Вирусы и бактерии. Проблемы СПИДа


	Загрузить архив:
	Файл: 240-1110.zip (23kb [zip], Скачиваний: 101) скачать

- 1 -

1._Вирусы.

Вирусы (лат.- яд) - мельчайшие возбудители многочисленных инфекци-

онных заболеваний человека,животных, растений и бактерий. Являются

внутриклеточными паразитами,не способные к жизнедеятельности живых

клеток. Это неклеточная форма жизни.

Первооткрыватель вирусов Д. И.Ивановский выявил два их основных

свойства - они столь малы, что проходят через фильтры, задерживающие

бактерии,и их невозможно,в отличие от клеток,выращивать на ис-

кусственных питательных средах.Лишь с помощью электронного микрос-

копа удалось увидеть эти мельчайшие из живых существ и оценитьмно-

гообразие их форм.

Ни один из известных вирусов не способенксамостоятельномусу-

ществованию. Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной и

внутриклеточной.Вне клеток вирионы (вирусные частицы) не обнаружи-

вают признаков жизни. Попав в организм, они проникают в чувствитель-

ные к ним клетки и переходят из покоящейся формывразмножающуюся.

Начинаетсясложное и многообразное взаимодействие вирусов и клетки,

заканчивающееся образованием и выходом в окружающую средудочерних

вирионов.

В зависимости от длительности пребывания вируса в клетке и харак-

тераизменения её функционирования различают три типа вирусной ин-

фекции.

Если образующиеся вирусы одновременно покидают клетку, то она раз-

рывается и гибнет. Вышедшие из неё вирусы поражают новые клетки. Так

развивается2 литическая0 (разрушение, растворение) инфекция.

При вируснойинфекциидругого типа,называемой2 персистентной

2(0стойкой2)0, новые вирусы покидают клетку-хозяина постепенно.Клетка

продолжает жить и делится,производя новые вирусы, хотя её функцио-

нирование может измениться.

Третий тип инфекции называется2 латентным0 (скрытым).Генетический

материалвируса встраиваетсявхромосомы клетки и при её делении

воспроизводится и передаётся дочернимиклетками.При определённых

условияхв некоторых из заражённых клеток латентный вирус активиру-

ется, размножается, и его потомки покидают клетки. Инфекция развива-

ется по литическому или персистентному типу.

Болезни, которые вызываются вирусами,легко передаются от больных

здоровым и быстро распространяются. Долгое время полагали, что виру-

сы вызывают острые массовые заболевания. К настоящему времени накоп-

леномного доказательств того,что вирусы являются причиной и раз-

личных хронических болезней длящихся годами и даже десятилетиями.

Разработка методовизучения вирусов,открытие вирусов (теперь их

известно около полутора тысяч),определение диапазона ихболезнет-

ворныхпроявлений и попытки борьбы с ними были основным содержанием

вирусологиипервый половинынашегостолетия. Именнонегативные

свойствавирусов, точнееспособность вызывать болезни,послужили

вначале главным стимулом к их изучению.Но в процессеэтойработы

были обнаружены многие положительные свойства вирусов ,благодаря ко-

торым во второй половине 20 в.они стали замечательной модельюдля

исследованияфундаментальныхпроблем биологии.С их помощью были

сделаны такие выдающиеся открытия, как расшифровка генетического ко-

даи строение генетических нуклеиновых кислот,установлены законо-

мерности синтеза белков.Вирусы оказались основным инструментом ге-

нетическойинженерии. Теперьмызнаем чтопо своему строению и

свойствам вирусы занимают промежуточное место между сложнейшими хи-

мическими веществами (полимерами, макромолекулами) и простейшими ор-

ганизмами (бактериями).

- 2 -

1.1_Строение и2 0химический состав вирионов.

Самые крупные вирусы (вирусы оспы) приближаются по размерам к не-

большим размерам бактерий, самые мелкие (возбудители энцефалита, по-

лиомиелита,ящура) - к крупным белковым молекулам,направленных к

молекулам гемоглобина крови.Иными словами, среди вирусов есть свои

великаны и карлики.Для измерения вирусов используют условную вели-

чину, называемую нанометром (1нм0). Один 1нм 0составляет миллионную долю

миллиметра. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких со-

тен1 нм0.

Простые вирусы состоят из белка инуклеиновыйкислоты. Наиболее

важная часть вирусной частицы - нуклеиновая кислота - является носи-

телем генетической информации.Если клетки человека, животных, рас-

тенийи бактерий всегда содержат два типа нуклеиновых кислот дезок-

сирибонуклиновую кислоту - ДНК и рибонуклеиновую - РНК, то у разных

вирусов обнаружен лишь один тип - или ДНК,или РНК,что положено в

основу их классификации.Второй обязательныйкомпонент вириона-

белкиотличаются у разных вирусов,что позволяет распознавать их с

помощью иммунологических реакций.

Более сложные по структуре вирусы, кроме белков и нуклеиновых кис-

лот, содержат углеводы, липиды. Для каждой группы вирусов характерен

свой набор белков,жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Некоторые

вирусы содержат в своём составе ферменты.

Каждый компонентвирионовимеет определённые функции:белковая

оболочка защищает ихотнеблагоприятныхвоздействий, нуклеиновая

кислотаотвечает за наследственные и инфекционные свойства и играет

ведущую роль в изменчивости вирусов, а ферменты участвуют в их разм-

ножении. Обычно нуклеиновая кислота находится в центре вириона и ок-

ружена белковой оболочкой (капсидом),как бы одета в неё (рис.1).

Капсид состоит из определённым образом уложенных однотипных белковых

молекул (капсомеров),которые образуют симметричныегеометрические

формы в месте с нуклеиновой кислотой вирусы (нуклеокапсид). В случае

кубической симметрии нуклеокапсида нить нуклеиновой кислоты свёрнута

в клубок, а капсомеры плотно уложены вокруг неё. Так устроены вирусы

полиомиелита, ящура и др.

