Чем отличается бактерия от вируса: Чем отличаются бактерии, микробы и вирусы?

«Вирусный геном – это Библия, которую мы переписываем» | Будущее

Доктор биологических наук, профессор Константин Северинов. Фото: из личного архива

Доктор биологических наук, профессор Константин Северинов рассказал Republic, каково это – быть вирусом и какие стратегии вирусов самые успешные, о вирусном кладбище в нашем геноме, почему SARS-CoV-2 – «вирусенок» по меркам эволюции, как вирусы могут притираться к своим хозяевам и становиться полезными, а также о том, какие еще драмы разворачиваются в мире микробов.

– Давайте начнем с самого начала. Что такое вирус? И чем вирусы отличаются от других биологических объектов?

– Вся жизнь – клеточная. Клетка – минимальная единица жизни, своего рода капсула жизни, отгороженная от внешнего мира полупроницаемой оболочкой, как домик с окнами и дверями. Внутри клетки происходят различные процессы, энергия полученная извне в виде солнечного света или пищевых веществ перерабатывается и используется для роста клетки и ее деления, производства дочерних клеток. Все процессы во всех клетках – не важно, человека или бактерии – происходят по определенным правилам, закодированным в ДНК, и этот код общий для всего живого.

Вирусы – это клеточные паразиты, генетические программы, которые используют тот же код, что и клетки, но не имеют способности к собственному преобразованию энергии и построению каких-то блоков органических молекул, необходимых для жизни.

– То есть вирусы не живые? Как вообще происходит заражение?

– Вирус – это такой «конвертик» с нуклеиновой кислотой, генетическим материалом вируса. Вирусная частица может взаимодействовать с поверхностью клетки-мишени, при этом у разных вирусов свои собственные мишени. Есть вирусы, которые заражают человеческие клетки, есть те, которые заражают насекомых, и так далее. Вирусная частица связывается со специфичной для нее клеткой и впрыскивает внутрь свой генетический материал. В результате клетка, которая до недавних пор занималась своими делами: росла, готовилась делиться и тому подобное, перестраивается и начинает использовать свои ресурсы для того, чтобы делать новые копии вируса. Через некоторое время клетка лопается, и наружу выходит несколько сотен дочерних вирусных частиц, генетически идентичных тому вирусу, который исходно заразил эту клетку. Они заражают соседние клетки, и так далее, и так далее, пока все клетки не перемрут или не возникнут клетки, устойчивые к вирусу.

Считать ли при этом вирусы живыми?.. Это как компьютерный вирус – он существует лишь постольку, поскольку есть компьютеры. Впрочем, есть гипотеза, что клеточная жизнь, которая зародилась около 4 млрд лет назад на Земле, возникла как раз из вирусов. Но это лишь гипотеза.

О коронавирусе простыми словами… Как⁈ Журнал для тех, кто делает

Спасибо рекламе, слова бактерия и вирус стали синонимами: мелочь, которая вызывает болезни, а остальное — лишние подробности. Поэтому лечим ОРВИ антибиотиками, а потом жалуемся, что они не помогают. Потом появляются слухи, что нельзя есть бананы, а вирусы погибают от холода…

Сегодня мы разберёмся что нам действительно угрожает и как обезопасить себя в начавшейся пандемии.

Что такое вирус

Вирус — это не микроб, бактерия или яд.
Вирус — это биологическая программа.

Команды вируса записаны в виде молекулы ДНК или РНК. Когда такая молекула попадает в живую клетку, клетка не распознаёт подвох и начинает выполнять программу. Цель программы — распространиться, сделав как можно больше своих копий. Инфицированная клетка пускает все ресурсы на создание новых молекул вируса. Когда ресурсы кончаются, клетка гибнет. Молекулы вируса выходят наружу, чтобы инфицировать новые клетки.

Вирусы часто путают с бактериями. Бактерии — это живые организмы. Они состоят всего из одной клетки, но умеют самостоятельно размножаться, искать питательные вещества и переваривать их. Бактерии в десятки раз меньше толщины волоса, но их можно обнаружить с помощью простого микроскопа.

Нужно помнить несколько цифр: у вирусов, в частности у ВИЧ, — 10 генов, у фагов — 70, у бактерий — 300, у человека — 20’000–22’000, у банана — 32’000. Это что же, у банана больше, чем у человека? Как ни странно, да! И все же бананы не умнее нас.

Карин Мёллинг

Вирус — не живой организм. Изначально, это обрывки и обломки генов, которые уцелели после гибели клетки. У вируса нет своего обмена веществ. Вирусы не воспринимают сигналы окружающей среды и не реагируют на них. Вирусы не умеют самостоятельно передвигаться. Без других клеток вирусы не способны даже размножаться.

Вирусы меньше бактерий в сотни раз. Они короче, чем длина волны видимого света, поэтому вирусы невозможно рассмотреть в обычный микроскоп. Для изучения вирусов используют электронные микроскопы, поэтому первое фото удалось сделать только в 1934 году.

Если увеличить вирус до размера ладони, то бактерия станет человеку по пояс, а толщина волоса вырастет до 50 метров.

Некоторые вирусы приспособились паразитировать на бактериях — их называют «бактериофаги» или просто «фаги». Это самый многочисленный вид: их примерно столько же, сколько самих бактерий. Фаги крайне важны для экосистемы — они сдерживают рост популяции бактерий. Фаги иногда применяют в медицине как замену антибиотикам, например для борьбы с кишечными инфекциями и дизентерией. Такие вирусы атакуют только бактерии и не вредят другим клеткам. Почему?

Дело в том, что все вирусы — специалисты узкого профиля. Каждый из них может атаковать только один вид клеток: вирус гепатита проникает исключительно в клетки печени, корь размножается в слизистых, а ВИЧ разрушает лейкоциты.

Это свойство вирусов называется избирательностью. Более того, у разных животных клетки, которые выполняют схожие функции, заметно отличаются — поэтому ВИЧ не грозит собакам и кошкам, а возбудитель болезни Каре (в народе её называют «собачьей чумкой») совершенно безопасен для человека. Поэтому ни у одной из десяти кошек Фредди Меркьюри не было проблем с иммунитетом.

Крайне редкие удачные мутации вирусов иногда всё же позволяют паразиту найти нового хозяина. В 2002-м вирус, ранее поражавший только клетки азиатских цивет, научился поражать лёгкие человека. Это стало началом эпидемии атипичной пневмонии.

Похожая ситуация сложилась и с эпидемией в Ухане. Судя по геному, новый вирус перешёл к человеку от летучих мышей.

Такие переходы опасны тем, что организм сталкивается с новым типом вируса и не сразу способен быстро выработать подходящий механизм противодействия.

Зачем корона вирусу

Избирательность вирусов во многом связана с механизмом проникновения в клетки хозяина.

Например коронавирусы — а это четыре десятка возбудителей разных заболеваний, от легких простуд и ОРВИ до птичьего гриппа и атипичной пневмонии — получили своё название из-за отростков белковой оболочки.

Торчащие во все стороны шипы имитируют питательные вещества, необходимые для жизни клеток. Обманутые клетки сами притягивают к себе вирус. Корона помогает вирусу спрятаться и от иммунной системы. Поэтому коронавирусы отличаются высокой заразностью и широким распространением: их следы можно найти у 80% людей.

Форма шипов напомнила учёным ореол вокруг Солнца — корону. За это сходство всё семейство коронавирусов и получило своё название.

Как передаётся вирус

Вне организма-хозяина коронавирусы живут сравнительно недолго. Кислород окисляет белковую оболочку, «корона» распадается и вирус теряет способность проникать внутрь клеток. В воде коронавирусы могут оставаться опасными до 9 суток; в каплях, образовавшихся при чихании и кашле гораздо меньше — всего 8-9 часов.

Когда больной чихает, мелкие капли разлетаются на 2-3 метра и оседают на предметы вокруг человека. Другие люди могут прикоснуться к таким предметам, а затем — к своему носу, рту или потереть глаза. Так вирус может попасть на слизистые и проникнуть в организм.

Заразиться коронавирусами можно и вдохнув мелкие капли, которые висят в воздухе. Поэтому эксперты Всемирной Организации Здравоохранения рекомендуют не подходить к чихающим людям ближе чем на метр. Тяжёлые капли быстро оседают — такой способ заражения менее вероятен, чем предыдущий.

Заказывать бананы на AliExpress безопасно, но от туристических поездок в Поднебесную пока нужно отказаться.

Хорошие новости, что коронавирусы практически не передаются через укусы насекомых, слюну домашних животных и через фекалии. Но всё равно, не забывайте мыть руки после посещения туалета, там хватает других опасных инфекций.

Как защититься от коронавируса

Главная рекомендация экспертов ВОЗ — следить за чистотой рук. Именно с рук вирус чаще всего попадает на слизистые человека, когда вы прикасаетесь к глазам, губам или носу. Поэтому следует как можно чаще тщательно с мылом мыть руки или обрабатывать их спиртосодержащими антисептическими растворами. Примерно за полминуты спиртовой раствор разрушает белковую оболочку коронавируса.

В закрытых помещениях необходимо тщательно следить за качеством воздуха. Регулярно проветривайте комнаты — это уменьшит количество висящих в воздухе капель. Сухой воздух «вытягивает» влагу из слизистых, и они хуже справляются с заразой. Поэтому увлажните воздух до 40-60%: заведите большой аквариум, ежедневно мойте полы и вытирайте пыль мокрой тряпкой или используйте специальный увлажнитель воздуха.

Вопреки слухам, вирус слабо передаётся через заражённые деньги — банкноты и монеты. Но такая вероятность остаётся, поэтому если работаете с деньгами, почаще мойте руки, а по возможности — используйте бесконтактные банковские карты.

Плохая новость ждёт гурманов. Эксперты ВОЗ крайне не рекомендуют есть сырые мясо и рыбу. На время эпидемии придётся забыть о суши, сашими, карпаччо и тартаре.

Источником заражения может стать экран вашего смартфона — сенсорные панели служат отличным инкубатором бактерий и вирусов. Поэтому регулярно протирайте телефон спиртовыми салфетками. Не доставайте смартфон в транспорте и общественных местах, если нужно позвонить — используйте беспроводную гарнитуру. В офисе телефон лучше спрятать в чехол — это защитит экран от чихающих коллег.

Маски

Отдельно стоит рассказать об использовании защитных масок. Мнения об их эффективности диаметрально противоположные. Давайте разберёмся.

Первой научной публикацией об эффективности масок b респираторов в условиях эпидемии коронавируса стало исследование, опубликованное в «Ланцете» ещё в 2002 году.

Авторы пришли к выводу, что хоть какую-то защиту от атипичной пневмонии могут обеспечить только четырёхслойные хирургические маски и респираторы класса N95. Они снижали вероятность заражения от слюны, разлетающейся при чихании больных людей.

В России официально найти респираторы N95 крайне сложно. Это чисто американский стандарт. Средства защиты, сертифицированные в нашей стране, имеют иную маркировку, по европейским стандартам. Поэтому аналогами защиты N95 — это классы FFP2 и FFP3. Первые отфильтруют до 92% аэрозольных капель, вторые — до 95%. Респираторы легко отличить по цвету: у FFP2 синие ремешки или клапаны, а у FFP3 — красные.

Эффективность масок крайне зависит от времени использования. Не стоит носить одну маску больше 2,5-3 часов, иначе из средства защиты она превратится в угрозу вашему здоровью. Внутри маски скопится тёплый конденсат — идеальная среда для транспортировки вируса.

В то же время, маски и респираторы совсем не защищают глаза. Поэтому если вы используете такую маску, не забудьте надеть очки.

Тонкие двух- и трёхслойные маски не оказывают статистического влияния на риск заразиться вирусом. Зато их стоит применять, чтобы ограничить распространение инфекции. Такие маски следует носить уже заболевшим людям, чтобы ограничить «разлёт» вируса при чихании и кашле.

Об индивидуальных средствах защиты мы рассказали в отдельной статье: чем маски отличаются от респираторов. В ней собрали требования ГОСТов и результаты клинических испытаний.

С фильтрацией аэрозольных смесей эффективно справляются фильтры HEPA. Обычно они применяются в системах кондиционирования воздуха и пылесосах — для захвата мелких аллергенов. В последнее время, такие фильтры появились и в средствах индивидуальной защиты.

Что делать не стоит

Не стоит принимать спиртосодержащие растворы внутрь. Алкоголь создаёт лишнюю нагрузку на печень и снижает общий иммунитет.

Когда чихаете, не закрывайте рот ладонью. Капли останутся на коже и появится риск передать инфекцию другим людям. Прикройтесь платком или бумажной салфеткой. Если их нет под рукой, чихните в сгиб локтя. В любом случае, после чихания не поленитесь продезинфицировать руки.

Если хотите сдержать чихание, потрите переносицу или зажмите верхнюю губу двумя пальцами. Многим помогает — попробуйте!

Если вам удалось сдержать чихание, постарайтесь высморкаться поскорее. Чихание — это защитная реакция организма, поэтому помогите своему телу избавится от лишних раздражителей.

Не паникуйте!

Ознакомьтесь с официальными рекомендациями Всемирной Организации Здравоохранения и постарайтесь вести максимально здоровый образ жизни. Меньше бывайте в многолюдных местах — общественном транспорте, торговых центрах, музеях и кинотеатрах; чаще на свежем воздухе — в парках и на природе.

Эпидемия китайского коронавируса далеко не первая и точно не последняя вспышка в истории человечества. Пережили птичий и свиной грипп, справимся и с уханьским сюрпризом.

в чем разница и что опаснее? Вирусные инфекции и человек

Бактерии. Что это, как выглядят? Бактерии и человек

Бактерия – это одноклеточный, хотя и сложный, живой микроорганизм, микроб. Бактерии могут жить самостоятельно, внутри или вне человеческого тела. Вокруг нас полным-полно невидимых микробов – в воздухе, земле, воде, на растениях и животных.

Под микроскопом бактерии выглядят как сферы, палочки или спирали. Они быстро размножаются в благоприятной среде.

Depositphotos

Большинство бактерий безвредны для людей, многие полезны. На нашем теле снаружи и внутри живет множество нужных бактерий, особенно в кишечнике – они играют важнейшую роль в пищеварении.

Лишь менее 1% существующих бактерий вызывают заболевания у человека.

Гонококки – бактерии, вызывающие гонорею (иммунофлюоресцентное изображение). CDC Public He

Гонококки – бактерии, вызывающие гонорею (иммунофлюоресцентное изображение). CDC Public Health Image Library / Wikimedia

Бледная трепонема – бактерии, вызывающие сифилис (увеличено в 400 раз). CDC / Dr. David Cox / Wikimedia

Вирусы – что это, как выглядят? Вирусы и человек

Вирусы в тысячи раз мельче бактерий. Даже самый крупный вирус меньше самой мелкой бактерии.

