-за нарушения прикрепления эписомных реплик к центрам бактериальных мембран, отвечающих за сегрегацию генетического материала в дочерних клетках.
Novick (1963) показал, что спонтанные
пенициллиночувствительные
Факторы трансмиссивной резистентности к лекарственным веществам, как отмечено ранее, ведут себя подобно другим внехромосомным элементам, которые в автономном, состоянии могут быть подвержены эффективному действию элиминирующих агентов. Поэтому некоторые общие положения, выявленные на других системах, могут быть приняты и для резистентных бактерий.
Отсутствие эффекта полной элиминации определенных внехромосомных детерминантов может быть следствием того, что в одной клетке имеется несколько различных R-факторов с различными наборами генов резистентности.
Помимо акридиновых красителей, за последнее время выявлены другие соединения с высокой элиминирующей активностью. Одним из таких соединений оказался бромид этидиума. Показано, что это соединение в низких концентрациях (5 ¸ 10 * Ю6 М, рН 7,2) вызывало у энтеробактерий практически полную элиминацию факторов R4, R22, в то время как другие, хорошо передающиеся при конъюгации факторы (R15 и R8) не элиминировались вообще. Причина, лежащая в основе этого различия, пока остается невыясненной. У стафилококков с пенициллиназной активностью также удалось с довольно высокой эффективностью (8—100%) освобождать клетки от плазмид, причем устойчивость к сулеме и образование пенициллиназы утрачивались одновременно, но без потери устойчивости к эритромицину. Примечательно, что на пенициллиназных плазмидах Staphylococcus aureus может находиться детерминант, определяющий устойчивость к этому препарату. Другим высокоактивным препаратом оказался додецилсульфат натрия, который не только приводил к элиминации R-факторов, но и вообще был более токсичен по отношению к R+ — клеткам, чем к клеткам без R-факторов. Это служит еще одним примером лекарственной конверсии клеток. Аналогичным действием обладал 4-нитрохинолин-1-оксид.
С действием додецилсульфата
натрия можно также сравнить действие
пенициллина, который в
В качестве элиминирующих
агентов может выступать
Большое число работ касается данных об элиминирующем действии повышенной температуры на культуры стафилококка с пенициллиназной активностью. Отмечается, что условия повышенной температуры вызывали не только появление негативных вариантов, но и селективно способствовали более быстрому росту последних.
Нужно учесть, что некоторые элиминирующие химические агенты в определенных концентрациях могут не только вызывать утрату устойчивости, но в силу своего мутагенного потенциала могут индуцировать ее в некоторых случаях. Учитывая, что все акридины являются в определенных условиях мутагенами, нельзя исключить подобный эффект, особенно при анализе свойств одномаркерных факторов резистентности, где фенотипическое выражение «элиминация» в действительности может отражать мутационное изменение, характеризующееся повреждением генов, контролирующих чувствительность к определенному веществу.
Лекарственная конверсия.
Детерминанты устойчивости
вызывают в клетках бактерий изменения,
затрагивающие самые
как при эписомной, так
и хромосомной локализации
Б. А. Шендеров (1970), исследовавший активность некоторых оксидоредуктаз дизентерийных бактерий (Shigella flexneri и Shigella Sonne), воспринявших R-факторы в опытах in vitro от E. coli, отмечал у них повышение каталазной и пероксидазной активности. Само по себе присутствие плазмиды резистентности сообщает клеткам высокую чувствительность к названным препаратам. В то же время замечено, что, R-фактор, по-видимому, сообщает клеткам и более высокую мутабельность по резистентности к лекарственным веществам.
Сейчас все же приходится констатировать, что работ, отражающих существенный прогресс в изучении путей предотвращения или ограничения распространения множественной лекарственной устойчивости бактерий, еще очень мало.
Продление чувствительности к лекарствам.
Упорядочивание использования антибиотиков и строгий контроль.
Прекращение использования клинически ценных антибиотиков в качестве кормовых добавок.
Поиск ингибиторов на ингибиторы действия лекарств.
Поиск новых антибиотиков, резистентных к ферментам плазмид.
Плазмиды бактериоциногении.
Бактериоцины – вещества, летальные для клеток бактерий. Их названия определяются названиями микроорганизмов-продуцентов. Это термостабильные белки, массой от 10000 до 90000 дальтон.
Плазмиды колициногении (col) наиболее изучены. Они содержатся в 20% штаммов E. coli. Колицины подразделяют на группы: A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, S1, S2, S3, S4, S5, V. Группа E делится на E1, E2, E3 и тд. E1 вносит непоправимые изменения в цитоплазматическую мембрану. E3 разрушительно воздействует на рРНК, E2 вызывает деградацию ДНК.
Плазмиды тоже делятся на 2 группы: I (col E1, col E2, col E3, …E4, …E5, …E6, …E7, …E8, ..E9, col N, col K, col A) и II (col Ib, col B, col V)
Среди плазмид колициногении
встречаются как конъюгативные,
так и неконъюгативные. Некоторые
способны мобилизовать хромосомные
гены. Все плазмиды колициногении
постоянно находятся в
Колицины действуют только на близкие по виду клетки, адсорбируясь на специальных рецепторах на их поверхности. Для того, чтобы убить чувствительную клетку достаточно нескольких молекул колицинов.
Бактериоцины продуцируются и другими клетками. Так Bacillus megaterium продуцируют три вида мегатериоцинов: A, B, C.
Плазмиды и патогенность бактерий.
Патогенность – комплексный полигенный (мультифакторный) признак бактерий, представляющий собой биохимические механизмы, посредством которых бактерия вызывает болезнь макроорганизма. В любом случае участие в патогенности принимают плазмиды.