При спиральной(палочковидной)симметрии нуклеокапсида нить вируса

закручена в виде спирали,каждый её виток покрыт капсомерами, темно

прилегающими друг к другу. Структуру капсомеров и внешний вид вирио-

нов можно наблюдать с помощью электронной микроскопии.

Большая часть вирусов,вызывающих инфекции у человека и животных,

имеет кубический тип симметрии. Капсид почти всегда имеет форму ико-

саэдра- правильногодвадцатигранника с двенадцатью вершинами и с

гранями из равносторонних треугольников.

Многие вирусыпомимобелкового капсида имеют внешнюю оболочку.

Кроме вирусных белков и гликопротеинов она содержит ещёилипиды,

позаимствованныеуплазматическоймембраны клетки-хозяина.Вирус

гриппа - пример спирального вириона в оболочкескубическим типом

- 3 -

симметрии.

Современная классификация вирусов основана на виде и формы их нук-

леиновойкислоты, типесимметрии и наличии или отсутствие внешней

оболочки.

1.2_Размножение вирусов.

Размножение вирусов происходит особым,ни с чем не сравнимым спо-

собом.Сначала вирионы проникают внутрь клетки, и освобождаются ви-

русныенуклеиновые кислоты.Затем "заготавливаются" детали будущих

вирионов. Размножение заканчивается сборкой новых вирионов и выходом

их в окружающую среду.

Рассмотрим простейший способ размножения вирусов (рис. 2). Предс-

тавимсебе некий обобщённый вариант вирусной частицы,состоящей из

двух основных компонентов - нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК),зак-

лючённой в белковой чехол (оболочку). Встреча вирусов с клетками на-

чинается с его адсорбций,то есть прикрепления к клеточнойстенки,

плазматической мембране клетки.Причём каждый вирион способен прик-

репляться лишь к определённым клеткам,имеющие специальные рецепто-

ры. На одной клетке могут адсорбироваться десятки и даже сотни вири-

онов. Затем начинается внедрение или проникновение вириона в клетку,

которое осуществляет она сама. Этот процесс называется виропексисом.

Клетка как бы "втягивает" прикрепившихся вирионов внутрь.

Более просто устроены бактерии не способны сами захватывать вирионы

из окружающей среды.Этим,по-видимому,и можно объяснить наличие у

поражающих их вирусовсложногои совершенногоаппарата,подобно

шприцу, впрыскивающего нуклеиновые кислоты.

В зараженной клетке бактериальные ферменты репликации синтезируют

комплементарную ей цепь, которая служит матрицей для образования фа-

говых ДНК. Они соединяются с фаговыми белками, также синтезированные

бактериальными ферментами, и новые фаги покидают клетку-хозяина.

Разнообразие видов и форм вирусов нуклеиновых кислот определяети

разнообразие способов их репликации. Бактериофаг (вирус, который по-

селяется в клетках бактерий) Т4 имеет одну двухцепочечнуюлинейную

молекулу, состоящую из 160 x 10530 пар нуклеотидов. В ней закодировано

более 150 различных белков, в том числе более 30 белков, участвующих

в репликации фаговой ДНК.Обезьяний вирус SV40 имеет двухцепочечную

кольцевую ДНК.Репликация у вирусов с двухцепочечной ДНКпринципи-

альноне отличается от репликации бактериальной и или эукариотичес-

кой ДНК.

Многие вирусы растений содержат одну линейную молекулу РНК, напри-

мер первый из описанных вирус табачной мазаики (ВТМ). МолекулаРНК

ВТМ заключена в белковый капсид,состоящий из 2130 идентичных поли-

пептидных субъединиц.

- 4 -

Репликация РНКвирусатабачной мозаики осуществляется ферментом,

называемым1 РНК-зависимой РНК-полимеразой0,закодированнойв геноме

вируса.Сначала этот фермент строит комплементарную РНК, а затем по

ней, как по матрице, синтезирует множество вирусных РНК.

Поразительно, как вирусы, которые в десятки и даже сотни раз мень-

ше клеток,умело и уверенно распоряжаются клеточным хозяйством. Для

построениясебе подобных они используют клеточные материалы и энер-

гию.Размножаясь, они истощают клеточные ресурсы и глубоко,часто

необратимо,нарушают обмен веществ,что в конечном счёте является

причиной гибели клеток.

1.3_Болезнетворные свойства вирусов.

Диапазон патологических процессов,вызываемых вирусами, очень ши-

рок (таб.). Здесьитак называемыегенерализованныеинфекции

(грипп,корь, бешенство,свинка, оспа и др.), и местные поражения

кожи и слизистых оболочек (герпес,бородавки),и болезни отдельных

органов и тканей (миокардиты, гепатиты, лейкозы), и, наконец, злока-

чественные образования (рак,саркома у животных).Распространёными

заболеваниямиостаютсягрипп иострые респираторные заболевания,

корь,вирусный гепатит,тропические лихорадки, герпес и другие ви-

русныеболезни. В природе существует мало чисто человеческих виру-

сов; все они близки и аналогичны соответствующим вирусам животным.

Какова вероятность встречи с вирусами? С возбудителями гриппа, ко-

ри,свинки, герпеса,цитомегалии,гастроэнтерита и различных ОРЗ

контакты практически неизбежны (90-100%); с вирусами вызывающими ге-

патит, краснуху, бешенство, везикулярный стоматит, полиомиелит, мио-

кардиты,встреч можно избежать. Так или иначе, но человек на протя-

жении всей жизни подвергается опасности заразитьсяизаболеть ка-

кой-либо вирусной инфекцией, хотя существует определённая возрастная

чувствительность к вирусам.

Ещё неродившемуся плоду человека грозят два вируса - краснухи и

цитомегалии,которые передаются внутриутробно и очень опасны. Ново-

рождённыеи грудные младенцы ещё более уязвимы:им угрожают вирусы

герпеса 1-го и 2-го типа и вирус гепатита. Также подстерегают их но-

вые опасности - грипп,различные ОРЗ, полиомиелит, острые гастроэн-

териты.