В отличие от бактерий, они не видны под обычным световым микроскопом – только под электронным.

Вирус не является клеточным организмом и, по сути, не относится к живым существам. Это паразит из скопления органических молекул, который не способен существовать без хозяина. Только прикрепившись к чужой живой клетке, вирус может воспроизводиться и проявляет свойства живой материи.

Depositphotos

Вирусы можно было бы сравнить скорее с крошечными киборгами, чем с живыми организмами. У них множество форм и структур: одни похожи на сферы с шипами (коронавирусы), другие – на хлопья попкорна, третьи – на пауков или даже на причудливые луноходы.

В отличие от бактерий, большинство вирусов являются болезнетворными для человека, животных и растений. Некоторые вирусы поражают бактерии – они называются бактериофагами.

Структура типичного вируса-бактериофага (художественное изображение). Adenosine / Wikimedia

Все вирусы имеют защитную белковую оболочку и сердцевину из генетического материала, представленного рибонуклеиновой кислотой – РНК (большинство) или дезоксирибонуклеиновой кислотой – ДНК.

Чтобы размножиться, вирус в большинстве случаев «перепрограммирует» клетку на производство вирусов, пока та не отмирает.

Los Alamos National Laboratory» data-cke-saved-src=»https://img.anews.com/media/gallery/126616641/820903123.jpg» src=»https://img.anews.com/media/gallery/126616641/820903123.jpg» data-width=»410″ data-height=»400″ data-width=»410″ data-height=»400″ />

Вирусы, особенно РНК-содержащие, способны быстро мутировать, так что потенциальные носители оказываются беззащитны перед новыми видами. Именно поэтому каждый год производится новая вакцина против вирусов гриппа.

Бактериальные и вирусные инфекции. Как отличить и чем лечить?

Примеры бактериальных инфекций: коклюш, стрептококковый фарингит, туберкулез, холера, сифилис.

Против бактериальных инфекций помогают антибиотики. Но вместе с плохими они уничтожают и хорошие бактерии, поэтому после курса антибиотиков принимают пробиотики, чтобы восстановить микрофлору. Крайне важно грамотное применение антибиотиков по назначению врача.

Примеры вирусных инфекций: ОРВИ и грипп, корь, ветрянка, полиомиелит, герпес, гепатит A, B и C, вирус папилломы человека (ВПЧ), а также ВИЧ / СПИД.

Большинство антибиотиков бесполезныпротив вирусов. С обычными сезонными вирусными инфекциями иммунная система, по идее, справляется сама, причем организм после этого получает пожизненный иммунитет к данному конкретному виду вируса.

В других случаях требуется либо вакцинация, чтобы не дать себе заразиться, либо противовирусные препараты, которые блокируют развитие инфекции.

Проблема в том, что многие болезни и симптомы могут быть вызваны как бактериями, так и вирусами.

Общие симптомы бактериальных и вирусных инфекций:

• кашель, чихание;

• лихорадка;

• воспаление;

• рвота, диарея;

• спазмы;

• упадок сил.

На вопрос «Как отличить бактериальную инфекцию от вирусной?» редакция «АиФ» ответила так:

«Если в течение 3–5 дней симптомы исчезают, то, скорее всего, произошло заражение вирусной инфекцией. Если же через неделю вам стало ещё хуже, то ваш организм, вероятно, поразило бактериальное заболевание. При этом диагноз должен поставить врач, так как в ряде случаев болезнь может сочетать как вирусные, так и бактериальные возбудители».

Самодиагностика – это плохо еще и потому, что одна инфекция может наложиться на другую, что приведет к более серьезным затяжным проблемам.

Фильмы про вирусы

«Вирус», Япония, 1980

«Эпидемия», США, 1995

«12 обезьян», США, 1995

«28 дней спустя» , Великобритания, 2002

«28 недель спустя» (сиквел), Великобритания, Испания, 2007

«Обитель зла», международный, 2002-2017

«Я – легенда», США, 2007

«Заражение», США, 2011

«Война миров Z», США, 2013

Новости о коронавирусе читайте в нашем специальном разделе.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), структура (стилизованное изображение). Los Alamos National Laboratory

Вирусы, особенно РНК-содержащие, способны быстро мутировать, так что потенциальные носители оказываются беззащитны перед новыми видами. Именно поэтому каждый год производится новая вакцина против вирусов гриппа.

Бактериальные и вирусные инфекции. Как отличить и чем лечить?

Примеры бактериальных инфекций: коклюш, стрептококковый фарингит, туберкулез, холера, сифилис.

Против бактериальных инфекций помогают антибиотики. Но вместе с плохими они уничтожают и хорошие бактерии, поэтому после курса антибиотиков принимают пробиотики, чтобы восстановить микрофлору. Крайне важно грамотное применение антибиотиков по назначению врача.

Примеры вирусных инфекций: ОРВИ и грипп, корь, ветрянка, полиомиелит, герпес, гепатит A, B и C, вирус папилломы человека (ВПЧ), а также ВИЧ / СПИД.

Большинство антибиотиков бесполезны против вирусов. С обычными сезонными вирусными инфекциями иммунная система, по идее, справляется сама, причем организм после этого получает пожизненный иммунитет к данному конкретному виду вируса.

В других случаях требуется либо вакцинация, чтобы не дать себе заразиться, либо противовирусные препараты, которые блокируют развитие инфекции.

Проблема в том, что многие болезни и симптомы могут быть вызваны как бактериями, так и вирусами.

Общие симптомы бактериальных и вирусных инфекций:

кашель, чихание;

лихорадка;

воспаление;

рвота, диарея;

спазмы;

упадок сил.

На вопрос «Как отличить бактериальную инфекцию от вирусной?» редакция «АиФ» ответила так:

«Если в течение 3–5 дней симптомы исчезают, то, скорее всего, произошло заражение вирусной инфекцией. Если же через неделю вам стало ещё хуже, то ваш организм, вероятно, поразило бактериальное заболевание. При этом диагноз должен поставить врач, так как в ряде случаев болезнь может сочетать как вирусные, так и бактериальные возбудители».

Самодиагностика – это плохо еще и потому, что одна инфекция может наложиться на другую, что приведет к более серьезным затяжным проблемам.

Фильмы про вирусы

«Вирус», Япония, 1980

«Эпидемия», США, 1995

«12 обезьян», США, 1995

«28 дней спустя» , Великобритания, 2002

«28 недель спустя» (сиквел), Великобритания, Испания, 2007

«Обитель зла», международный, 2002-2017

«Я – легенда», США, 2007

«Заражение», США, 2011

«Война миров Z», США, 2013

Новости о коронавирусе читайте в нашем специальном разделе.

Вирусы и бактерии – великое противостояние

: 26 Окт 2016 , Бактериофаги: враги наших врагов , том 70,
№4

Создание современной технологии геномного редактирования, которая уже с успехом применяется на разных животных, растениях, грибах и бактериях, базируется на исследованиях бактериальных систем CRISPR-Cas. Изначально предполагалось, что они участвуют в ликвидации повреждений бактериальной ДНК, но в 2007 г. стало ясно, что истинное предназначение этих систем – борьба с вирусами бактерий, бактериофагами. Всего за девять лет наука проделала гигантский путь от раскрытия механизма бактериального иммунитета до редактирования геномов людей – в настоящее время уже проводятся первые эксперименты по редактированию ДНК человеческих эмбрионов. У бактерий имеются и другие «иммунные» механизмы, изучение которых, возможно, создаст предпосылки для новых прорывов в биомедицине

Бактериофаги – это вирусы, которые поражают только бактерий. В ходе инфекции они влияют на все процессы жизнедеятельности бактериальной клетки, фактически превращая ее в фабрику по производству вирусного потомства. В конце концов клетка разрушается, а вновь образованные вирусные частицы выходят наружу и могут заражать новые бактерии.

Несмотря на огромное число и разнообразие природных фагов, встречаемся мы с ними редко. Однако бывают ситуации, когда деятельность этих вирусов не остается незамеченной. Например, на предприятиях, где производят сыры, йогурты и другие молочно-кислые продукты, часто приходится сталкиваться с вирусной атакой на бактерии, сбраживающие молоко. В большинстве таких случаев фаговая инфекция распространяется молниеносно, и полезные бактерии гибнут, что приводит к значительным экономическим потерям (Neve et al., 1994).

Именно благодаря прикладным исследованиям в интересах молочной промышленности, направленным на получение устойчивых к бактериофагам штаммов молочно-кислых бактерий, был открыт ряд механизмов, с помощью которых бактерии избегают инфекции. Параллельно были изу­чены способы, с помощью которых вирусы, в свою очередь, преодолевают бактериальные системы защиты (Moineau et al., 1993).

Кто защищен – тот вооружен

На сегодня известно пять основных, весьма хитроумных механизмов защиты, которые бактерии выработали в непрестанной борьбе с вирусами: изменение рецептора на поверхности клетки; исключение суперинфекции; системы абортивной инфекции; системы рестрикции-модификации и, наконец, системы CRISPR-Cas.

В ходе эволюции происходила и сейчас происходит селекция бактерий, способных избежать гибели при инфицировании вирусами, что, в свою очередь, служит стимулом для бактериофагов совершенствовать свои агрессивные стратегии. Эта «гонка вооружений», длящаяся несколько миллиардов лет, т. е. ровно столько, сколько существуют сами бактерии и их враги, породила целый ряд изощренных механизмов защиты и нападения

Вирусная атака начинается с прикрепления фага к специфическому рецептору на поверхности бактериальной клетки, но при потере рецептора или изменении в его структуре связывания вируса не происходит. Бактерии могут менять рецепторы в зависимости от окружающих условий, таких как плотность и разнообразие микроорганизмов в среде, а также доступность питательных веществ (Bikard et al., 2012). Любопытный пример — ​бактерии вида Vibrio anguillarum, которые способны формировать биопленку, т. е. плотный слой клеток, прикрепленный к какой-либо поверхности. У этой бактерии имеется своего рода «чувство кворума», за счет чего при увеличении плотности клеток у них понижается выработка рецептора, с которым может связываться вирус. В результате биопленка становится почти полностью устойчивой к заражению (Tan et al., 2015).

Однако потеря рецепторов не всегда выгодна для бактерии, поскольку они выполняют разнообразные важные функции, например, транспорт питательных веществ или формирование межклеточных контактов (Lopez-Pascua et al., 2008). В результате для каждой пары «бактерия-бактериофаг» в ходе эволюции находится оптимальное решение, обеспечивающее приемлемый уровень защиты при сохранении возможности роста бактерий в различных условиях среды.

Следующий защитный механизм – исключение супер­инфекции. Для бактериофагов известны два основных пути инфекции: литический, приводящий к быстрой гибели зараженной бактерии с высвобождением вирусного потомства, и затяжной лизогенный путь, когда наследственный материал вируса находится внутри генома бактерии, удваивается только с хозяйской ДНК, не причиняя клетке вреда. Когда клетка находится в состоянии лизогенной инфекции, то, с точки зрения «домашнего» вируса (профага), ее заражение другим вирусом нежелательно.

Действительно, многие вирусы, встроившие свою ДНК в геном клетки, ограничивают вновь проникшего в клетку бактериофага («суперинфекцию») посредством специальных белков-репрессоров, не позволяющих генам «пришельца» работать (Calendar, 2006). А некоторые фаги даже препятствуют другим вирусным частицам проникнуть в инфицированную ими клетку, воздействуя на ее рецепторы. В результате бактерии – носительницы вируса имеют очевидное преимущество по сравнению с незараженными собратьями.

В 1978 г. за открытие ферментов рестриктаз швейцарский генетик В. Арбер и американские микробиологи Д. Натанс и Г. Смит были удостоены Нобелевской премии. Изучение систем рестрикции-модификации привело к созданию технологии молекулярного клонирования, которая широко применяется во всем мире. С помощью рестриктаз можно «вырезать» гены из генома одного организма и вставить в геном другого, получив химерную рекомбинантную ДНК, не существующую в природе. Различные вариации этого подхода используются учеными для изолирования отдельных генов и их дальнейшего изучения. Кроме того, он широко применяется в фармацевтике, например, для наработки инсулина или терапевтических антител: все лекарства такого рода созданы с помощью молекулярного клонирования, т. е. являются продуктом генной модификации

Во время инфекции все ресурсы бактериальной клетки направлены на производство новых вирусных частиц. Если рядом с такой клеткой будут находиться другие уязвимые бактерии, то инфекция быстро распространится и приведет к гибели большинства из них. Однако для таких случаев у бактерии имеются так называемые системы абортивной инфекции, которые приводят ее к запрограммированной гибели. Конечно, этот «альтруистичный» механизм не спасет саму зараженную клетку, но остановит распространение вирусной инфекции, что выгодно для всей популяции. Бактериальные системы абортивной инфекции очень разнообразны, но детали их функционирования пока изучены недостаточно.

К средствам противовирусной защиты бактерий относятся и системы рестрикции-модификации, в которые входят гены, кодирующие два белка-фермента – рестриктазу и метилазу. Рестриктаза узнает определенные последовательности ДНК длиной 4—6 нуклеотидов и вносит в них двуцепочечные разрывы. Метилаза, напротив, ковалентно модифицирует эти последовательности, добавляя к отдельным нуклеотидным основаниям метильные группы, что предотвращает их узнавание рестриктазой.

В ДНК бактерии, содержащей такую систему, все сайты модифицированы. И если бактерия заражается вирусом, ДНК которого не содержит подобной модификации, рестриктаза защитит от инфекции, разрушив вирусную ДНК. Многие вирусы «борются» с системами рестрикции-модификации, не используя в своих геномах последовательности, узнаваемые рестриктазой, – очевидно, что вирусные варианты с другой стратегией просто не оставили потомства.

Последней и в настоящее время самой интересной системой бактериального иммунитета является система CRISPR-Cas, с помощью которой бактерии способны «записывать» в собственный геном и передавать потомству информацию о фагах, с которыми они сталкивались в течение жизни. Наличие таких «воспоминаний» позволяет распознавать ДНК фага и эффективней противостоять ему при повторных инфекциях. В настоящее время к системам CRISPR-Cas приковано пристальное внимание, так как они стали основой революционной технологии редактирования геномов, которая в будущем, возможно, позволит лечить генетические заболевания и создавать новые породы и сорта сельскохозяйственных животных и растений.