Атрибуты патогенности.
Способность к адгезии (позволяет
конкурировать с бактериями-
Факторы инвазивности — гемолизины, гиалуро-нидаза, протеаза, ДНК-аза, лецитиназа.
Антифагоцитарные свойства – капсула и др.
Токсины.
Плазмиды и патогенность E. coli.
Характерная особенность клеток энтеропатогенных штаммов E. coli в том, что они способны к колонизации на поверхности кишечника, покрытой эпителием и обычно свободной от бактерий. Колонизация обеспечивается адгезией. Клетки этих штаммов обладают антигенами K, и способность к колонизации связана с наличием поверхностного К-антигена – белковых фимбрий.
Антиген адгезии у E. coli в разных серогруппах.
Адгезин |
O-серогруппа |
Источник |
K88 |
08,045,0138,0141,0149,0157 |
Поросенок |
K99 |
08, 09, 020, 0101 |
Теленок, овца |
K99 |
064,0101,015,025,063,078 |
Порос., человек |
CFAII |
06, 08 |
Человек |
F41 |
09, 0101 |
Теленок |
987P |
09, 020, 0141 |
Поросенок |
Для бактерий энтеропатогенных и непатогенных штаммов характерно наличие фимбрий, вызывающих гемагглютинацию эритроцитов. Фимбрии I типа позволяют бактерии прикрепляться к эритроцитам, лейкоцитам, эпителиальным клеткам и др. Они вызывают гемагглютинацию, ингибируемую D-маннозой. Фимбрии другого типа есть только у энтеропатогенных штаммов. Они обеспечивают специфическую адгезию на клетках эпителия кишечника и специфичны для видов эритроцитов, подвергающихся гемагглютинации, которая не ингибируется D-маннозой.
То, что адгезия бактерий энтеропатогенных штаммов действительно контролируется плазмидой, было доказано в эксперименте. Было показано, что E. coli E2348/69 содержат плазмиду адгезии. После элиминации последней, бактерии теряли способность к адгезии. А при введении этой плазмиды обратно в клетки способность восстанавливалась.
Энтеротоксигенные штаммы рассматриваемых эшерихий способны продуцировать LT и St токсины. Lt – термолабильный, ST – термостабильный. Плазмиды Ent контролируют их синтез. Многие из этих плазмид – F-подобные. Токсин LT детерминируется плазмидой, распространенной среди E. coli, вызывающих диарею у людей. А ST – у человека и животных. Плазмиды, детерминирующие синтез обоих токсинов встречается у O-серогрупп: 06, 08, 015, 020, 025, 063, 078, 0115, 0128, 0148, 0159. Фенотип LT+ST часто коррелирует с наличием факторов колонизации.
Связь между токсигенностью и
Наличием антигенов
K-антиген |
Энтеротоксин | ||
ST |
LT |
ST+LT | |
K87 |
+ |
+ |
+ |
K99 |
+ |
- |
- |
CFAI |
+ |
+ |
+ |
CFAII |
- |
- |
+ |
38FP |
+ |
- |
- |
F41 |
+ |
- |
- |
Хотя корреляция токсигенной и гемолитической активности (детерминируемой плазмидой Hly) отмечалась многими исследованиями, большого значения гемолитическим свойствам не придавалось. В лаборатории Кудлай Д. Г. были получены данные, свидетельствующие о том, что введение фактора Hly увеличивает патогенность бактерий (это было доказано методом внутрибрюшинного введения белым мышам токсигенных E. coli до и после инфицирования бактерий плазмидой Hly). Многие клетки Hly+ в той или иной степени токсигенны, хотя однозначной зависимости нет. Передача непатогенным E. coli J62 Hly сообщала им способность вызывать дермонекрозы у кроликов. Патогенность бактерий Hly+ вероятно вызвана не самой способностью вырабатывать гемолизины, а тем, что эта плазмида также детерминирует синтез некоторых токсических веществ (гемотоксинов).
Весьма неприятны случаи
комбинированных плазмид, контролирующих
и R-признаки и токсигенность, т. к. штаммы,
обладающие обусловленной ими
Бесконтрольное использование антибиотиков может привести к селекции и распространению бактерий, обладающих не только резистентностью, но и вирулентностью.
Плазмиды и патогенность других бактерий
Бактерии родов Shigella и Salmonella
– инвазивны. Факторы инвазивности
детерминируются
Бактерии рода Yersinia – инвазивные.
Их вирулентность определяется плазмидой
pYV, которая имеет несколько
Доказано, что продукция энтеротоксина S. aureus контролируется внехромосомным генетическим элементом. Показан плазмидный контроль их эксфолитивного токсина (кожный синдром у новорожденных). Устойчивость к антибиотикам обеспечивает эпидемичность распространения.
У стрептококков плазмиды контролируют:
Конъюгативную активность.
Резистентность к
Гемолизины
Бактериоцины и
Утилизация углеводов (лактоза, сахароза)
Синтез М-белка
Из рассмотренного видно, какую большую роль играют плазмиды в существовании бактерий и, следовательно, человека.
Актуальные задачи генетики
микроорганизмов в настоящее
время невозможно представить без
систематического изучения роли и механизмов
действия внехромосомных факторов наследственности.
Исследование генетической природы, молекулярной
структуры и регуляции функций
плазмид представляет собой одну
из фундаментальных проблем
Популярность внехромосомных
факторов наследственности микроорганизмов
в качестве экспериментальной модели
для исследований в разных аспектах
объясняется широтой