Таблица

┌────────────────────┬────────────┬─────────────────────────────────┐

│Основные семейства, │ Вероятность│ Болезни, вызываемые вирусами │

│роды вирусов, │ встречи с│ │

│отдельные вирусы │ вирусами(%)││

└────────────────────┴────────────┴─────────────────────────────────┘

2ДНК - содержащие вирусы

2Семейство вирусов0 │ неизвестно │ оспа человека и животных

2оспы0 ││

2Семейство вирусов0 │ 90-100 │

2герпеса0 ││

Вирус герпеса │ 50-70 │ болезни глаз, слизистых оболочек,

тип 1│ │ кожи: иногда опухоли и энцефалиты

Вирус герпеса │ 10-70 │

тип 2││

Вирус ветрянной │ 100 │ ветрянная оспа

оспы││

Цитомегаловирус │ 90 │ цитомегалия

Вирус Эпстайна- ││

Барра │ неизвестно │ опухали гортани

Гепадновирусы │ 10-15 │ гепатит В (сывороточной гепатит)

││

- 5 -

2Семейство адено-0 ││

2вирусов0 │ 90 │ острые респираторные заболевания,

││ болезни глаз

2Род папиллома-0 ││

2вирусов0 │ 50 │ бородавки

2Род полиома-0 ││

2вирусов0 │ 10-30 │ энцефалопатии, возможно опухали

2РНК - содержащие вирусы

2Семейство рабдо-0 ││

2вирусов0 │ 10-30 │ бешенство, везикулярный стоматит

2Семейство корона-0 ││

2вирусов0 │ 50-70 │ острые респираторные заболевания

2Семейство парамиксо-0│ │

2вирусов0 │ 100 │ острые респираторные заболевания

Вирус паротита │ 100 │ эпидемический паротит (свинка)

Вирус кори │ 100 │ корь

2Семейство ортомиксо-0│ │

2вирусов0 │ 100 │ грипп A, B, C

2Семейство бунья-0 ││

2вирусов0 │неизвестно│ энцефалиты, москитные лихорадки

2Семейство ретро-0 ││

2вирусов0 │неизвестно│ предполагаемые возбудители рака

││ саркомы, лейкозов

2Семейство рео-0 ││

2вирусов0 │ 20-50 │ острые респираторные заболевания

2Род ротавирусов0 │ 100 │ острые гастроэнтериты

2Семейство тога-0 ││

2вирусов0 │неизвестно│ энцефалиты, геморрагические

││ лихорадки

2Род вирусов краснухи0│ 85 │

2Семейство пикорна-0││ краснуха

2вирусов0 │ 40-70 │

Энтеровирусы │ 40 │ полиомиелит

Вирусы Коксаки А и B│ 40 │ миокардиты

Риновирусы │ 70 │ острые респираторные заболевания

Вирусы гепатита А │ 40 │ гепатит А (инфекционный)

││

────────────────────┴────────────┴──────────────────────────────────

Итак, вирусыявляются постоянными спутниками человека от рождения

вплоть до глубокой старости.Считается,что при среднейпродолжи-

тельностижизни 70 лет около 7 лет человек болеет вирусными заболе-

ваниями. Подсчитано, что в среднем человек ежегодно сталкивается с 2

иболее вируснымиинфекциями,а всего за жизнь вирусы до 200 раз

проникают в его организм.К счастью, далеко не все встречи заканчи-

ваются болезнями,так как в процессе эволюции человеческий организм

научился успешно справляться со многими вирусами.

1.4_Полезные вирусы.

Существуют и полезные вирусы. Сначала были выделены и испытаны ви-

русы - пожиратели бактерий (бактериофаги). Однако последовали неуда-

чи.Это было связано с тем,что в организме человека бактериофаги

действовали на бактерии не так активно,как в пробирке. Кроме того,

бактерииочень быстро приспосабливались к бактериофагам и станови-

лись не чувствительными к их действию.После открытияантибиотиков

бактериофаги как лекарство отступили на задний план.

Полезными оказались вирусы поражающие позвоночных животных и насе-

комых.В 50-х годах 20 века в Австралии остро встала проблема с ди-

- 6 -

кими кроликами, которые быстрей саранчи уничтожали посевы сельскохо-

зяйственныхкультур и приносили огромный экономический ущерб.Для

борьбы с ними использовали вирусмиксоматоза.Вирус полиэдроза и

гранулезауничтожает гусеницижуков, которыепоедают полезные

листья.

1.5_Лечение вирусных инфекций.

Существуют три основных способа борьбы с вирусными заболеваниями -

вакцинация,применение интерферонаи химиотерапия.Каждый из них

действует по-своему: вакцины включают систему иммунитета, интерферон

подавляет размножение вирусов,проникших внутрь клеток, а химиопре-

параты вступают с вирусами в единоборство и приостанавливают начав-

шееся заболевание.

Первый способ -2 вакцинация0.Суть его сводится кпростойформуле

"Бей врага его же оружием". Вирус здесь вступает против вируса.

В 1796 году английский врач Э. Дженнер попробовал привить оспу ко-

ров (вакцину) здоровым людям, после этой процедуры они не заболевали

оспой.Тогда от оспы ежегодно умирали миллионылюдей, иоткрытие

Дженнера было чрезвычайно важным.

В 1885 году французский учёный Л.Пастер изобрёлвакцинупротив

бешенства.После открытия вирусов вакцины из убитых или ослабленных

вирусов стали в промышленном масштабе. При введении в организм такие

вирусы не вызывают заболевания, но создают активный иммунитет к дан-

ному вирусу.

Второй способ -2 химиотерапия0. В отличие от вакцинации, её конечной

целью является не предупреждение,а лечение.Основная трудность, с

которойсталкиваются при разработке химиотерапии вирусных инфекций,

заключается в том,что вирусы размножаются внутри клеток, используя

их системы, в силу чего любое воздействие на синтез вирусов приводит

к нарушению обмена веществ клеток. В связи с этим большинство препа-

ратов,подавляющих размножение вирусов, параллельно угнетают жизне-

деятельность клетки-хозяина.Поэтому широко известные антибиотики и

антиметаболиты,обладающие выраженной способностью подавлять разви-

тие вирусов в пробирке, малоэффективны в условиях организма.