Врага нужно знать в лицо

Системы CRISPR-Cas являются уникальным примером адаптивного иммунитета бактерий. При проникновении в клетку ДНК фага специальные белки Cas встраивают фрагменты вирусной ДНК длиной 25—40 нуклеотидов в определенный участок генома бактерии (Barrangou et al., 2007). Такие фрагменты называются спейсерами (от англ. spacer – промежуток), участок, где происходит встраивание, – CRISPR-кассета (от англ. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), а сам процесс приобретения спейсеров – ​адаптацией.

Чтобы использовать спейсеры в борьбе с фаговой инфекцией, в клетке должен происходить еще один процесс, управляемый белками Cas, названный интерференцией. Суть его в том, что в ходе транскрипции CRISPR-кассеты образуется длинная молекула РНК, которая разрезается белками Cas на короткие фрагменты – защитные криспрРНК (крРНК), каждая из которых содержит один спейсер. Белки Cas вместе с молекулой крРНК образуют эффекторный комплекс, который сканирует всю ДНК клетки на наличие последовательностей, идентичных спейсеру (протоспейсеров). Найденные протоспейсеры расщепляются белками Cas (Westra et al., 2012; Jinek et al., 2012).

Системы CRISPR-Cas обнаружены у большинства прокариот – бактерий и архей. Хотя общий принцип действия всех известных систем CRISPR-Cas одинаков, механизмы их работы могут существенно отличаться в деталях. Наибольшие различия проявляются в строе­нии и функционировании эффекторного комплекса, в связи с чем системы CRISPR-Cas делят на несколько типов. На сегодняшний день описаны шесть типов таких неродственных друг другу систем (Makarova et al., 2015; Shmakov et al., 2015).

Наиболее изученной является система CRISPR-Cas I типа, которой обладает излюбленный объект молекулярно-биологических исследований – бактерия кишечная палочка (Esсherichia coli). Эффекторный комплекс в этой системе состоит из нескольких небольших белков Cas, каждый из которых отвечает за разные функции: разрезание длинной некодирующей CRISPR РНК, связывание коротких крРНК, поиск, а затем разрезание ДНК-мишени.

В системах II типа эффекторный комплекс образован единственным большим белком Cas9, который в одиночку справляется со всеми задачами. Именно простота и относительная компактность таких систем послужили основой для разработки технологии редактирования ДНК. Согласно этому методу, в клетки эукариот (например, человека) доставляют бактериальный белок Сas9 и крРНК, которую называют гидовой (гРНК). Вместо спейсера вирусного происхождения такая гРНК содержит целевую последовательность, соответствующую интересному для исследователя участку генома, например, где есть мутация, вызывающая какую-то болезнь. Получить же гРНК «на любой вкус» совсем несложно.

Эффекторный комплекс Cas9-гРНК вносит двуцепочечный разрыв в последовательность ДНК, точно соответствующую «гидовой» РНК. Если вместе с Cas9 и гРНК внести в клетку и последовательность ДНК, не содержащую мутацию, то место разрыва будет восстановлено по матрице «правильной» копии! Таким образом, используя разные гРНК, можно исправлять нежелательные мутации или вводить направленные изменения в гены-мишени. Высокая точность программируемого узнавания мишеней комплексом Cas9-гРНК и простота метода привели к лавинообразному росту работ по редактированию геномов клеток животных и растений (Jiang & Marraffini, 2015).

Гонка вооружений

В ходе эволюции бактерии и бактериофаги выработали ряд приспособлений, которые должны обеспечить каждому из участников «гонки вооружений» преимущество в борьбе с противником или возможность уклониться от его атаки.

Бактериофаги, как факторы среды, вызывают направленные изменения в геноме бактерий, которые наследуются и дают бактериям явное преимущество, спасая от повторных инфекций. Поэтому системы CRISPR-Cas можно считать примером ламарковской эволюции, при которой происходит наследование благоприобретенных признаков (Koonin et al., 2009)

Что касается систем CRISPR-Cas, то если фаг обзаведется мутацией в протоспейсере, эффективность его узнавания эффекторным комплексом снижается, и фаг получает возможность заразить клетку. Но и бактерия не оставит без внимания такую попытку ускользнуть от CRISPR-Cas: в качестве ответной реакции она начинает с резко возросшей эффективностью приобретать новые дополнительные спейсеры из ДНК уже «знакомого» фага, пусть и мутировавшего. Такое явление, названное праймированной адаптацией, многократно повышает эффективность защитного действия систем CRISPR-Cas (Datsenko et al., 2012).

Некоторые бактериофаги реагируют на наличие в бактериальной клетке систем CRISPR-Cas выработкой особых анти CRISPR-белков, способных связываться с белками Cas и блокировать их функции (Bondy-Denomy et al., 2015). Еще одно ухищрение — обмен участков генома вируса, на которые нацелена система CRISPR-Cas, на участки геномов родственных вирусов, отличающихся по составу нуклеотидной последовательности (Paez-Espino et al., 2015).

Результаты работ нашей лаборатории свидетельствуют, что зараженные клетки на самом деле погибают даже при наличии защиты CRISPR-Cas, но при этом они ограничивают численность вирусного потомства. Поэтому CRISPR-Cas правильнее относить к системам абортивной инфекции, а не к «настоящим» иммунным системам.

Благодаря постоянному совершенствованию биоинформатических алгоритмов поиска, а также включению в анализ все большего количества прокариотических геномов, открытие новых типов CRISPR-Cas систем является делом недалекого будущего. Предстоит также выяснить и детальные механизмы работы многих недавно открытых систем. Так, в статье, опубликованной в 2016 г. в журнале Science и посвященной анализу системы CRISPR-Cas VI типа, описан белок С2с2, образующий эффекторный комплекс с крРНК, который нацелен на деградацию не ДНК, а РНК (Abudayyeh et al., 2016). В будущем такое необычное свойство может быть использовано в медицине для регулирования активности генов путем изменения количества кодируемых ими РНК.

Изучение стратегий борьбы бактерий с бактериофагами, несмотря на свою кажущуюся фундаментальность и отвлеченность от задач практической медицины, принесло неоценимую пользу человечеству. Примерами этого могут служить методы молекулярного клонирования и редактирования геномов – направленного внесения или удаления мутаций и изменения уровня транскрипции определенных генов.

Благодаря быстрому развитию методов молекулярной биологии всего лишь через несколько лет после открытия механизма действия систем CRISPR-Cas была создана работающая технология геномного редактирования, способная бороться с болезнями, ранее считавшимися неизлечимыми. Доступность и простота этой технологии позволяют рассматривать ее как основу для медицины, ветеринарии, сельского хозяйства и биотехнологий будущего, которые будут базироваться на направленных и безопасных генных модификациях.

Нет никаких сомнений, что дальнейшее изучение взаимодействия бактерий и их вирусов может открыть перед нами такие возможности, о которых мы сейчас даже не подозреваем.

Литература

Abudayyeh O. O., Gootenberg J. S., Konermann S. et al. C 2c2 is a single-component programmable RNA-guided RNA-targeting CRISPR effector // Science. 2016. V. 353: aaf5573.

Barrangou R., Fremaux C., Deveau H. et al. CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes // Science. 2007. V. 315. P. 1709–1712.

Bikard D., Marraffini L. A. Innate and adaptive immunity in bacteria: mechanisms of programmed genetic variation to fight bacteriophages // Curr. Opin. Immunol. 2012. V. 1 P. 15–20.

Bondy-Denomy J., Garcia B., Strum S. et al. Multiple mechanisms for CRISPR-Cas inhibition by anti-CRISPR proteins // Nature. 2015. V. 526. P. 136–139.

Calendar R., Abedon S. T. The Bacteriophages // 2nd Ed., Oxford University Press. 2006.

Datsenko K. A., Pougach K., Tikhonov A. et al. Molecular memory of prior infections activates the CRISPR/Cas adaptive bacterial immunity system // Nat. Commun. 2012. V. 3. P. 945

Jiang W., Marraffini L. A. CRISPR-Cas: New Tools for Genetic Manipulations from Bacterial Immunity Systems // Annu. Rev. Microbiol. 2015. V. 69. P. 209–28.

Jinek M., Chylinski K., Fonfara I., et al. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity // Science. 2012. V. 337. P. 816–821.

Koonin E. V., Wolf Y. I. Is evolution Darwinian or/and Lamarckian? // Biol. Direct. 2009. V. 4. P. 42.

Lopez-Pascua L., Buckling A. Increasing productivity accelerates host-parasite coevolution // J. Evol. Biol. 2008. V. 3. P. 853–860.

Makarova K. S., Wolf Y. I., et al. An updated evolutionary classification of CRISPR-Cas systems // Nat. Rev. Microbiol. 2015. V. 11. P. 722–736.

Moineau, S., Pandian S., Klaenhammer T. R. Restriction/modification systems and restriction endonucleases are more effective on lactococcal bacteriophages that have emerged recently in the dairy industry // Appl. Envir. Microbiol. 1993. V. 59. P. 197–202.

Neve H., Kemper U., et al. Monitoring and characterization of lactococcal bacteriophage in a dairy plant // Kiel. Milckwirtsch. Forschungsber. 1994. V. 46. P. 167–178.

Nuñez J. K., Harrington L. B., et al. Foreign DNA capture during CRISPR-Cas adaptive immunity // Nature. 2015a. V. 527. P. 535–538.

Nuñez J. K., Kranzusch P. J., et al. Cas1-Cas2 complex formation mediates spacer acquisition during CRISPR-Cas adaptive immunity // Nat. Struct. Mol. Biol. 2014. V. 21. P. 528–534.

Nuñez J. K., Lee A. S., Engelman A., Doudna J. A. Integrase-mediated spacer acquisition during CRISPR-Cas adaptive immunity // Nature. 2015b. V. 519. P. 193–198.

Paez-Espino D., Sharon I., et al. CRISPR Immunity Drives Rapid Phage Genome Evolution in Streptococcus thermophilus // MBio. 2015. V. 6: e00262–15.

Shmakov S., Abudayyeh O. O., Makarova K. S., et al. Discovery and Functional Characterization of Diverse Class 2 CRISPR-Cas Systems. // Mol. Cell. 2015. V. 60. P. 385–397

Tan D., Svenningsen S. L., Middelboe M. Quorum sensing determines the choice of antiphage defense strategy in Vibrio anguillarum. // mBio 2015. V. 6: e00627–15.

Westra E. R., van Erp P. B., Künne T., et al. CRISPR immunity relies on the consecutive binding and degradation of negatively supercoiled invader DNA by Cascade and Cas3 // Mol. Cell. 2012. V. 46. P. 595–605.

Работа поддержана грантом РФФИ (№ 16-34-01176)

: 26 Окт 2016 , Бактериофаги: враги наших врагов , том 70,
№4

Ситуация с коронавирусом показала, что у многих нет базовых медицинских знаний — Нидаль Гессум

5 марта 2020. PenzaNews. Вспышка COVID-19 и паника вокруг его быстрого распространения продемонстрировали отсутствие элементарных медицинских знаний у жителей разных стран. Об этом пишет профессор Американского университета в Шардже Нидаль Гессум (Nidhal Guessoum) в своей статье «Вспышка коронавируса указывает на необходимость повышения научной грамотности», опубликованной в ряде зарубежных СМИ.

© Фото из архива ИА «PenzaNews» Купить фотографию

«Власти целого ряда государств предпринимают серьезные, а иногда и беспрецедентные меры [по борьбе с коронавирусом], закрывая на карантин города и отменяя большое количество рейсов и мероприятий. Люди напуганы, и это ведет к быстрому распространению слухов, которые только усугубляют всеобщее замешательство и провоцируют иррациональное поведение. В частности, одним из наиболее опасных тезисов является появившаяся в социальных сетях информация о якобы эффективности употребления некоторых видов семян и применения других «народных способов» для борьбы с COVID-19», — отмечает автор публикации.

В то же время другая часть общества, по его словам, считает эпидемию гораздо менее опасной, чем грипп, и рекомендует просто «переждать бурю», мыслить логически и сохранять спокойствие.

«Все это говорит о необходимости повышения уровня общей научной грамотности граждан. Речь идет о минимальных знаниях, которыми должны обладать все люди в современном мире, где очень важно, а иногда и просто жизненно необходимо понимать разницу между вирусом и бактерией, помнить об опасном уровне радиации, осознавать влияние генных модификаций на организм, разбираться в вопросах витаминизации, иммунизации […] и многих других темах», — поясняет Нидаль Гессум.

«В течение многих лет я проводил кампанию за распространение, пропаганду и исследование научной грамотности в арабском мире. Такая регулярная и обширная работа уже ведется в ряде стран на Западе и других регионах, например, в Малайзии. Тем не менее в арабских государствах подобной практики нет», — добавляет профессор.

На его взгляд, коронавирус буквально обнажил проблему отсутствия у большинства людей базовых медицинских знаний о природе вирусов и бактерий, мерах профилактики и методах лечения.

«Вирус — это биологический агент, который проникает в клетку и размножается внутри нее, производя с очень высокой скоростью многочисленные копии самого себя. Поскольку вирус не размножается сам по себе [вне клетки], его не принято считать живым организмом. Между тем бактерия, напротив, представляет собой одноклеточный организм, который не имеет ядра, но размножается путем расщепления на две идентичные дочерние клетки. Самое главное, что бактерии, проникающие в наши тела и органы, могут быть уничтожены с помощью антибиотиков, которые в свою очередь нельзя использовать против вирусов, реагирующих на противовирусные препараты», — напоминает эксперт.

«Также важно знать, что наш иммунитет, представляющий собой сложную систему клеток и белков, естественным образом борется с чужеродными и опасными инфекциями, будь то бактерии или вирусы. Он отслеживает и записывает информацию о прошлых «захватчиках», чтобы быстро и легко уничтожить их в следующий раз, когда они вторгнутся в наш организм. Именно так выздоровела почти половина людей, которые были заражены коронавирусом, поскольку лекарства, которые можно было бы эффективно использовать против COVID-19, еще не разработаны», — пишет Нидаль Гессум.

Кроме того, по его мнению, людям важно понимать и то, насколько коронавирус отличается от гриппа.

«Они оба поражают нашу дыхательную систему и вызывают схожие симптомы в виде кашля, чихания, головных болей. Однако заболевание гриппом редко бывает настолько серьезным, что требует госпитализации, тогда как коронавирус проявляет себя гораздо сильнее», — указывает автор публикации.

«Главным образом людей сбивают с толку данные о том, что от гриппа ежегодно погибают десятки тысяч человек. Так, в 2018–2019 годах в США в сезон гриппа заболели 35 млн. человек, из которых 490 тыс. были госпитализированы, а 34 тыс. умерли. Если сравнить число госпитализаций и смертей от гриппа с коронавирусом, то последний выглядит как гораздо менее опасное заболевание. Однако соотношение смертности от гриппа к случаям инфицирования очень мало и составляет 0,1%, так же как и число госпитализаций — 1,5%, при этом уровень смертности от COVID-19 составляет около 3%, а уровень госпитализаций с тяжелыми симптомами — от 10 до 20%», — поясняет профессор.

По его словам, число умерших от коронавируса все еще намного ниже по сравнению с гриппом только потому, что новый вирус пока получил относительно небольшое распространение.

«Если вирус начнет передаваться еще более быстро по всему земному шару и станет истинной пандемией, отсутствие у нас доступного и эффективного лечения может привести к катастрофическим последствиям с точки зрения числа летальных исходов, ущерба в сфере экономики и других областях», — подчеркивает эксперт.

На его взгляд, остановить эпидемию можно только следуя эффективным — пусть и простым — правилам.

«Все мы надеемся, что нам удастся сдержать [дальнейшее] распространение COVID-19 и большинство людей либо не заразятся, либо успешно справятся с этим заболеванием с помощью собственной иммунной системы. В этом случае эпидемия замедлится, и кризис стихнет в течение нескольких месяцев. Но чтобы предотвратить распространение вируса, каждый должен соблюдать основные правила гигиены: часто мыть руки с мылом в течение не менее 20 секунд; не трогать глаза, нос и рот немытыми руками; избегать контакта с людьми, имеющими характерные симптомы; проводить уборку и дезинфекцию предметов и поверхностей», — уточняет Нидаль Гессум.

«Возвращаясь к теме научной грамотности в целом и важности данного вопроса в случае с коронавирусом в частности, я призываю экспертов — врачей, биологов и других ученых — уделять больше внимания мерам, которые необходимо предпринять для информирования и просвещения общественности, […] чтобы рассеивать заблуждения. Это не только наша задача как ученых и педагогов, […] но и полностью наша сфера ответственности в такие непростые времена», — резюмирует автор статьи.

31 декабря 2019 года власти Китайской Народной Республики проинформировали Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ) о вспышке неизвестной пневмонии в городе Ухань в центральной части страны (провинция Хубэй).

7 января 2020 года специалисты установили возбудителя болезни — коронавирус 2019-nCoV.

30 января ВОЗ объявила вспышку чрезвычайной ситуацией международного значения, а 11 февраля присвоила официальное название той форме пневмонии, которую вызывает этот вирус — COVID-19 (Coronavirus Disease 2019).

По информации Государственной комиссии здравоохранения КНР, по состоянию на 5 марта зарегистрировано 80 тыс. 565 случаев заболевания. За сутки прирост составил 143 случая, или 0,2%.

Наибольшее количество заболевших зарегистрировано в провинции Хубэй — 67 тыс. 466 человек, или 83,7% от всех случаев. Прирост за сутки — 134 случая.

Большинство случаев заболевания протекает в легкой форме, около 7,4% — в тяжелой. Летальность составляет 3,7%; вне провинции Хубэй — 0,86%.

По данным на 5 марта, общее число заболевших в мире составляет 95 тыс. 375 человек. Прирост за сутки — 2 тыс. 292 случая, или 2,5%. В 79 странах мира вне КНР зарегистрировано 14 тыс. 810 случаев. Прирост — 2 тыс. 149 случаев, или 17%.

За последние сутки впервые случаи заболевания зарегистрированы в Польше, Словении и Венгрии.

Чем отличается вирус от бактерии и что у них общего

Вирусы и бактерии – крошечные объекты, которые можно разглядеть, только используя мощный микроскоп. Вирусы и бактерии можно найти в любой точке нашей планеты, и те, и другие играют важную роль в эволюции. И бактерии, и вирусы способны вызывать заболевания у растений, животных и людей. Чем же они отличаются? Изучив их более досконально, можно сделать вывод, что у них есть кое-что общее, но также очень много отличий.

Некоторые сведения о вирусах

Вирусы – микроскопические объекты, характерной особенностью которых является то, что их жизненный цикл может протекать только внутри живой клетки. Вне живого организма вирусы не подают признаков жизни.

Вирус, который находится вне живой клетки, называют вириоом. Размеры вирионов колеблются в широких пределах – от 15 до 400 нм.

Структура вируса

Просто устроенный вирус состоит из капсида – белковой оболочки, которая защищает генетический материал вируса – его нуклеиновую кислоту (геном). Согласно классификации вирусов, созданной лауреатом Нобелевской премии в области физиологии и медицины Дэвидом Балтимором, существует семь возможных вариантов вирусного генома:

1. Вирусы с двухцепочной ДНК.
2. Вирусы с одноцепочной ДНК.
3. РНК-вирусы, генетический материал которых реплицируется в цитоплазме.
4. Вирусы с одноцепочной РНК положительного знака (РНК(+)).
5. Вирусы с одноцепочной РНК отрицательного знака (РНК(-)).
6. Вирусы с одноцепочной РНК(+), использующие для репликации особый фермент – обратную транскриптазу, которая позволяет синтезировать ДНК на матрице РНК.
7. Вирусы с двухцепочной ДНК, использующие в процессе реализации генетического материала одноцепочную РНК.

То, что РНК способна хранить генетическую информацию – уникальное свойство, присущее только вирусам.

В состав более сложных вирусов входит дополнительная оболочка – суперкапсид. На поверхности суперкапсида часто можно наблюдать шиповатые отростки, сформированные из липо- или гликопротеидов. Эти отростки обладают свойством вызывать агглютинацию (склеивание) эритроцитов при опадании в кровь, связываться с рецепторами на поверхности уязвимой клетки, и, впоследствии, разрушать ее стенки.

Репликация вируса

Попав внутрь клеток и лишившись ненужных защитных оболочек, вирус начинает реализовывать свой генетический материал – синтезировать вирусные белки и реплицировать геном. Вирусный геном может встроиться в хромосому пораженной клетки путем рекомбинации, и тогда при делении клетки геном вируса будет удваиваться. Вирусы растений обладают свойством перемещаться из одной клетки в другую.

Репликация вируса

Общие сведения о бактериях

Бактерии – микроорганизмы, обычно одноклеточные, не имеющие сформированного клеточного ядра. Изучением бактерий занимается особая отрасль микробиологии – бактериология. Размер бактерий может изменяться в широких пределах – от 0,15 до 50 мкм.

Строение бактерии

В любой бактерии всегда есть три структуры:

1. Цитоплазматическая мембрана.
2. Рибосомы – органеллы, необходимые для синтеза белка
3. Нуклеотид, служащий для хранения генетического материала бактерии. Он представлен в виде одной хромосоме – молекуле ДНК.

На поверхности цитоплазматической мембраны присутствует клеточная стенка, а поверх нее часто находится дополнительная капсула. Капсула и клеточная стенка формируют клеточную оболочку. Рибосомы и нуклеотид бактерии находятся в цитоплазме. Цитоплазматическую мембрану вместе с цитоплазмой принято называть протопластом.

У некоторых бактерий есть жгутики, дающие им возможность перемещаться в жидких и вязких средах. У многих на клеточной стенке есть ворсинки, упрощающие, по мнению многих исследователей, процесс прикрепления бактерии к клетке.

Размножение бактерий

Большинство бактерий размножается бинарным делением. Это процесс, в котором из одной исходной клетки образуются две идентичные дочерние клетки. В этом же процессе реплицируется ДНК.

Для некоторых бактерий характерен половой процесс, в результате которого из двух родительских клеток с неидентичным генетическим материалом, образуется дочерняя клетка, с набором генов от обеих исходных клеток. Получившуюся клетку (бактерию) называют рекомбинантом.

Что же общего у вирусов и бактерий?

1. И вирусы, и бактерии можно обнаружить в любой точке Земли, в любой среде обитания.
2. И те, и другие вызывают болезни у людей, животных и растений. Многие из них смертельны.
3. Вирусы и бактерии используются в исследованиях в области микробиологии.
4. Генетический материал вирусов с двухцепочной ДНК и бактерий представлен одинаково.

Основные отличия вирусов от бактерий

1. Размеры. Вирусы примерно в 1000 раз меньше бактерий.
2. Структура. Строение вирусов отличается от строения клеток всех живых организмов, в том числе и бактерий
3. Репликация (размножение). Вирус не реплицируется вне живой клетки, в то время как бактерии могут размножаться в любой среде.
4. Генетический материал. Геном вируса может быть представлен как ДНК, так и РНК, одноцепочной или двухцепочной, в то время как для бактерии характерен геном из двухцепочной ДНК.
5. Прикрепление к клетке. Многие бактерии способны связываться ворсинками на поверхности клеточной стенки с рецепторами клетки. У вирионов эту функцию выполняют шиповатые отростки на поверхности суперкапсида.
6. Вирусы могут поражать бактерии, также, как и любые другие живые клетки, и использовать их для воспроизводства своего генетического материала. В отличии от них, бактерии не могут поражать вирусы.

Человечество недооценивает значение и возможности вирусов — Российская газета

Вспышка коронавируса в Китае встряхнула не только системы здравоохранения всех стран, но и все народонаселение Земли. И не потому, что является самой опасной из всех подобных вспышек, а скорее благодаря информационным технологиям, которые превратили нашу планету в одну большую деревню. Любая новость на одном ее конце тут же прилетает в каждый дом, буквально в каждое ухо. Но на самом деле человечеству пора осознать, какую огромную роль играет микромир в нашей жизни. Об этом «РГ» рассказал заместитель директора ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор Александр Горелов.

Александр Васильевич, чем же коронавирус, который уже получил личное имя COVID-19, отличается от тех, которые вызывали похожие вспышки в Китае в 2002 и 2012 годах?

Александр Горелов: Вспышка 2002 года, так называемый тяжелый острый респираторный синдром (ТОРС) и вспышка 2012 года — ближневосточный респираторный синдром (БВРС) — по масштабам распространения были меньше. Но в 2002-2003 годах заболели 8,5 тысячи человек и 900 из них умерли, то есть летальность была более 10 процентов. А в 2012 году смертность достигала 35 процентов. Поэтому новая вспышка обоснованно вызвала тревогу. По масштабам она больше прежних, хотя на этот раз смертность не выше 2-2,2 процента.

Получается, что коронавирус давно и хорошо знаком специалистам?

Александр Горелов: Да, коронавирусы являются причиной большого количества острых респираторных заболеваний во всем мире. Всего их 40, из них патогенны для человека 6. В основном природным резервуаром этих вирусов являются животные, а «человеческие» штаммы постоянно циркулируют в популяции. Новые респираторные возбудители появляются практически каждый год. Уже в этом столетии были открыты бокавирус, который вызывает до 20 процентов ОРВИ у детей, метапневмовирус, новые вирусы гриппа — свиной калифорнийский и птичий, новые серотипы коронавируса. Наконец, последний вариант, который приобрел способность передаваться не только от животных (возможно, летучих мышей) человеку, но затем и от человека к человеку.

Именно с этим связаны беспрецедентные меры, которые были предприняты и в Китае, и во всем мире на этот раз?

Александр Горелов: Конечно, учитывая то, что это воздушно-капельная инфекция, способная распространиться очень быстро. Реакция мирового сообщества оказалась действительно беспрецедентной. И связана она с открытостью китайцев: первые 30 заболевших были выявлены в конце декабря, а уже 10 января они расшифровали и передали ВОЗ полный геном вируса. Поначалу у многих это вызывало скепсис, но затем десять взрослых и двое детей заболели в Германии, и немецкие ученые подтвердили правильность расшифровки генома. Стало ясно, что на 90 процентов геном нового вируса повторяет тот, который был в 2002-2003 годах. Все это позволило ученым института «Вектор» Роспотребнадзора очень быстро создать тест-системы для диагностики коронавируса и с их помощью выявлять зараженных. 11 февраля было получено регистрационное удостоверение на тест-систему для выявления РНК коронавируса 2019-nCoV методом ПЦР.

Очень быстро! Но ведь по правилам только на регистрацию нового препарата или устройства требуется не менее 180 дней?

Александр Горелов: Острота проблемы была поднята на уровень президента и премьер-министра, а в экстренных ситуациях обычные правила не работают. А наука наша в состоянии это сделать в течение нескольких дней. Вирусология, к счастью, у нас на высоте.

Создание тест-системы облегчило организацию карантинных мер?

Александр Горелов: Да, но не только это. Когда мы впервые столкнулись с опасной вспышкой коронавируса, никто не знал подходов к ней, не знали даже, какими должны быть режимы вентиляции легких, чтобы адекватно обеспечивать кислородную поддержку в тяжелых случаях. Тогда все это и было разработано. Учитывая определенную геномную последовательность, были предложены и препараты, которые позволили в предыдущие два раза погасить инфекцию. В основном они применяются и сейчас.

Получается, что изменчивость у коронавируса не так велика, как, например, у вируса гриппа?

Александр Горелов: Грипп — это суперпатоген из всех респираторных патогенов. Вот с 1 октября в США начался сезонный подъем гриппа, и уже к февралю 250 тысяч американцев заболели и более 9,5 тысячи человек умерли, то есть летальность уже 3,8 процента. А прогнозировали, что за весь сезон летальных случаев будет 12-15 тысяч. Но про грипп мы как бы все знаем, следим за ним, от него есть вакцины. Причем можно привиться бесплатно, но вакцинировался в этом году только 51 процент населения, хотя угроза заболеть несопоставимо более высокая. А вот все новое у нас вызывает обеспокоенность. На самом деле коронавирусная инфекция широко распространена и у нас, но все известные серотипы вызывают у людей либо легкие респираторные инфекции, либо диареи, у животных те же диареи, перитонит у кошек и т.д. Но вот в Китае на пути какого-то вируса, носителями которого являются животные, попались люди, и он приобрел новые свойства. К нашему счастью, у него незначительная контагиозность — не как у того же гриппа, кори или ветрянки, поэтому вторичных очагов по миру очень мало.

Насколько я помню, респираторных инфекций существует более 200. Но мы их практически не боимся, за исключением гриппа. А они могут преподнести сюрпризы?

Александр Горелов: В Москве нет ни одного сезона, когда бы мы не сталкивались с каким-либо из респираторных вирусов. В России ежегодно среди населения до 18 лет регистрируется более 20 миллионов случаев ОРВИ, дети болеют ими по 10-12 раз в год — это официальная статистика. Но, конечно, далеко не при всех бывают такие исходы, как тяжелая атипичная пневмония. Тем не менее, есть и осложнения, и случаи смерти.

Я читала, что иммунитет к коронавирусной инфекции у людей, которые переболели, нестойкий. Что вполне возможно через какое-то время опять заразиться. Это так?