Третий способ -2 интерферон0. В отличие от вакцинации и от химиопре-

паратов,интерферон обладает универсально широким спектром действия

и активен практически против всех вирусов,он действует по принципу

стоп-сигнала и подавляет размножение вирусов,уже проникшихвнутрь

клеток. Ряд факторов показывает, что, если интерферон вырабатывается

организмом плохо,вирусные заболевания протекают тяжелее. Клиничес-

кие испытания интерферона показали, что он активен при острых респи-

раторных заболеваниях, особенно вызываемых риновирусами, то есть как

разв тех случаях,когда вакцинация мало перспективна.Применение

интерферона оказалось эффективным и при герпетических поражениях ко-

жи, глаз и слизистых оболочек.

- 7 -

2._Бактерии.

Бактерии -широко распространённая в природе группа одноклеточных

микроорганизмов с примитивной формой клеточной организации.

Интенсивное изучениебиологическихсвойств бактерий и их рали в

биосфере началось в середине 19 в., когда появились работы французс-

когоучёного Л. Пастера,немецкого учёного Р.Коха и английского

учёного Д. Листера.

Большинство бактерий не имеют хлорофилла, то есть они не использу-

ют солнечную энергию в процессе обмена веществ, а получают энергию в

результатехимических превращенийнеорганических или органических

соединений, имеющихся в среде их обитания. Бактерии широко распрост-

ранены в природе:их находят в почве,в воде, в растениях, в орга-

низме человека и животных. Они могут существовать в самых разных ус-

ловиях,часто неблагоприятных для жизни других организмов. Бактерии

играют огромную роль в формировании биосферы, в поддержании жизни на

нашей планеты, участвуя в круговороте энергии и веществ в природе.

Среди бактерий имеется относительно небольшое видов, способных вы-

зывать болезни человека,животных и растений. Потенциальная способ-

ность бактерий вызывать инфекционные заболевания называетсяболез-

нетворностью, или патогенностью. Некоторые бактерии являются условно

патогенными,так как их болезнетворность зависит от ряда условий, в

первую очередь от сопротивляемости организма, в котором эти бактерии

находятся.

2.1_Строение бактерий.

По форме бактерии делятся на три группы (рис. 3): шаровидные (кок-

ки), палочковидные (бактерии и бациллы) и извитые (вибрионы, спирил-

лы).

Размеры палочковидных бактерий могут быть от 1 до8микрометров

(мкм) в длину и от 0,5 до 2 мкм в ширину; средний диаметр шаровидных

0,5-1 мкм (1 мкм равен тысячной доле миллиметра).

Основные структурные элементы бактериальной клетки: оболочка, ци-

топлазма,нуклеоид (рис.4). Содержимое её тела -протоплазма-

представляет собой желеобразный, вязкий раствор, в котором растворе-

ны различные органические и неорганические соединенияинаходится

- 8 -

множество мелких гранул.

Протоплазма, окруженная тонкой эластичной мембраной, образует про-

топласт. Толщина мембраны 7-10 нанометров (1 нм равен миллионной до-

ли миллиметра).Её основной компонент - сложные вещества, состоящие

из белков и жиров. Цитоплазматическая мембрана выполняет функцию мо-

лекулярного "сита":пропуская воду и небольшиемолекулынекоторых

жирорастворимых веществ,она не пропускает другие низкомолекулярные

соединения,что поддерживает стабильность химического составапро-

топлазмыи защищает бактериальную клетку от попадания в неё вредных

веществ.

Снаружи цитоплазматическаямембранаокружена клеточной стенкой,

обеспечивающей постоянство форы бактерии.Эта стенка толще мембраны

(10-25 нм) и значительно прочнее её.Она имеет эластичные поры диа-

метром 1 нм,через которые свободно протекают относительнокрупные

молекулы.Целостность клеточной стенки обеспечивает нормальную жиз-

недеятельность бактерии.Её ослабление илиразрушение приводитк

проникновениювбактериальную клетку воды из окружающей среды,её

набуханию, а затем к разрыву цитоплазматической мембраны и вытеканию

содержимого протоплазмы. Этот процесс разрушения бактерии называется

лизисом.Основной компонент стенки - сложное соединение пептидогли-

кан, молекулы которого связаны друг с другом с помощью белковых мос-

тиков и образуют полимерную структуру.

Кроме цитоплазматической мембраны и клеточной стенки, многие бак-

терии окружены капсулой толщиной 0,2 мкм, представляющей собой отно-

сительно плотный,желатинообразный материал, непосредственно приле-

гающей к клеточной стенки.Главный химический компоненткапсулы-

полисахарид.Есть основание считать, что капсула защищает клетку от

действия антибактериальных агентов, способных повредить её стенку. У

некоторыхпатогенных бактерий (возбудителей сибирской язвы и чумы)

капсула содержит вещества,защищающие бактериальную клетку от фаго-

цитоза. Следовательно, капсулу у некоторых бактерий можно рассматри-

вать как один из факторов, определяющих их болезнетворность.

В отличиеот клеток высших организмов в бактериальной клетке от-

сутствует дифференцируемое ядро,отделённое отцитоплазмыядерной

- 9 -

мембраной. Его функции осуществляет находящийся в протоплазме нукле-

оид, представляющий собой замкнутую в кольцо двунитчатую спираль мо-

лекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты - ДНК, свёрнутую в виде клуб-

ка.Функция молекулы ДНК бактерий аналогична функции хромосомы кле-

ток высших организмов,то есть в ней сосредоточена генетическая ин-

формация данной бактерии.Ядерное вещество легко обнаруживается при

электронной микроскопии ультратонких срезов бактерий.

В цитоплазме бактерии находится до 10 тысяч рибосом, представляю-

щих собой мелкие гранулы диаметром около 20 нм,с помощью которых в

бактериальной клетке осуществляется синтез белка.В нейсодержатся

также различные включения (жиры,крахмал,гликоген, сера) - запас

питательных веществ, используемых бактерией.