Александр Горелов: Все вирусы постоянно мутируют, им надо выживать. А вне живых клеток вирус не живет долго, он выживает только в организме животного или человека. Наш приобретенный, или адаптированный, иммунитет как раз и формируется с их помощью, вирусы его тренируют.

Значит, надеяться на то, что если переболел и выздоровел, то второй раз тем же вирусом не заразишься, не приходится?

Александр Горелов: Почему же? Если у вас базисный иммунитет нормальный, то встреча и с коронавирусом не закончится для вас печально. Вот и в Китае у некоторых людей инфекция проходит в стертых формах, они никуда не обращаются, хотя, по сути, являются носителями вируса и могут заражать других. Но это классика жанра инфекционного процесса. Мы всегда говорим только о тяжелых и крайне тяжелых случаях.

Судя по всему, наиболее эффективными методами борьбы с коронавирусом стали раннее выявление заболевших и строгий карантин?

Александр Горелов: Я бы назвал еще индивидуальные средства профилактики. Прежде всего маски. Конечно, специальные респираторы были бы идеальным решением, но и обычные маски годятся, только чтобы они плотно прилегали к лицу и чтобы их меняли каждый час-два. И обязательно защитные очки, потому что вирус может попасть в организм и через слизистую глаз. Лучше, если это специальные очки типа маски для плавания, но и обычные могут быть хорошим барьером. Кроме того, побывав в местах скопления людей и вернувшись домой, необходимо тщательно вымыть руки, умыться, промыть нос, как при любой респираторной вспышке. Хотя по прогнозам наших немецких коллег риск встречи с вирусом даже в аэропорту Шереметьево, куда по-прежнему прилетают авиарейсы из КНР, равен 0,005 процента. А в целом для России он и того меньше.

А есть ли смысл принимать какие-то лекарства или витамины для профилактики вируса?

Александр Горелов: Если мы выполняем требования индивидуальной профилактики, то риск и без того снижается. Но будем отдавать себе отчет, что в настоящий момент ни ВОЗ, ни центры по контролю за инфекциями — никто не знает, что с позиции доказательной медицины какое-то одно средство лучше другого. Для этого нужно набрать опыт, статистику. Минздрав РФ утвердил временные рекомендации, но они тоже будут обновляться. Сейчас это все — открытая система.

А как же рекламные советы о том, что в период эпидемии надо «поддерживать иммунитет», принимать различные «индукторы», «адаптогены» и т.п.?

Александр Горелов: Объективных научных данных о том, что они защищают, нет. Если ты здоров, нужно сохранять здоровье. Если заболел, то все средства, которые перечислены в рекомендациях минздрава, являются рецептурными, их должен назначить врач. И это касается не только нынешней ситуации. Когда у нас в 2009-2010 годах появился «свиной» грипп, мы знали, что эффективны два препарата. Но от профилактического их приема отказались, чтобы не формировать у людей резистентность, то есть устойчивость к ним. Чтобы в случае реального заражения человек их принимал и поправился. А если их принимать с профилактической целью, вирусы к ним приспосабливаются, и когда действительно нужно лечить заболевшего, помочь уже нельзя. Эта тактика у нашего здравоохранения с 2010 года абсолютная четкая. Неразумное применение лекарств может только навредить.

В недавнем журнале Nature была статья о том, что в тяжелых случаях коронавирус вызывает аутоиммунную реакцию — этим и объясняется тяжесть состояния?

Александр Горелов: Так работают практически все вирусы. В первые три недели после заражения иммунитет как бы раскручивается, а на четвертой неделе должно наступить торможение. Но если этого не происходит, развивается аутоиммунное заболевание — организм начинает борьбу с самим собой. Подавить этот процесс можно, только воздействуя непосредственно на вирус противовирусным препаратом.

Китайцы высказали гипотезу, что в подобных случаях может быть эффективен один из противомалярийных препаратов, который подавляет иммунитет…

Александр Горелов: Сейчас в Китае испытывают в клинике несколько десятков препаратов в разных сочетаниях и даже такие, которые еще не зарегистрированы. КНР закупает все известные классы противовирусных препаратов, включая и один наш, у которого есть показания для лечения сезонных коронавирусных инфекций. Подействует ли он на этот серотип, они, возможно, выяснят.

А имеет ли смысл бороться с опасными вирусами, которые живут в природе? Например, добиться элиминации, то есть полного уничтожения коронавируса?

Александо Горелов: Это что же, перебить всех летучих мышей?

Ну, не перебить, а вытеснить этот штамм другим, менее опасным?

Александр Горелов: Зачем же нам вмешиваться в природу? Мы можем запустить процесс, который вообще остановить невозможно. Ведь и вирусы, и бактерии были на планете задолго до появления человека, и вирусов больше, чем растений и животных, вместе взятых. Причем вопреки общему мнению, индигенных, то есть полезных, вирусов намного больше, чем патогенных. И в нас с вами живут наши родные вирусы, которые вместе составляют виром человека. А в целом наш микробиом состоит из бактерий, вирусов, простейших и тех, кого мы пока еще не знаем. В совокупности все они обеспечивают нашу защиту. Если «наши» вирусы позволяют чужим проникнуть в нас, тогда и возникает инфекционный процесс. Жить без микроорганизмов невозможно. Я всегда говорю: если вы боитесь микробов, вы ошиблись с планетой, вам на Земле делать нечего. Только микробиота нашего кишечника содержит столько генетической информации, сколько вмещают 10 самых больших компьютеров на планете. Сейчас мы больше говорим о сердечно-сосудистых и онкологических заболеваниях, видим в них основные угрозы. Но ученые посчитали, что к 2050 году главной проблемой человечества станут именно инфекции, вызванные антибиотико-резистентными микробами. И пока мы не поймем, что с инфекциями шутить нельзя, опасность будет только расти.

А причина — в несоблюдении правил гигиены?

Александр Горелов: Конечно! Мы пренебрегаем элементарными правилами, даже руки лишний раз не моем. Вот людям говорят, что превышен эпидемический порог по гриппу, а они едут в супермаркет с грудными детьми закупать продукты. В пространство, где скученность, плохая вентиляция, пыль и наверняка есть больные или носители вирусов! Нам говорят, что грипп будет серьезный, опасный. Что, все мы дружно кинулись прививаться?

Вернемся к коронавирусу — нужно ли создавать вакцину от него?

Александр Горелов: Масштабы заболевания покажут. Пока это не та ситуация, как с гриппом, когда болеет треть населения Земли. В Ухане с населением в 16 миллионов при капельной инфекции на 17 февраля заболело всего 70,5 тысячи человек — это меньше 0,5 процента. Матрица вакцины есть. Но чтобы не просто галочку поставить, вакцина должна быть а) эффективной и б) безопасной. Поэтому нужны опыты на разных животных, проверки на эмбриотоксичность, аллергенность, массу других параметров. Разработка хорошей вакцины требует не менее 3-8 8 месяцев и огромных затрат. Это не значит, что работа не ведется, над созданием вакцины трудятся несколько научных учреждения нашей страны, в том числе два института Роспотребнадзора.

Но если инфекция не будет распространяться, уже к концу февраля интерес к коронавирусной инфекции пропадет. К тому же вакцина — не панацея. Прививки абсолютно необходимы при жизнеугрожающих ситуациях — столбняк неизлечим, бешенство неизлечимо, да та же дифтерия — при вспышке в Москве было 20 тысяч смертей, когда перестали прививать от нее детей. Вот сейчас распространяется корь среди тех, кто не привит или не провел ревакцинацию. А этот возбудитель ничуть не менее опасен коронавируса.

Меры, которые предприняты в связи с коронавирусом в Китае, в других странах, и у нас в том числе, потребовали немалых затрат. Результат их оправдывает?

Александр Горелов: Если их не предприняли бы, последствия были бы намного дороже: весь Китай полыхнул бы, а не только Ухань и вокруг него. Сколько потребовалось бы стационарных коек, лекарственных препаратов и какими были бы последствия для здоровья миллионов людей? К тому же мы еще до конца не знаем, как поведет себя инфекция. Так что все было сделано очень правильно.

Можно ли прогнозировать развитие ситуации?

Александр Горелов: Как видим, периодичность появления новых респираторных вирусов непредсказуема. Сейчас идет скорее информационная эпидемия, чем вирусная. При прошлых вспышках Китай до 90 дней ничего не сообщал, и мировой паники не было. А в этой ситуации открытости после сообщения о 30 случаях началась реальная паника. Но на самом деле это предупреждение всем нам — относиться к своему здоровью более внимательно.

Различий между бактериями и вирусами

Бактерии и вирусы — это микроскопические организмы, которые могут вызывать заболевания у людей. Хотя эти микробы могут иметь некоторые общие характеристики, они также очень разные. Бактерии обычно намного крупнее вирусов, и их можно рассмотреть под световым микроскопом. Вирусы примерно в 1000 раз меньше бактерий и видны под электронным микроскопом. Бактерии — это одноклеточные организмы, которые размножаются бесполым путем независимо от других организмов.Вирусы нуждаются в помощи живой клетки для размножения.

Где они находятся

• Бактерии: Бактерии обитают практически везде, в том числе внутри других организмов, на других организмах и на неорганических поверхностях. Они заражают эукариотические организмы, такие как животные, растения и грибы. Некоторые бактерии считаются экстремофилами и могут выжить в чрезвычайно суровых условиях, например, в гидротермальных источниках, в желудках животных и людей.
• Вирусов: Как и бактерии, вирусы можно найти практически в любой среде.Это патогены, поражающие прокариотические и эукариотические организмы, включая животных, растения, бактерии и архей. Вирусы, заражающие экстремофилов, таких как археи, обладают генетической адаптацией, которая позволяет им выживать в суровых условиях окружающей среды (гидротермальные источники, серные воды и т. Д.). Вирусы могут сохраняться на поверхностях и объектах, которые мы используем каждый день, в течение разного времени (от секунд до лет) в зависимости от типа вируса.

Бактериальная и вирусная структура

• Бактерии: Бактерии — это прокариотические клетки, которые обладают всеми характеристиками живых организмов.Бактериальные клетки содержат органеллы и ДНК, которые погружены в цитоплазму и окружены клеточной стенкой. Эти органеллы выполняют жизненно важные функции, позволяющие бактериям получать энергию из окружающей среды и размножаться.
• Вирусы: Вирусы не считаются клетками, а существуют как частицы нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), заключенные в белковую оболочку. Некоторые вирусы имеют дополнительную мембрану, называемую оболочкой, которая состоит из фосфолипидов и белков, полученных из клеточной мембраны ранее инфицированной клетки-хозяина.Эта оболочка помогает вирусу проникнуть в новую клетку путем слияния с клеточной мембраной и помогает ему выйти за счет почкования. вирусы без оболочки обычно проникают в клетку путем эндоцитоза и выходят путем экзоцитоза или лизиса клеток.
  Также известные как вирионы, вирусные частицы существуют где-то между живыми и неживыми организмами. Хотя они содержат генетический материал, у них нет клеточной стенки или органелл, необходимых для производства энергии и воспроизводства. Вирусы полагаются исключительно на хост для репликации.

Размер и форма

• Бактерии: Бактерии бывают самых разных форм и размеров.Распространенные формы бактериальных клеток включают кокки (сферические), бациллы (палочковидные), спиральные и вибрионы. Бактерии обычно имеют размер от 200 до 1000 нанометров (нанометр составляет 1 миллиардную метра) в диаметре. Самые крупные бактериальные клетки видны невооруженным глазом. Считается, что Thiomargarita namibiensis — крупнейшая в мире бактерия, может достигать 750 000 нанометров (0,75 мм) в диаметре.
• Вирусов: Размер и форма вирусов определяются количеством нуклеиновой кислоты и белков, которые они содержат.Вирусы обычно имеют сферические (многогранные), палочковидные или спиралевидные капсиды. Некоторые вирусы, такие как бактериофаги, имеют сложную форму, которая включает добавление белкового хвоста, прикрепленного к капсиду, с хвостовыми волокнами, отходящими от хвоста. Вирусы намного меньше бактерий. Обычно они имеют размер от 20 до 400 нанометров в диаметре. Самые большие известные вирусы, пандоровирусы, имеют размер около 1000 нанометров или целый микрометр.

Как они размножаются

• Бактерии: Бактерии обычно размножаются бесполым путем с помощью процесса, известного как бинарное деление.В этом процессе одна клетка реплицируется и делится на две идентичные дочерние клетки. В надлежащих условиях бактерии могут расти экспоненциально.
• Вирусов: В отличие от бактерий, вирусы могут размножаться только с помощью клетки-хозяина. Поскольку у вирусов нет органелл, необходимых для воспроизводства вирусных компонентов, они должны использовать органеллы клетки-хозяина для репликации. При репликации вируса вирус вводит в клетку свой генетический материал (ДНК или РНК).Вирусные гены реплицируются и предоставляют инструкции по созданию вирусных компонентов. Как только компоненты собраны и вновь образованные вирусы созревают, они открывают клетку и переходят к заражению других клеток.

Болезни, вызываемые бактериями и вирусами

• Бактерии: Хотя большинство бактерий безвредны, а некоторые даже полезны для человека, другие бактерии способны вызывать болезни. Патогенные бактерии, вызывающие болезнь, вырабатывают токсины, разрушающие клетки.Они могут вызвать пищевое отравление и другие серьезные заболевания, включая менингит, пневмонию и туберкулез. Бактериальные инфекции можно лечить антибиотиками, которые очень эффективны в уничтожении бактерий. Однако из-за чрезмерного использования антибиотиков некоторые бактерии (кишечная палочка и MRSA) приобрели к ним устойчивость. Некоторые из них даже стали известны как супербактерии, поскольку они приобрели устойчивость к нескольким антибиотикам. Вакцины также полезны для предотвращения распространения бактериальных заболеваний. Лучший способ защитить себя от бактерий и других микробов — часто правильно мыть и сушить руки.
• Вирусы: Вирусы — это патогены, вызывающие ряд заболеваний, включая ветряную оспу, грипп, бешенство, болезнь, вызванную вирусом Эбола, болезнь Зика и ВИЧ / СПИД. Вирусы могут вызывать стойкие инфекции, при которых они переходят в спящий режим и могут быть реактивированы позже. Некоторые вирусы могут вызывать изменения в клетках-хозяевах, которые приводят к развитию рака. Эти раковые вирусы, как известно, вызывают такие виды рака, как рак печени, рак шейки матки и лимфома Беркитта. Антибиотики не действуют против вирусов.Лечение вирусных инфекций обычно включает в себя лекарства, которые лечат симптомы инфекции, а не сам вирус. Противовирусные препараты используются для лечения некоторых типов вирусных инфекций. Обычно иммунная система хозяина должна бороться с вирусами. Вакцины также можно использовать для предотвращения вирусных инфекций.

Таблица различий между бактериями и вирусами

О различиях между бактериями и вирусами

Как микробиолога меня часто спрашивают, в чем разница между вирусами и бактериями.

Оба они микробы или микробы?

Можно ли заболеть обоими?

Антибиотики действуют против обоих? (Спойлер: , нет! )

А какие опять поменьше?

Я надеюсь, что смогу ответить на большинство этих вопросов в следующем обзоре.

Если вы хотите освежить память о том, что такое бактерии и как они функционируют, вам следует перейти на страницу «Что такое бактерии». Но давайте узнаем о различиях между бактериями и вирусами.

В чем разница между бактериями и вирусами?

Бактерии считаются живыми организмами, а вирусы — нет.

Исследователи постоянно спорят об этой точке зрения. И я действительно не думаю, что есть правильное или неправильное.

Однако я считаю, что вирусы не должны считаться живыми организмами. В основном это связано со следующими различиями между бактериями и вирусами:

1. Бактерии могут воспроизводиться сами по себе

Бактерии растут сами по себе путем деления клеток .Вирусы нуждаются в клетках-хозяевах для своего производства.

2. Бактерии могут производить энергию

Бактерии могут производить свою собственную энергию путем метаболизма питательных веществ, то есть переваривания пищи. Однако вирусы не могут ничего метаболизировать для получения энергии.

Это также означает, что бактерии производят клеточные компоненты, которые им необходимы, чтобы они могли расти сами. Вирусы забирают всю эту энергию у своего хозяина.

3. Бактерии могут взаимодействовать с окружающей средой

Бактерия чрезвычайно сложна! Они могут разговаривать друг с другом и адаптироваться к среде , импортировать и экспортировать молекулы.Вирусы не могут адаптироваться к окружающей среде на метаболическом уровне.

4. Бактерии имеют сложную клеточную структуру

Бактерии имеют клеточную стенку или двойную клеточную мембрану . Это защищает внутреннее содержимое клетки от окружающей среды.

Оболочка вируса — это оболочка из белков и липидов. Эти липиды поступают из клетки-хозяина, которая изначально продуцировала вирусную частицу.

Визуальные различия между бактериями и вирусами.

5.Бактериальная клетка полна

Бактериальная клетка наполнена белками, рибосомами и всем «материалом», необходимым клетке для роста, деления и производства чего-либо.

Вирус заполнен только геномом, который может быть ДНК или РНК. Часто белки внутри вирусной частицы помогают конденсировать геном, делая его меньше.

6. Хост производит вирусы

Когда бактерия заражает клетку, она по-прежнему работает как организм. Бактерия может взаимодействовать с клеткой-хозяином, метаболизировать, расти и воспроизводиться.

Когда вирус заражает клетку-хозяина, он распадается на отдельные компоненты : белки и геном. Таким образом, самой вирусной частицы больше не существует.

Затем вирус высвобождает свой генетический материал в клетку-хозяин. Затем вирусная ДНК или РНК обманом заставляет клетку-хозяин считывать вирусную ДНК / РНК вместо ДНК-хозяина.

Теперь хозяин думает, что он читает свою собственную ДНК / РНК и производит множество вирусных комплексов. Затем вирусные комплексы собираются в полные вирусные частицы и покидают клетку.

Цикл репликации вируса адаптирован из BioRender.

В любом случае вирус требует, чтобы хост произвел вирус.

Без хоста вирус не может размножаться.

Вот почему в ходе эволюции появились вирусы, которые очень заразны. Таким образом, вирус легко распространяется, и может производиться все больше и больше вируса.

Я постоянно напоминаю, что любой организм всегда хочет выжить.

7. Бактерии могут активно перемещаться

Большинство бактерий могут активно двигаться или плавать вместе со своим жгутиком.Они используют это движение, чтобы активно искать питательные вещества или избегать опасностей.

Напротив, вирусы не имеют такого механизма и требуют ускорения хоста. Это распространение обычно вызывается самим вирусом.

Например, один из таких механизмов — чихание, которое мы делаем только благодаря вирусам. Когда мы чихаем, мы ускоряем вывод вируса из нашего тела. Таким образом, вымывая вирус из нашего тела, он может распространиться на другого хозяина и заразить его.

Вот почему при чихании нужно прикрывать рот!

Основное различие между бактериями и вирусами заключается в том, что бактерии считаются живыми организмами и вирусами не из-за их способности воспроизводиться, расти, метаболизировать и перемещаться.Подробнее о #BacterialWorld @Bacterialworld Нажмите, чтобы твитнуть

8. Не бывает «хороших» вирусов

Еще одно важное различие между бактериями и вирусами состоит в том, что большинству из нас известно бактерий, которые на самом деле помогают нашему организму . Мы можем считать их «хорошими» бактериями.

Никакой вирус на самом деле не является преимуществом для хозяина, поскольку он всегда захватывает оборудование хозяина, чтобы произвести вирусные частицы. И в большинстве случаев это смертельно опасно для клетки-хозяина.

Однако новое исследование только что нашло способ, как вирусы защищают своих хозяев.Об этой новой концепции вы можете прочитать в статье «Возлюби своего хозяина».

9. Антибиотики подавляют бактерии — НИКАКИХ ВИРУСОВ!

Антибиотики действуют только против бактерий !

Это потому, что антибиотики подавляют клеточные функции, которые присутствуют только в бактериальной клетке. Подробнее об этом вы можете прочитать в статье об устойчивости к противомикробным препаратам.

Поскольку вирусные и бактериальные клетки различны, антибиотики не имеют одинаковых мишеней в вирусах.

Вирусные инфекции можно лечить противовирусными препаратами, которые действуют иначе, чем антибиотики.Как правило, противовирусные препараты подавляют определенные этапы цикла репликации вируса. Но это также влияет на цикл репликации хоста, что может быть очень плохо для хоста. Вот почему разработка противовирусных препаратов действительно затруднена.

10. Профилактика инфекций с помощью вакцин

Вирусную инфекцию можно предотвратить только с помощью вакцины . Эти вакцины распознают поверхностные белки в оболочке вируса.

Поскольку поверхность бактерий отличается, вакцина против вируса не работает против бактерии, и наоборот.

11. Бактерии (часто) больше вирусов

Как правило, вирусы намного меньше бактерий. Но, как всегда, бывают исключения. Были обнаружены гигантские вирусы, а также крошечные бактерии примерно того же размера, что и обычный вирус.

Разница между вирусами и бактериями: кто жив?

Хорошо, теперь вам решать, являются ли вирусы живыми организмами или нет. Как вы думаете? Они просто паразиты, похищающие своих хозяев? Или этот подход настолько умен, что мы должны считать их живыми организмами?

Жду ваших мыслей в комментариях!

Можно ли считать вирусы живыми организмами, даже если они не растут, не метаболизируются, не воспроизводятся и не перемещаются? Прочтите правдоподобные ответы на #BacterialWorld @Bacterialworld Щелкните, чтобы твитнуть

бактерий и вирусов: в чем разница?

По сценарию Гарри
17 апреля 2020 в
13:35

Бактерии и вирус Диаграмма Венна

Бактерии против вирусов

Между вирусами и бактериями не так много общего.Они похожи по способу распространения, но биологические и патологические различия довольно велики. Оба они могут вызывать заболевания, но на самом деле бактерии могут быть полезны для здоровья людей и животных, в отличие от вируса, который всегда считается вредным. Лечение бактериальных и вирусных инфекций также различается, поскольку вирусные инфекции нельзя лечить антибиотиками.

Вирусов

Вирус определяется как субмикроскопический инфекционный агент, который имеет молекулу нуклеиновой кислоты в белковой оболочке, которая может размножаться только в живых клетках-хозяевах.Вирусы могут нанести ущерб иммунной системе, особенно когда нет вакцины, как это происходит с вирусом COVID-19.

Характеристики вирусов

• Вирусы проникают в клетки организма и «командуют» клеточным «механизмом», чтобы делать свои копии.
• Вирусы не имеют метаболизма и по вышеуказанным критериям считаются по существу неживыми.
• Антибиотики, как правило, не действуют на вирусы, потому что антибиотики обычно работают, нарушая метаболизм бактерий каким-либо важным образом.
• Необходимо предотвратить прививками, такими как прививка от гриппа, социальное дистанцирование и поддержание чистоты.

Примеры вирусов

• COVID-19 (Коронавирус)
• SARS-CoV (более известный как SARS)
• Вирус Эбола
• ВИЧ
• Ветряная оспа
• Корь
• Вирус гриппа
• Простуда

Бактерии

Бактерии — это микроскопические одноклеточные организмы, которые классифицируются как прокариоты без ядра.Знаете ли вы это или нет, бактерии повсюду вокруг вас и даже внутри вас! Не все бактерии опасны, поскольку бактерии, живущие в кишечнике, помогают вашей пищеварительной системе.

Характеристики бактерий

• Бактерии имеют нормальный метаболизм и основные признаки жизни, т. Е. воспроизводство, производство энергии и т. д.
• Некоторые бактерии действительно полезны для здоровья человека.
• Бактерии в 50–100 раз крупнее большинства вирусов.
• Бактериальные инфекции можно лечить антибиотиками.

Примеры бактерий

• E. coli
• Сальмонелла
• Менингит
• Спирилл
• Микробиота кишечника (хорошая)
• Бифидобактерии
• Лактобациллы

Как распространяются бактерии?

• Тесный контакт, например прикосновения или поцелуи
• Контакт с физическими жидкостями инфицированного человека
• Передача от родителей, например, от матери к ребенку во время родов
• Прикосновение к загрязненным поверхностям с последующим прикосновением к лицу

Сходства между бактериями и вирусами

• И вирусы, и бактерии могут вызывать заболевания.
• Оба могут передаваться при кашле, чихании или контакте с загрязненными поверхностями, животными, предметами или людьми.
• Оба могут лечиться вакцинами.

Как распространяются вирусы и бактерии?

Одно из основных сходств вирусов и бактерий — способы их распространения.

Бактерии и вирусы могут распространяться через:

• Тесный контакт, например прикосновения или поцелуи
• Контакт с физическими жидкостями инфицированного человека
• Передача от родителей, например, от матери к ребенку во время родов
• Прикосновение к загрязненным поверхностям с последующим прикосновением к лицу
• Укус зараженного насекомого
• Потребление зараженных продуктов питания или воды

Предотвращение передачи вирусов и бактерий

Важно знать, как защитить себя и других от бактериальных или вирусных инфекций.Многие из нас могут получить вакцинацию, чтобы помочь нам бороться с этими заболеваниями или иметь сильную иммунную систему. Есть люди, которые не могут бороться с болезнью так легко, например, люди с ослабленным иммунитетом или слишком молоды для вакцинации.

Для предотвращения распространения бактериальных и вирусных инфекций необходимо:

• Вымойте руки водой с мылом
• Регулярно очищайте окружающую среду
• Кашель или чихание в локоть
• Избегайте контакта с больным
• Не касайтесь глаз, носа, рта

Дезинфекция и очистка от вирусов и бактерий

Ultra Pressure Cleaning предлагает услуги по дезинфекции и очистке коммерческих и жилых помещений, чтобы избавить все виды поверхностей от опасных вирусов и бактерий в Южной Флориде.Мы используем раствор гипохлорита натрия, одобренный CDC, NIH и ВОЗ, для уничтожения вирусов, таких как COVID-19 (коронавирус), и обеспечения безопасности нашего сообщества. С внедрением технологии электростатической дезинфекции наша команда может более точно защитить ваш дом и бизнес от вирусов и бактерий.

Свяжитесь с нами, чтобы получить бесплатное предложение сегодня!

В чем разница между бактериальными и вирусными инфекциями?

Бактерии и вирусы — это разные типы микроорганизмов.Не все из них вызывают болезни и болезни, но бактериальные и вирусные патогены могут это сделать.

В этой статье описываются различия между бактериальными и вирусными инфекциями и приводятся примеры каждой из них.

Мы также описываем различные варианты лечения бактериальных и вирусных инфекций и даем советы о том, как предотвратить инфекции в целом.

Бактерии, вирусы и грибки — это разные типы микроорганизмов.

Патогены — это микроорганизмы, которые могут вызывать болезнь или заболевание.

Бактериальные патогены вызывают бактериальные инфекции, тогда как вирусные патогены вызывают вирусные инфекции.

Иногда и бактерии, и вирусы могут вызывать болезнь. Примеры включают пневмонию и менингит.

Бактерии — это живые организмы, в которых всего одна клетка. Есть много разных видов бактерий. Некоторые из них живут внутри человеческого тела и выполняют такие функции, как:

• помощь людям в переваривании пищи
• обеспечение витаминов
• избавление от клеток, которые могут вызвать болезнь

Менее 1% видов бактерий могут вызывать бактериальные инфекции .Такие инфекции возникают, когда бактерии проникают в организм и вторгаются в иммунную систему организма, где они быстро размножаются и производят вредные токсины.

Ниже мы описываем некоторые распространенные типы бактериальной инфекции.

Стрептококковые инфекции

Стрептококк или стрептококк — это группа бактерий. Существует два основных типа: альфа (α) -гемолитические стрептококки и бета (β) -гемолитические стрептококки.

Альфа-гемолитические стрептококки

Альфа-гемолитические стрептококки включают бактериальный вид Streptococcus pneumoniae ( S.pneumoniae ), а также стрептококки группы Viridans.

S. pneumoniae

S. pneumoniae обычно существует на коже и внутри горла. Этот вид бактерий может вызывать незначительные инфекции, такие как инфекции носовых пазух и инфекции среднего уха. К более тяжелым инфекциям относятся:

стрептококки группы Viridans

V Стрептококки группы iridans наиболее часто встречаются во рту, кишечнике и генитальной области. При попадании бактерий в другие части тела могут возникнуть серьезные инфекции.

Инфекция, вызванная стрептококками группы Viridans, которая попадает в кровоток, может инфицировать внутреннюю оболочку сердца. Медицинский термин для этого — эндокардит. Это серьезное заболевание, требующее немедленного лечения.

Бета-гемолитические стрептококки

Существует два типа бета-гемолитических стрептококков: стрептококки группы A и группы B.

Стрептококковая инфекция группы А

Инфекция, вызванная стрептококком группы А или Streptococcus pyogenes , может быть инвазивной или неинвазивной.Инвазивные инфекции — это инфекции, которые передаются в кровоток.