Многие бактерииспособныактивно двигатьсяс помощью жгутиков,

своеобразных органов движения.Число жгутиков на поверхности клетки

колеблетсяот 1 до нескольких десятков.Способность бактерий к ак-

тивному движению, вероятно, помогает им быстрее поглощать вещества в

жидкой среде обитания. Есть доказательства, что многие бактерии дви-

гаются в сторону тех участков среды,где имеются наиболее благопри-

ятные условия для их существования, и удаляются от участков, в кото-

рых находятся вещества,вредно действующие на них. Подвижные бакте-

риинуждаются в кислороде ,двигаются к поверхности среды - месту

наивысшей концентрации растворимого кислорода. Можнопредположить,

чтоактивное движение помогает патогенным бактериям проникать через

вязкие,слизистые секреты, эпителиальные барьеры и распространяться

в жидкостях и тканях организма.

2.2_Размножение бактерий.

Большинство бактерий размножаются путём деления,которомупред-

шествует рост бактерии,то есть увеличение массы её клетки.Обычно

палочковидные бактерии в длину увеличиваются в двое,и после дости-

жения ими определённого размера посередине клетки возникает попереч-

ная перегородка,состоящая из цитоплазматической мембраны и клеточ-

ной стенки. Такой способ деления называется поперечным. Образовавши-

еся дочерние клетки по своим свойствам полностью подобны материнской

клетке, из которой они возникли.

Для того чтобы бактерии могли расти и размножатся, среда их обита-

ния должна содержать необходимые источники углерода, азота, энергии,

определённой солевой набор, иметь оптимальную температуру. Для боль-

шинства патогенных бактерий она равна 375о0.

В лабораторных условиях для выращиваниябактерийиспользуют ис-

кусственныесубстраты, так называемые питательные среды. Скорость

размножения бактерий в этих средах очень велика. Примерно каждые 20

минут бактерия делится, давая две дочерние клетки. Следовательно, из

одной клетки,культивируемой в хорошей питательной среде,через 10

часов образуется 1 млд.потомков. Если бы процесс размножения в пи-

тательной среде не был ограничен,то через 24 часачисло потомков

однойбактерии равнялось 105210 клеток,а их масса составила бы при-

мерно 4000 тонн.В действительности же в питательной средевысокая

скоростьделения клеток наблюдается лишь небольшой период времени с

момента внесения в неё бактерии.Это происходит потому,чтоочень

быстроистощаются питательные вещества среды и в ней накапливаются

продукты обмена,неблагоприятно действующие набактерии.Скорость

размножения патогенных бактерий в организме значительно меньше,чем

в искусственной питательной среде.

2.3_Физиология бактерий.

По химическому составу бактерии не отличаются от клеток других ор-

ганизмов. Бактериальная клетка содержит 70-85% воды. Около 90% сухо-

гоостатка составляютвысокомолекулярные соединения:нуклеиновые

- 10 -

кислоты (10%),белки (40%), полисахариды (15%), пептидогликан (10%)

и липиды (15%);остальные 10% приходятся на моносахара, аминокисло-

ты,азотистые основания,неорганические соли и другие низкомолеку-

лярные соединения. Во всех процессах жизнедеятельность бактерий, как

и других организмов,участвуют многочисленные ферменты. Одни из них

(эндоферменты) функционируют только внутри клетки, обеспечивая про-

цессы синтеза,дыхания и тому подобное. Другие (экзоферменты) выде-

ляются бактериями в окружающую среду. Необходимые бактериям высоко-

молекулярные соединения синтезируются из небольших молекул, проника-

ющих в клетку через цитоплазматическую.мембрану Белки, полисахари-

ды,липиды могут быть использованы бактерией какисточникпитания

лишь после их расщепления экзоферментами - до аминокислот, моносаха-

ров и др.

Для нормальной жизнедеятельности бактерия должна бытьобеспечена

источниками углерода и азота. Одни виды бактерий (афтотрофы) исполь-

зуют неорганический углерод,другие (гетеротрофы),в число которых

входяти патогенные бактерии,используют органические соединения.

Гетеротрофные бактерии в свою очередь разделяются на сапрофитов, пи-

тающихся органическими соединениями внешней среды, и паразитов, жи-

вущих за счёт другого организма.

Различные бактериинеодинаково относятся к наличию или отсутствию

свободного кислорода.По этому признаку они делятся на тригруппы:

аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Строгие аэробы, например

синегнойная палочка,могут развиваться лишь при наличиисвободного

кислорода. Анаэробы, например возбудители газовой гангрены, столбня-

ка,развиваются без доступа свободного кислорода, присутствие кото-

рого угнетает их жизнедеятельность.Наконец, факультативные анаэро-

бы, например возбудители кишечных инфекций, развиваются как в кисло-

родной, так и в бескислородной среде.

Аэробность или анаэробность бактерий обусловливается способом по-

лучения ими энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедея-

тельности.Некоторые бактерии (фотосинтезирующие) способны, подобно

растениям,использовать непосредственноэнергию солнечного света.

остальные (хемосинтезирующие) получают энергию в ходе различныххи-

мическихреакций. Существуют бактерии (хемоафтотрофы), окисляющие

неорганические вещества (аммиак, соединения серы и железа и др.). Но

для большинства бактерий источником энергии служат превращения орга-

нических соединений: углеводов, белков, жиров и др. Аэробы использу-

ютреакции биологического окисления с участием свободного кислорода

(дыхание),в результате которых органические соединенияокисляются

до углекислого газа и воды.Анаэробные получают энергию при расщеп-

лении органических соединений без участия свободного кислорода.Та-

койпроцесс называется брожением.При брожении, кроме углекислого

газа, образуются различные соединения, например спирты, ацетон и др.

В процессе жизнедеятельности бактерии образуют биологически актив-

ные вещества - ферменты,антибиотики, пигменты, летучие ароматичес-

кие соединения, токсины и др.

2.4_Антибактериальныехимиотерапевтические агенты.

Химические соединения,используемые для дезинфекции, хотя и обла-

дают высокой антибактериальной активностью,не могут из-за ихток-

сичности применяться в лечебных целях. Для этого пригодны антибакте-

риальные химиотерапевтические средства.Они способны убивать бакте-

рий или угнетать их жизнедеятельность,не оказывая при определённых

дозах токсического влияния на ткани или организм в целом, тоесть

действие их должно быть изобретательным, направленным против бакте-

рии или другого микроорганизма.

Кроме химических соединений, мощными антибактериальными средствами

являются1 антибиотики0 - химиотерапевтические препаратыестественного

- 11 -

происхождения, синтезируемые микроорганизмами.

Теоретические основыхимиотерапиии вопросы её практического ис-

пользования при лечении инфекционных заболеваний были разработаныв

начале века немецким учёным П.Эрлихом, который открыл органические

соединения мышьяка, активные при лечении сифилиса. Однако долгие го-

дыне удавалось найти химиотерапевтические средства для лечения для

лечения бактериальныхинфекций.Дальнейшее развитиехимиотерапии

связанос открытием сульфаниламидов.Применение сульфаниламидов не

только обогатило медицину новыми по тому времени химиотерапевтичес-

кими средствами, но и вызвало к жизни новое направление поиска анти-

бактериальных химиотерапевтических средств. Это направление возникло

в результате изучения механизма действия сульфаниламидов на бактери-

альную клетку. Было установлено, что по химической структуре сульфа-

ниламид подобен парааминобензойной кислоте - одному из важных проме-

жуточных продуктов (метаболитов),участвующих в синтезе нуклеиновых

кислот.Из-за химического подобия сульфаниламид действует как анти-

метаболит парааминобензойной кислоты:включаясь вместо неё в биохи-

мические процессы,но не заменяя её,сульфаниламид нарушает синтез

нуклеиновых кислот в бактериальной клетке.Исходя изэтих данных,

было сформулировано положение, что среди антиметаболитов других био-

химических процессов окажутсялечащиеантибактериальныесредства.

Однакопроблема получения новых лекарственных средств против бакте-

риальных инфекций,принцип действия которых основан наконкуренции

метаболитас важным для клетки метаболитом, оказалось значительно

сложней,чем предполагалось. Это связано с тем, что синтезированные

антиметаболитыподавали обмен веществ не только у бактерий,но и в

тканях организма.Таким образом,проблема свелась к поиску реакций

обменавеществ, специфичных для бактерий и отсутствующих в клетках

организма человека или животного.

Биохимические реакции,присущи лишь бактериям,были обнаружены в

процессе синтеза клеточной стенки,в частности при образовании пеп-

тидогликана.Некоторые антибиотики (пенициллин,циклосерин) эффек-

тивные как антибактериальные средства,воздействуют на процесс фор-

мирования клеточной стенки, нарушая синтез пептидогликана, входящего

в его состав, что приводит к лизису бактерий. Другие бактерии - тет-

рациклин,левомицетин, стрептомицини другие - способны нарушать

синтез белков в бактериальных клетках.Первым препаратом этой груп-

пы,нашедшим применение в клинике, был стрептомицин. Оказалось, что

он способен изобретательно объединяться с рибосомами клеток организ-

ма-хозяина. В результате "точность" рибосом бактерии в процессе син-

теза белка нарушается, что приводит к "порче" синтезируемых белков и

гибели бактерии. Неомицин, канамицин, левомицетин и эритромицин так-

же взаимодействуют с рибосомами бактериальнойклетки.Тетрациклин

нарушает присоединение информационной РНК к рибосомам. Лечащее дейс-

твие упомянутых антибиотиков определяется их специфичностью, то есть

относительно низкой способностью влиять на эти же процессы в клетках

высших организмов.

2.5_Устойчивость бактерий к факторам окружающей среды.

На жизнедеятельность бактерий влияют температура, влажность, уль-

трафиолетовое излучение.К низким температурам бактерииустойчивы,

некоторые выживают даже при -1905о0, а споры при -2535о0. К высоким тем-

пературам бактерии высокочувствительные. Не спорообразующие бактерии

погибают при температуре 60-705о0, спорообразующие - при прогреве выше

1005о0.Разные виды бактерий по-разному переносятвысушивание:одни

(например гонококки) очень быстро погибают, другие в этих же услови-

ях выживают.Так,палочка дизентерии при высушивании остаётся жиз-

неспособной 7 суток,дифтерии - 30 суток, брюшного тифа - 70 суток,

- 12 -

туберкулёза - 90 суток,споры бацилл сибирской язвы -до 10лет.

Бактериичувствительны к ультрафиолетовому излучению и прямому сол-

нечному свету.

2.6_Болезнетворность бактерий.

Из огромного количества бактерий, обнаруженных в природе, лишь не-

большое число видов являются патогенными. Болезнетворность бактерий

определяетсяих способностью преодолевать защитные барьеры организ-

ма, внедрятся в его ткани и выделять токсические вещества.

При ряде заболеваний (дифтерия,столбняк и др.) общее тяжёлое по-

ражение организма не сопровождается распространением бактерий-возбу-

дителейиз места их первичного внедрения. Например,при дифтерии

возбудитель обнаруживается в носоглотке и трахее, а поражёнными ока-

зываются сердечная мышца, нервы, надпочечники. Изучение причины это-

го явления привело к заключению, что токсин, вырабатываемый возбуди-

телем болезни, всасывается в кровь и транспортируется в разные орга-

ны и ткани. В питательной среде или в организме бактерия в период её

активногороста выделяетсявсреду обитания токсин - экзотоксин.

Кромедифтерийной палочки,экзотоксиныобразуются возбудителями

столбняка, газовой гангрены, одним из возбудителей дизентерии и др.

Экзотоксины представляют собой чувствительные к нагреванию белки с

высоким молекулярным весом. Они очень ядовиты, способны отравить бо-

лее 5 миллионов литров воды.