К наиболее распространенным неинвазивным стрептококковым инфекциям группы А относятся:

Инвазивные стрептококковые инфекции группы А встречаются гораздо реже. Они могут привести к следующим состояниям:

Стрептококк группы B

Стрептококк группы B, такой как Streptococcus agalactiae , обычно безвредно живут в пищеварительной системе и женских половых путях.

Стрептококк группы B чаще всего поражает новорожденных. Это потому, что бактерии могут передаваться от матери к плоду в утробе матери.Согласно одной статье, у большинства людей с возрастом вырабатывается естественный иммунитет к стрептококкам группы B.

Новорожденный с инфекцией стрептококка группы B может проявлять следующие признаки и симптомы:

• вялость и отсутствие реакции
• плохое питание
• необычно низкая или высокая температура тела
• необычно низкая или высокая частота сердечных сокращений

без лечения , Стрептококковая инфекция группы B может привести к серьезным заболеваниям, таким как менингит и пневмония.

Стафилококковые инфекции

Существует более 30 видов стафилококковых или стафилококковых бактерий. Большинство инфекций стафилококка вызываются видом Staphylococcus aureus (S. aureus). Эти бактерии обитают на коже или внутри носа и могут проникать в организм через открытую рану.

Бактерии стафилококка могут вызывать различные типы инфекций, в том числе:

Escherichia coli инфекции

Escherichia coli (E. coli) — это тип бактерий, обитающих в кишечнике.По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), большинство видов безвредны. Однако некоторые виды живут в определенных продуктах питания или на них и вызывают пищевое отравление.

CDC указывает следующие источники инфекции E. coli :

• зараженное мясо
• немытые фрукты и овощи
• непастеризованное молоко и соки

Попав в организм, бактерии могут вызвать следующие симптомы:

Вирусы — это крошечные патогены, состоящие из генетического материала.Чтобы размножаться, они должны проникать в клетки живого организма, например человека или животного.

Вирусная инфекция возникает, когда вирус попадает в организм и поражает здоровые клетки. Затем вирус использует механизмы клетки для создания своих копий. Этот процесс может убить, повредить или изменить клетки.

Есть много разных типов вирусных инфекций. Ниже мы приводим несколько примеров.

Коронавирусы

По данным CDC, существует много различных типов коронавирусов.Некоторые из них вызывают незначительные симптомы, похожие на симптомы простуды, а другие могут вызвать серьезные осложнения для здоровья.

Коронавирус 2 тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-2) — это новый тип коронавируса. У людей, подвергшихся воздействию вируса SARS-CoV-2, может развиться новое коронавирусное заболевание (COVID-19).

Коронавирусы распространяются следующими способами:

• путем вдыхания крошечных капелек или аэрозолей при кашле или чихании человека, инфицированного вирусом
• , через прикосновение к предметам, которые вступили в контакт с вирусом, а затем при прикосновении к рот, нос или глаза

Вирусы гриппа

Вирусы гриппа вызывают грипп.CDC указывает, что люди, заболевшие гриппом, будут испытывать такие симптомы, как:

Однако люди с ослабленной иммунной системой могут испытывать серьезные симптомы и потенциально серьезные осложнения гриппа.

По данным CDC, другие люди с риском развития тяжелых осложнений гриппа включают:

• пожилых людей
• маленьких детей
• беременных женщин
• людей с сопутствующими заболеваниями

ВИЧ

ВИЧ атакует организм иммунные клетки, которые обычно помогают бороться с инфекцией.Это делает людей уязвимыми для других инфекций и болезней.

Хотя лекарства от ВИЧ не существует, антиретровирусные препараты помогают держать вирус под контролем. Без такого лечения ВИЧ приводит к СПИДу.

ВИЧ распространяется через жидкости организма, такие как:

• кровь
• сперма
• предсеменная жидкость или жидкость до спермы
• вагинальные жидкости
• ректальные жидкости
• грудное молоко

По данным CDC, в большинстве случаев передача ВИЧ происходит половым путем без использования барьерных контрацептивов или совместного использования игл для инъекций.

Чтобы диагностировать бактериальную или вирусную инфекцию, врач спросит человека об истории болезни и симптомах.

Затем врач может назначить анализы для поиска признаков бактерий или вирусов в крови или моче человека, мазке из горла или носа.

Лечение будет зависеть от того, вызвана ли болезнь вирусом или бактериями.

Антибиотики

Антибиотики — это лекарства, которые либо убивают бактерии, либо затрудняют их размножение.

Разные типы антибиотиков действуют при разных типах бактериальных инфекций. Антибиотики не эффективны против вирусных инфекций.

Антибиотики доступны в следующих формах:

• оральных форм, таких как пилюли, капсулы и жидкости
• ушных капель и глазных капель
• местных форм, таких как кремы, мази и спреи

Если инфекция более серьезный, врач может порекомендовать инъекцию антибиотика, внутривенную инфузию или капельницу.

Противовирусные препараты — это лекарства, затрудняющие размножение вируса. Каждый противовирусный препарат обычно действует на один конкретный вирус или группу вирусов.

В настоящее время не существует одобренных противовирусных препаратов от вируса SARS-CoV-2 (хотя исследования продолжаются) или от вирусных инфекций, вызывающих простуду.

Всем, кто обеспокоен вирусной инфекцией, следует обратиться к врачу.

Лучший способ снизить риск заражения и передачи вируса — это соблюдать правила гигиены, в том числе:

• тщательно мыть руки и часто
• использовать салфетку при кашле или чихании, а затем выбросить ткань
• кашель или чихание в сгиб локтя при отсутствии ткани
• избегание ковыряния ран или мест сдавливания
• мытье и перевязка любых порезов или ран
• избегание совместного использования личных вещей, таких как полотенца, постельное белье и столовые приборы
• никогда совместное использование игл при употреблении инъекционных наркотиков
• Всегда используйте презервативы или другую барьерную контрацепцию при половом акте

Люди также могут защитить себя от некоторых вирусов и бактерий, сделав вакцины.Это профилактические методы лечения, которые подготавливают организм к борьбе с определенными инфекциями в будущем.

Согласно CDC, правительство США рекомендует вакцинировать детей для защиты от следующих заболеваний:

Бактерии и вирусы — это разные типы микроорганизмов. Некоторые бактерии и вирусы могут вызывать инфекции и болезни.

Врачи используют антибиотики для лечения некоторых бактериальных инфекций и противовирусные препараты для лечения некоторых вирусных инфекций.Однако некоторые инфекции неизлечимы.

Лучший способ предотвратить заражение — соблюдать правила гигиены. Вакцины — это эффективный метод предотвращения некоторых вирусов, таких как корь, эпидемический паротит и полиомиелит.

Человек должен посетить своего врача, если подозревает, что у него инфекция. Врач может порекомендовать тесты для проверки наличия бактерий или вирусов в крови или моче человека.

Разница между бактериями и вирусами — Scientific Scribbles

Мы все заболели, все заболели гриппом и, конечно же, классической простудой.Всегда говорят о том, как защитить себя от вирусов и бактерий. Но чем они вообще отличаются? И чем они отличаются от большинства клеток нашего тела. Что, если бы я сказал вам, что человеческие клетки имеют больше общего с бактериями, чем с вирусами.

Краткая история: Клетки человека являются эукариотическими, что означает, что они более сложны, клетки бактерий являются прокариотическими, что означает, что они проще, а вирусы — это даже не клетки, а просто генетический материал в белковой оболочке.Не все бактерии вызывают у нас заболевание, большинство из них действительно помогает, например, в нашем кишечнике. Вирусы больше похожи на паразитов, им нужна клетка-хозяин для размножения. Вирусы очень специфичны для своего хозяина, поэтому некоторые нацелены только на определенные клетки человеческого тела (например, вирус герпеса), а другие атакуют определенные бактерии.

Клетки человека

Чтобы сделать все это более понятным, давайте начнем с того, с чем вы, возможно, более знакомы: с людей. Мы, люди, — многоклеточные организмы, в нашем теле около 37 триллионов клеток (в 5000 раз больше клеток, чем у людей, живущих в настоящее время на Земле).Наши клетки эукариотические. Поскольку у них больше органелл, они отличаются от прокариотических клеток (бактерий). Органеллы подобны «органам» клетки. Они специализируются на различных задачах, например, на ядре клетки, в котором хранится генетическая информация (ДНК), или на рибосомах, которые создают белки.

Бактерии

Прокариотическая клетка, такая как бактерия, не имеет клеточного ядра, ДНК просто плавает в клетке. Бактерии — это одноклеточные организмы, каждая бактериальная клетка независима от другой, хотя они могут взаимодействовать друг с другом.Бактерии размножаются бесполым путем, создавая внутреннюю копию самих себя, а затем расщепляясь в процессе, называемом бинарным делением.

Но оба типа клеток имеют клеточную мембрану, которая действует как барьер между внутренней частью клетки и внешней средой. И здесь вирус может атаковать их.

Вирусы

Вирусы — это просто генетический материал (ДНК) в белковой оболочке. Они не могут воспроизводиться сами по себе, им нужна клетка-хозяин. Вирусы прикрепляются к мембранам своей клетки-хозяина (клетки человека или клетки бактерий) и вставляют свой генетический материал в клетку.

Вирусы атакуют бактерии. Изображение предоставлено: Wikimedia commons

. ДНК вируса манипулирует клеткой и превращает ее в машину для репликации вируса. Все ресурсы клетки тратятся на репликацию (дублирование / копии) этой вирусной ДНК и производство белковых оболочек для создания множества различных новых вирусов внутри клетки. Затем клетка либо программируется на смерть, и клетка взрывается, высвобождая вирусы, либо клетка остается в живых и продолжает выпускать вирусы через свою мембрану.

Враг моего врага — мой друг

Как вы теперь знаете, вирусу необходимо убить свою клетку-хозяин для размножения, поэтому все они вредны для нас? Ну, не все из них, есть группа под названием бактериофаги (бактериовыводящие средства).Подобно тому, как «враг моего врага — мой друг», эти бактериофаги заражают только бактерии и оставляют в покое человеческие клетки, поэтому мы можем использовать их для борьбы с вредными бактериями.

Это все были самые основы микробиологии, а процессы немного сложнее, чем я описал здесь. Так что, если вам интересно, посмотрите эти замечательные интересные видео:
Бактерии: https://www.youtube.com/watch?v=TDoGrbpJJ14 от Khan Academy
Вирусы: https://www.youtube.com/watch?v= 0h5Jd7sgQWY от Khan Academy
Как наша иммунная система борется с ними: https: // www.youtube.com/watch?v=GIJK3dwCWCw из Crash Course (один из моих любимых каналов на YouTube)

Примечание: вирусы — зло?

Вы можете подумать, что вирус хочет убить нас, он хочет причинить нам вред. Но у вируса нет цели для существования, он не заботится о том, чтобы нас заболели, он не «зло». Дело в том, что вирусы, которые хорошо размножаются, существуют. Вирус, который плохо воспроизводился, просто вымер. Но вирусы, которые хорошо размножаются, выжили. Например, вирус гриппа: он заставляет нас кашлять и чихать и тем самым распространяет вирус на других людей.Он не хотел, чтобы мы заболели, но те вирусы, от которых мы болели, распространились еще больше. У них было эволюционное преимущество перед вирусами, которые хуже воспроизводились и вымерли.

Как бактерии борются с вирусами? · Границы для молодых умов

Абстрактные

Бактерии против вирусов — одна из старейших битв на Земле. Некоторым вирусам необходимо инфицировать бактерии, чтобы воспроизводиться, но бактерии не хотят заражаться.Как бактерии, пережившие вирусную инфекцию, предотвращают ее повторение? Многие виды бактерий разработали процесс под названием CRISPR, который помогает им запоминать вирусы, которые они видели раньше. CRISPR также позволяет бактериям удерживать вирус от их уничтожения. Хотя у людей нет CRISPR в своих клетках, они придумали несколько интересных способов использования CRISPR в лаборатории.

Бактерии против вирусов: самая большая крошечная война

Вы, наверное, слышали о бактериях и вирусах, вызывающих болезни человека, и вы, возможно, знаете о том, как люди борются с бактериями с помощью антибиотиков и как мы предотвращаем заражение бактериями и вирусами с помощью вакцин.Но бактерии и вирусы также борются друг с другом в течение очень долгого времени, и изучение того, как они сражаются, научило нас многому о том, как организмы меняются с течением времени, а также привело к открытию чрезвычайно интересного исследовательского инструмента.

Эта битва между бактериями и вирусами связана с их способностью к воспроизводству. И бактерии, и вирусы воспроизводятся, создавая идентичные копии самих себя, и инструкции для этого хранятся в их ДНК .

Расшифровка кода ДНК

ДНК

— это длинная молекула, состоящая из комбинации четырех более мелких молекул: аденина, тимина, гуанина и цитозина (для краткости A, T, G и C; рис. 1). Молекулы A, T, C и G могут быть соединены во многих различных порядках, чтобы образовать длинную нить. Эта конкретная комбинация As, Ts, Gs и C похожа на код. Одна нить ДНК сама по себе не прослужит очень долго в клетке, поэтому нити объединяются в пары в соответствии с определенными правилами. Как может быть только пара с Ts, а Cs может сочетаться только с G, так что две нити в конечном итоге становятся чем-то вроде противоположностей друг друга.Две цепи молекулы ДНК комплементарны. Две дополнительные нити скручиваются друг вокруг друга, образуя структуру, называемую двойной спиралью .

• Рисунок 1 — Структура ДНК и как белки сделаны из ДНК.
• (A) Нить ДНК содержит последовательность молекул (A, T, C и G) в определенном порядке. Две взаимодополняющие нити ДНК образуют пару (A соответствует T, а C соответствует G) и скручиваются друг вокруг друга, образуя форму, называемую двойной спиралью. (B) Чтобы сделать белок, сначала молекула ДНК проходит через процесс, называемый транскрипцией, чтобы образовалась молекула РНК. Затем молекула РНК использует клеточные механизмы для создания белка — процесс, известный как трансляция.

Некоторые участки ДНК, называемые генами , содержат инструкции по построению белков (рис. 1). Белки — это основные молекулы, которые делают что-то в клетке. Белки помогают превращать нашу пищу в энергию, они перемещают предметы внутри и между клетками, а также помогают клеткам общаться.Белковые продукты генов и их работа — это то, как гены приводят к физическим характеристикам, таким как цвет глаз, прямые или вьющиеся волосы.

Однако большая часть нашей ДНК на самом деле не гены. Многие из этих других участков ДНК помогают клетке знать , когда нужно производить определенный белок, и , сколько из этого белка они должны произвести.

Но при чем тут ДНК?