Действие токсиновкак биологически активных веществ подобно дейс-

твию ферментов, и некоторые экзотоксины в самом деле являются бакте-

риальными ферментами,а другие могут взаимодействовать с ферментами

клеток. Нейротоксин, синтезируемый дизентерийный бактерией, первично

поражает мелкие сосуды головного и спинного мозга, что ведёт к нару-

шению функций центральной нервной системы. Холерный экзотоксин вызы-

вает повышенную секрецию жидкости в тонкой кишке.

Важное практическое значение имеет установлениефакта,что под

действием формальдегида,не влияющего на антигенность,экзотоксины

теряют ядовитость. В результате токсин превращается токсоид, который

применяют для иммунизации организма с целью создания в нём невоспри-

имчивости к данному токсину.

Ряд бактерий (кишечные палочки,большинство возбудителей дизенте-

рии,гонококки и др.) несинтезируют экзотоксины,иотравляющее

действие этих бактерий на организм связано с эндотоксинами - сложны-

ми соединениями, в молекулу которых входят фосфолипид, полисахарид и

белок.

Фактором болезнетворности некоторыхбактерий(палочек сибирской

язвы,чумы, коклюша и др.) оказалась капсула. Разрушение её путём

обработками ферментов или другими соединениями, а также в результате

соответствующихмутаций,приводящих кнарушению синтеза капсулы,

резко снижает болезнь.Это выражается в том, что для развития смер-

тельногозаболевания у подопытного животного ему необходимо ввести

во много тысяч раз больше бескапсульных бактерий, чем бактерий, име-

ющих капсулу.Капсула защищает бактерию от фагоцитоза,но механизм

её защитного действия не совсем ясен.Предполагают, что электричес-

кий заряд поверхности капсулы препятствует возникновению физического

контакта фагоцита с бактерией.

Кроме токсинов и капсулы, у некоторых бактерий обнаружены и другие

факторы, определяющие их болезнетворность. К их числу относится фер-

мент гиалуронидаза, продуцируемый гноеродным стрептококком и раство-

ряющий основное вещество соединительной ткани - гиалуроновую кисло-

ту, что облегчает распространения бактерий в тканях. Патогенные ста-

филококки синтезируют другой фермент - коагулазу, который, вероятно,

является одним из факторов болезнетворности этих бактерий. Коагулаза

- 13 -

действует подобно тромбину вызывая образование сетки фибринавокруг

стафилококка препятствует таким образом фагоцитозу.

3._Проблемы СПИДа.

СПИД - синдром приобретенного иммунодефицита. Существуют несколь-

ко вирусов иммунодефицита человека:ВИЧ-1,обнаруженный у людей в

большинстве стран мира,и ВИЧ-2,обнаруженный в ЗападнойАфрике.

СПИД вызывает вирус, идентифицированный как ВИЧ - вирус иммунодефи-

цита чело века.

История возникновения СПИДа говорит о том, что сегодняшняя эпиде-

мия новая.Возможно и раньше встречались отдельные случаи СПИДа. В

начале 80-х врачи в США, Европе и Африке стали замечать особую ком-

бинацию симптомов и течение болезней,ранее не встречавшихся.Это

их удивляло,потому что:- серьезные заболевания, от которых люди

умирали,возникали раньше только у тех,у которых былаослаблена

иммунная система, например у больных раком или страдающих хроничес-

ким недоеданием;- симптомы обычно легко протекающихзаболеваний,

такихкак герпесили обычные стоматиты и молочницы,приобретали

очень серьезный характер,поражали все тело и часто встречалисьв

необычных комбинациях; - заболевание поражало ранее здоровых, силь-

ных и молодых людей.

Специалисты заметили,что на Западе такие проявления зоболеваний

встречались преимущественно у гомосексуалистов, в Африке - и у муж-

чин и у женщин.Затем болезнь проявлялась у тех, кому делали пере-

ливание крови и внутривенные вливания,а также у младенцев, родив-

шихся у матерей,заболевших СПИДом. Это навело на мысль, что забо-

левание вызвано каким-то вирусом,циркулирующим в крови,а также

передающимся половым путем.

Начались поиски этого вируса и был обнаружен ВИЧ. ВИЧ был найден

у зараженных людей в крови,сперме,выделениях из влагалища.Это

белые кровяные тельца - лимфоциты и макрофаги.

Лимфоциты ВИЧ-1разрушает,а заражённые макрофаги не погибают,

но становятся резервуарами инфекции.Онаначинается, кодавирус

прилипает к белку-рецептору,расположенному на поверхности клеток-

мишеней.

Особенности ретровирусов(к этому классу относится ВИЧ) заключа-

ется в том, что их гены закодированы в РНК, а не в ДНК, как обычно.

Вирусная РНК,попадая в клетку-жертву,с помощью особого фермента

трансформируется в ДНК (провирус). Вирусная генетическая информация

в форме двух цепочек ДНК,то есть в той же, в какой хранят клетки-

мишени свои гены,включается в их ДНК.Теперь каждый раз,когда

клетка будет делится,вирусная ДНК будет дублироваться. Так инфек-

ция становится постоянной. Но даже если клетка не производит вирус-

ных частиц, она всегда остаётся банком "спящих" генов ретровирусов.

Число заболевших СПИДом стало увеличиваться с 1980 года каждые8

месяцеввдва раза в тех странах,где был впервые обнаружен этот

вирус. Болезнь распространилась практически во все страны мира.

Ранние исследования говорят о том, что вирус возник в Центральной

Африке,затем перебрался на Гаити,и через гомосексуалистовбыл

привезенв США. Эта версия была зафиксирована в официальных доку-

ментах,хотя позже было установлено,что это необоснованно. Число

людей, впервые заболевших СПИДом в Африке, вначале было преувеличе-

но, так как тесты на наличие вируса часто давали ложные результаты.

Не установлено, откуда пришел ВИЧ. Предполагают, что самый ранний

случай появления ВИЧ был зарегистрирован в 1969 году в США умаль-

чика, умершего от иммунодефицита. Исследования его законсервирован-

ной крови и тканей показало наличие антител к ВИЧ.

- 14 -

3.1_Заражение ВИЧом.

Не так-топросто заразиться ВИЧ.ВИЧ не разносится по воздуху и

не может проникнуть в наш организм капельным путем, каквкровь.

Существует четыре основных пути передачи ВИЧ:

- при половом акте с человеком, зараженным ВИЧ;

- при переливании крови, зараженной ВИЧ;

- внутриутробно от зараженной матери к ребёнку;

- при наличии зараженной крови на медицинских инструментах, в шпри-

цах и т.д.

Наибольшее количество ВИЧ находится в крови, сперме и влагалищном

секрете. От зараженного человека ВИЧ проникает в лейкоциты пока еще

здоровогочеловека. Человек может заразится ВИЧ только в том слу-

чае, если инфицированная кровь, сперма и влагалищный секрет попада-

ютнепосредственно в кровь или на слизистые оболочки здорового че-

ловека.Причем заражение вирусом,попавшем на кожуислизистые,

произойдет только в том случае, если на них есть повреждения (цара-

пины, порезы, потёртости).

3.2_┌Клинические сим0п┌томы СПИДа.

Заражение здоровогочеловека ВИЧ не всегда проявляется клиничес-

кими симптомами и,как правило, человек долго чувствует себя прак-

тически здоровым, оставаясь вирусоносителем.

Примерно через три месяца у людей,зараженных ВИЧ, уже можно ла-

бораторно определить антитела к вирусу.

Клинические проявления СПИДа появляются после заражения через6

месяцевили даже несколько лет.Однако эти симптомы характерны не

только для СПИДа,а присущи многим заболеваниям:рак,пневмония,

диарея и т.д.

После исключения этих заболеваний врач можетпоставитьдиагноз

СПИДа, если у пациента проявляется два и более основных симптомов и

как минимум один второстепенный.

2Основные клинические симптомы СПИДа:

- потеря веса более, чем на 10% от прежнего веса;

лихорадка, длящаяся более месяца;

- понос, длящийся более месяца (с перерывами или постоянно);

- сильная утомляемость и слабость.

2Второстепенные клинические симптомы:

- кашель, продолжающийся более одного месяца;

- стоматит;

- язвенные поражения кожи;

- опоясывающий лишай;

- увеличениелимфоузлов одной или нескольких групп (исключая пахо-

вые) в течение трех месяцев.

В конечнойстадии болезни иммунная система человека окончательно

разрушается.Организм становится восприимчивым к различным заболе-

ваниям, которые, как правило, имеют летальный исход.К ним относятся

следующие заболевания:

- легочные заболевания;

- инфекционные заболевания головного мозга, сопровождающиеся нару-

шениями интеллекта и сильными головными болями;

- кишечные инфекции, которые сопровождаются длительной диареей;

- рак, особенно рак кожи, который называется саркомой Капоши.

Около половины людей,у которых диагностирован СПИД, умирает че-

рез два года после постановки клинического диагноза. По данным США,

15% больных прожили только до 5 лет.

Через какое время человек, зараженный ВИЧ, может заболеть СПИДом?

Некоторые люди,зараженные ВИЧ,могут вообще никогда незаболеть

СПИДом.С 1980 года, когда был обнаружен СПИД,еще не установлен

- 15 -

процент людей,у которых развилась болезнь за 10 или 20 лет. Можно

отметить,что каждый год у 12%людей, зараженных ВИЧ, проявляются

лишь симптомы заражения,а у 2-9% развивается СПИД. Люди, заражен-

ные ВИЧ, заболевают СПИДом в среднем через 8 лет.

3.3_┌Препараты для борьбы против СПИДа.

Американские исследователи обнаружили,что ВИЧ-1 может активизи-

роваться,если повреждается его ДНК, включённая в геноме клеткими-

шени. Повреждающими агентами были ультрафиолет, некоторые препараты

- то есть они могут разбудить дремлющую в организме инфекцию.

По мнению учёных,именно способность генома ВИЧ проникать в хро-

мосомы клетки-хозяина делает невозможным создание вакцины с исполь-

зованием полного вируса.Скорее всего в такой вакцине должныбыть

части вируса в определённой комбинации,но опыта создания подобных

препаратов в мире практически нет.

Несмотря нарегулярнопоявляющиеся сообщения,что лекарство от

СПИДа найдено,они,как правило, оказываются мыльнымипузырями.

Единственноедействующее средство,позволяющее поддерживать боль-

ных,продлевать им жизнь, это АЗТ (азидотимидин, препарат, создан-

ный как антираковый). Потом японские учёные обнаружили, что в соче-

тании с декстран-сульфатом действие АЗТ усиливается.

Новые препараты для борьбы против СПИДа разработала южнокорейская

компания "Сонген индастриз".

На создание препаратов - химических компонентов, получивших кодо-

вые наименования Эс-Кей-Ай 1694,1695,1703, 1723, ушло около 1,3

млндолларов идвагода исследований фармацевтической группы во

главе с доктором Ким Дэ Ги. Лабораторные испытания показали способ-

ностьпрепаратов замедлять развитие не излечимого пока заболевания

в организме человека в большей степени, чем при применении азидоти-

мидина - наиболее широко используемого средства против СПИДа. "Сон-

ген индастриз" уже запатентовала полученные еюхимикаты,которые

могутбыть использованы в производстве лекарств в 20 странах мира,

включая США и Японию, надеясь выбросить их на международный рынок к

1998 году.По словам представителей компании,до того, как будет

налажен массовый выпуск медикаментов, на их испытаниях на инфициро-

ванных пациентах уйдёт три года.

В Южной Корее это уже не первая попытка найти панацею от "чумы XX

века".Впрошлом году здешние специалисты предложили использовать

для лечения больных СПИДом порошок из красного женьшеня - разновид-

ности "корня жизни", произрастающего в диком виде в Центральных ра-

йонах Корейскогополуострова.Ученые Государственногоинститута

здравоохраненияРеспублики Корея установили возможность замедления

развития синдрома иммунодефицита с помощью комбинированного исполь-

зования этого средства с азидотимидином.