Итак, теперь, когда мы знаем, что ДНК кодирует белки, мы можем подумать о том, как это может позволить бактерии или вирусу создать копию самого себя.Для размножения бактерии необходимо произвести достаточно белков и молекул для другой клетки, скопировать ее ДНК, чтобы новая клетка имела необходимую информацию, а также должна увеличиваться в размерах и делиться. Для сравнения, вирус намного проще — это всего лишь часть ДНК в белковой оболочке. И у бактерий, и у вирусов есть инструкции по созданию всех белков, которые помогут во всех задачах воспроизводства. Так о чем тут бороться?

Нам не хватает одной важной части этой истории — как производится белок? Это происходит с помощью молекулы под названием РНК .РНК очень похожа на ДНК, но имеет только одну цепь. Специальные белки могут создавать (или «транскрибировать») версии РНК генов, которые могут быть «прочитаны» клеточными механизмами, которые «транслируют» код РНК и создают белок (рис. 1). Вы можете думать о разнице между РНК и ДНК следующим образом: ДНК — это как инструкция, чертеж или поваренная книга. В основную копию не вносятся изменения, но если кто-то хочет что-то сделать с помощью этих инструкций, небольшие части копируются и отправляются туда, где продукт может быть изготовлен из соответствующих материалов.Это работа РНК. Именно этот промежуточный этап РНК вызывает проблемы для вирусов и бактерий. У бактерий есть инструкции и инструменты для создания белков, а у вирусов есть только инструкции — никаких инструментов.

Некоторые вирусы восполняют это за счет похищения бактерий и использования их инструментов (рис. 2). Этот вид вируса приземляется и прикрепляется к внешней стороне бактерии и внедряет свою ДНК в бактерию. Если бактерия не осознает, что вирусная ДНК не принадлежит ей, она будет следовать инструкциям вирусной ДНК и производить больше вирусов.Бактерия будет копировать вирусную ДНК и множество вирусных белков и позволит новым вирусам собраться внутри бактерии. Наконец, новые вирусы открывают бактерии и выходят, чтобы заразить еще больше бактерий [1].

• Рисунок 2 — Как размножается вирус?
• Шаг 1. Вирус прикрепляется к внешней стороне бактерии и внедряет свою ДНК в бактерию. Шаг 2: бактерия производит новую вирусную ДНК и белок. Шаг 3. Новые вирусы собираются внутри бактерии.Шаг 4: Новые вирусы вырываются из бактерии и заражают другие бактерии.

Большинство бактерий, заразившихся вирусом, которого они никогда не видели, погибнет. Однако часто бактерия не умирает от вирусной инфекции. Это могло произойти из-за мутации в ДНК этой бактерии. Мутации — это изменения в последовательности ДНК гена, похожие на небольшие ошибки, и они постоянно происходят у бактерий, когда они копируют свою ДНК для следующего поколения.Некоторые из этих ошибок убивают бактерию, поэтому у нее нет возможности передать мутацию следующему поколению. Однако другие мутации могут просто ускользнуть незамеченными … до тех пор, пока в бактерию не вторгнется вирус! Внезапно выясняется, что мутация действительно помогает бактерии бороться с вирусом. Немногочисленные счастливые бактерии, у которых есть эта полезная мутация, — это те, которые выживают, чтобы размножаться, и передают эти полезные мутации своему потомству. Это потомство, в свою очередь, воспроизводится, и в конечном итоге полезная мутация присутствует в большинстве бактерий в популяции.Это введение полезной новой версии гена в целую группу бактерий является примером эволюции.

CRISPR: защита бактерий с помощью запоминания вирусов

На этом этапе вам может быть интересно, как выглядит устойчивость к вирусам у бактерий, и именно здесь появляется CRISPR (рис. 3). CRISPR означает C lustered R обычно I nter S paced P alindromic R epeats. Звучит очень модно, но на самом деле это просто описание некоторых особых участков ДНК бактерий.В этих областях есть два типа последовательностей ДНК, которые чередуются: повторы и спейсеры. Повторы — это один и тот же набор букв, повторяющийся снова и снова, но разделители между ними все разные.

• Рисунок 3 — Что такое CRISPR и как он работает?
• (A) Структура CRISPR. Короткие участки ДНК, называемые повторами и спейсерами, расположены в чередующемся порядке. Повторы (здесь черные ромбы) все те же, но разделители (цветные прямоугольники) все разные.Гены Cas также находятся рядом с областью CRISPR. (B) При первом заражении короткая последовательность вирусной ДНК копируется, чтобы стать новым спейсером. Новый спейсер включен в CRISPR. (C) При второй инфекции бактерия продуцирует РНК из области CRISPR. РНК направляет белок cas к вирусной ДНК, а белок cas разрушает вирусную ДНК.

Когда ученые впервые обнаружили эти особые области ДНК, они не были уверены, какова их цель.Но вскоре они поняли, что спейсеры часто очень похожи на вирусную ДНК. Откуда взялась эта вирусная ДНК? Может ли CRISPR помочь бактериям распознавать вирусы и бороться с ними?

В 2007 году Родольф Баррангу и его лаборатория решили изучить эту идею (Интересный факт: Баррангу работал на компанию по производству йогуртов! Для производства йогурта нужны бактерии, и иногда эти бактерии уничтожаются вирусами. как бактерии защищаются от вирусов [2]). Когда Баррангу сравнил область CRISPR одного типа бактерий, не устойчивых к вирусам, с областью устойчивой к вирусам версии того же вида, они обнаружили, что единственная разница между ними заключалась в том, что у устойчивой к вирусу версии были некоторые дополнительные спейсеры.Они решили провести эксперимент, чтобы выяснить, откуда взялись эти дополнительные прокладки.

Во-первых, они подвергали бактерии, не устойчивые к вирусам, воздействию вирусов до тех пор, пока бактерии не стали устойчивыми к вирусам. Когда они сравнили CRISPR-области новых резистентных и неустойчивых бактерий, они обнаружили, что у устойчивых бактерий обычно было от одного до четырех новых спейсеров, и что эти новые спейсеры были похожи на ДНК вирусов, которыми были бактерии. подвергать. Это заставило исследователей подумать, что спейсеры могли быть сделаны из вирусной ДНК.

Баррангу и его лаборатория также удалили и вставили несколько разделителей, соответствующих различным вирусам. Они обнаружили, что, когда они удалили спейсер из устойчивой к вирусу бактерии, эта бактерия потеряла свою устойчивость к соответствующему вирусу, а когда они добавили спейсер, бактерия будет устойчивой к соответствующему вирусу, , даже если она никогда не видела этот вирус. перед. Баррангу и его лаборатория пришли к выводу, что спейсеры в областях CRISPR обеспечивают устойчивость к вирусам, сохраняя часть вирусной ДНК, что позволяет бактериям «запоминать» их [3].

Устойчивость к вирусу (иммунитет) возникает в ответ на инфекцию. Обычно иммунитет не передается потомству, но с CRISPR это может быть, потому что иммунитет фактически закодирован в ДНК, которая передается из поколения в поколение [4].

С тех пор, как Баррангу провел свои первые эксперименты с CRISPR, мы многое узнали о том, как CRISPR работает, чтобы предотвратить разрушение клетки вирусами. Бактерия отсекает часть вирусной ДНК и добавляет ее в область CRISPR своей собственной ДНК.Если вирус возвращается, бактерия производит РНК из области CRISPR, специфичной для этого вируса. Эти копии РНК соединяются с некоторыми белками cas (ассоциированными с CRISPR). РНК направляет белок cas к вторгающейся вирусной ДНК, поэтому белок может ее разрушить. Ни вирусной ДНК, ни новых вирусов. Эти копии РНК соединяются с некоторыми белками cas (CRISPR-associated), которые состоят из генов cas .

Помимо бактерий: CRISPR в лаборатории

Когда этот механизм был открыт, ученые быстро поняли, что CRISPR может найти множество интересных и интересных применений в лаборатории [2].Люди выяснили, что они могут дать белку cas версию РНК любого фрагмента ДНК, который они хотели бы найти, и с помощью РНК белок пойдет туда и внесет изменения в ДНК. Белки Cas могут изменить одну букву, чего часто бывает достаточно, чтобы ген больше не работал, или белки cas могут удалить целый ген или часть гена.

Это делает CRISPR отличным инструментом для генетики, которая занимается изучением унаследованных признаков. Один из способов, которым генетики выясняют, как работают гены, — это их удаление или деактивация и наблюдение за тем, что идет не так в организме.Это делалось много лет, но CRISPR позволяет нам делать это быстрее и точнее, чем когда-либо прежде.

Также возможно, что CRISPR можно использовать для исправления вредных мутаций, вызывающих заболевания у людей, но это поднимает некоторые серьезные этические вопросы. Как мы решим, когда использовать эту технологию? И можно ли вносить генетические изменения, которые могут быть унаследованы человеком, который не согласился с этими изменениями? Мы все еще далеки от CRISPR для людей, но важно задавать эти вопросы раньше, чем позже.

Авторские взносы

MC написал рукопись и создал все рисунки. JJ руководил работой и комментировал рукопись на всех этапах. Оба автора рецензировали окончательную рукопись.

Глоссарий

ДНК : ↑ Дезоксирибонуклеиновая кислота, длинная молекула, состоящая из комбинации четырех меньших молекул (A, C, T и G), которая кодирует всю информацию в клетке.

Двойная спираль : ↑ Форма ДНК формируется, когда две комплементарные цепи молекулы соединяются и скручиваются.

Ген : ↑ Часть ДНК, которая кодирует белок.

Белок : ↑ Класс больших, структурно сложных молекул, ответственных за большую часть клеточной активности.

РНК : ↑ Рибонуклеиновая кислота, одноцепочечная молекула, состоящая из As, Gs, Cs и Us. РНК может служить посредником между ДНК и клеточным механизмом, производящим белки, но у нее есть и другие функции.

Мутация : ↑ Изменение последовательности ДНК организма, например добавление, замена или удаление A, C, T или G.

CRISPR (кластерные палиндромные повторы с регулярными промежутками) : ↑ Название, данное особой области некоторых бактериальных геномов, которая содержит чередующиеся спейсерные и повторяющиеся последовательности. Это также название процесса, с помощью которого бактерии защищаются от вирусных инфекций, и лабораторной технологии, позволяющей редактировать гены.

Cas Genes : ↑ CRISPR-ассоциированные гены, прилегающие к CRISPR-локусам спейсеров и повторов.cas9 — это ген cas.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

[1] ↑ Салмонд, Г. П. К. и Файнеран, П. С. 2015. Век фага: прошлое, настоящее и будущее. Нат. Ред. Microbiol . 13: 777–86. DOI: 10.1038 / nrmicro3564

[2] ↑ Циммер, К.2015. Прорывный редактор ДНК Born of Bacteria. Журнал Quanta . Доступно в Интернете по адресу: https://www.quantamagazine.org/crispr-natural-history-in-bacteria-20150206/ (по состоянию на 26 ноября 2017 г.).

[3] ↑ Баррангу, Р., Фремо, К., Дево, Х., Ричардс, М., Боявал, П., Муано, С. и др. 2007. CRISPR обеспечивает приобретенную устойчивость к вирусам у прокариот. Наука 315: 1709–12. DOI: 10.1126 / science.1138140

[4] ↑ Баррангу, Р., и Марраффини, Л. А. 2014. Системы CRISPR-Cas: прокариоты обновление до адаптивного иммунитета. Мол. Ячейка 54: 234–44. DOI: 10.1016 / j.molcel.2014.03.011

Микробы: бактерии, вирусы, грибы и простейшие

Содержание

Что такое микробы?

Термин «микробы» относится к микроскопическим бактериям, вирусам, грибам и простейшим, которые могут вызывать заболевания.

Хорошее и частое мытье рук — лучший способ предотвратить заражение микробами инфекций и болезней.

Какие типы микробов?

Бактерии

Бактерии (bak-TEER-ee-uh) — это крошечные одноклеточные организмы, которые получают питательные вещества из окружающей среды. В некоторых случаях это окружение — ваш ребенок или другое живое существо.

Некоторые бактерии полезны для нашего организма — они помогают поддерживать пищеварительную систему в рабочем состоянии и препятствуют проникновению вредных бактерий. Некоторые бактерии используются для производства лекарств и вакцин.

Но бактерии также могут вызывать проблемы, например, при кариесах, инфекциях мочевыводящих путей, ушных инфекциях или стрептококковой инфекции горла.Антибиотики используются для лечения бактериальных инфекций.

Вирусы

Вирусы даже меньше бактерий. Они даже не целая камера. Это просто генетический материал (ДНК или РНК), упакованный внутри белковой оболочки. Им необходимо использовать структуры другой клетки для воспроизводства. Это означает, что они не могут выжить, если не живут внутри чего-то другого (например, человека, животного или растения).

Вирусы могут жить очень короткое время вне других живых клеток. Например, вирусы в инфицированных жидкостях организма, оставленных на таких поверхностях, как дверная ручка или сиденье унитаза, могут жить там в течение короткого времени.Они быстро умрут, если не появится живой хозяин.

Но если они попали в чье-то тело, вирусы легко распространяются и могут вызвать заболевание. Вирусы вызывают незначительные заболевания, такие как простуда, обычные заболевания, такие как грипп, и очень серьезные заболевания, такие как оспа или ВИЧ / СПИД.

Антибиотики не эффективны против вирусов. Противовирусные препараты были разработаны против небольшой избранной группы вирусов.

Грибы

Грибы (FUN-guy) — это многоклеточные организмы, похожие на растения.Гриб получает питание от растений, пищи и животных во влажной и теплой среде.

Многие грибковые инфекции, такие как микоз стопы и дрожжевые инфекции, не опасны для здорового человека. Однако люди со слабой иммунной системой (от таких заболеваний, как ВИЧ или рак) могут получить более серьезные грибковые инфекции.

Простейшие

Простейшие (протоэ-зо-э-э) — одноклеточные организмы, похожие на бактерии. Но они больше, чем бактерии, и содержат ядро ​​и другие клеточные структуры, что делает их больше похожими на клетки растений и животных.

Простейшие любят влагу. Таким образом, кишечные инфекции и другие вызываемые ими заболевания, такие как амебиаз и лямблиоз, часто передаются через загрязненную воду. Некоторые простейшие паразиты. Это означает, что им необходимо жить в другом организме (например, в животном или растении) или в нем, чтобы выжить. Например, простейшие, вызывающие малярию, растут внутри красных кровяных телец, в конечном итоге разрушая их. Некоторые простейшие инкапсулированы в цисты, которые помогают им жить вне человеческого тела и в суровых условиях в течение длительных периодов времени.

.