Оглавление

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 История открытия и природа бактериальных вирусов.

1.2 Биология бактериофагов.

1.2.1 Экологическая ниша.

1.2.2 Строение.

1.2.3 Жизненный цикл.

1.3 Фаги как инструмент генетических исследований.

1.4 Изучение радиоактивного излучения на бактериофагах в условиях космического

пространства.

1.5 Бактериофаги как санитарно-показательные микроорганизмы.

1.6 Использование бактериофагов для санации объектов внешней среды.

1.7 Лечебно-профилактическое применение бактериофагов.

1.7.1 Применение бактериальных вирусов в дермато–косметологической практике.

Глава 2. Материалы и методы.

Глава 3. Результаты и обсуждение эксперимента.

Глава 4. Использование материалов исследования в школьном курсе биологии.

4.1 Анализ содержания школьных учебников биологии.

4.2 Планирование и разработка уроков.

Выводы.

Список литературы.

Приложение.

Введение

Актуальность: человек, как все другие живые существа, подвержен заражению вирусами. Вирусные эпидемии и даже пандемии не раз поражали человечество, приводя к многомиллионным жертвам (натуральная оспа, грипп, желтая лихорадка, клещевой энцефалит и др.). В конце XX века человек столкнулся с возбудителями целого ряда ранее неизвестных инфекций - вирусами геморрагической лихорадки Эболла, гепатитов В, C, D и E, атипичной пневмонии, «птичьего» гриппа. А в начале 80-ых гг. началась новая эпидемия, которую вызвал «вирус иммунодефицита человека» (ВИЧ). (Татарнтул,2005). Надо признать, что одной из важнейших проблем в инфекционной патологии человека являются вирусные заболевания. Вирусы обычно рассматриваются как паразиты – возбудители инфекционных болезней, наносящих вред человеку, животным, растениям. Однако такой подход является однобоким, и его нельзя назвать правильным. В 70-ых годах Ждановым В.М. (по Букринской) была высказана гипотеза, согласно которой вирусы являются важным фактором эволюции органического мира. Преодолевая видовые барьеры, вирусы могут переносить отдельные гены или группы генов, а интеграция вирусной ДНК с хромосомами клеток может приводить к тому, что вирусные гены становятся клеточными генами, выполняющими важные функции (Букринская,1986).

Проблема «вирус – клетка» давно вышла за рамки вирусологии и заняла одно из главных мест в науке о жизни. Наибольшие успехи в этом направлении были достигнуты в изучении системы «бактериальный вирус - микробная клетка». Это объясняется простотой культивирования системы, коротким периодом генераций, высоким выходом потомства и возможностью весьма точного его количественного учета.

Особая роль бактериальных вирусов определяется тем вкладом, который был внесен при их изучении в решение общевирусологических вопросов. Исследования на бактериофагах (вирусах, размножающихся в бактериях) принесли плодотворные результаты и в разрешение важнейших проблем молекулярной биологии и молекулярной генетики.Зуев7 С их помощью было доказано, что материальным носителем наследственности является ДНК, открыт феномен модификации-рестрикции, открыта транскрипция, проведены важнейшие исследования по изучению репликации, рекомбинации, морфогенезу.Баев3

Кроме того, на бактериальных вирусах были проведены широкие радиобиологические исследования. Бактериофаги оказались также удобным объектом для первичного отбора противоопухолевых препаратов. Наконец, фаги с успехом использованы для биологических исследований космического пространства.Зуев7

В последние годы вновь возрос интерес к вирусам бактерий в медицинской практике. С одной стороны это связано с все более широким их применением в качестве лекарственных препаратов на фоне нарастающего распространения штаммов микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью, а с другой - с использованием бактериофагов в качестве санитарно-показательных микроорганизмов для ряда объектов. Бойцов3

Наш интерес к бактериофагам обусловлен отсутствием эффективных лечебных средств борьбы с бактериальными заболеваниями и использование вирусов бактерий в качестве альтернативного средства лечения, безвредного для человека. А также успехами в решении многих вопросов молекулярной биологии, генной инженерии, косметологии и др. областях с участием этой группы вирусов. Поэтому тема нашего исследования звучит: «Бактериофаги как представители полезных для человека вирусов».

К настоящему времени данных по исследованию и применению бактериофагов накопилось достаточное множество, к тому же в разных областях, однако до сих пор практически не было попыток объединить эти знания, информация разобщена. Мы попытаемся это сделать. Конечно, в объеме дипломной работы невозможно объединить весь материал о бактериальных вирусах, поэтому рассмотрим лишь наиболее значимые, с нашей точки зрения, аспекты.

В ходе изысканий мы проанализировали более ?? публикаций, (в том числе монографии) известных авторов, авторефераты на соискание ученой степени, журналы по генетике, медицине и микробиологии, статьи интернет-сайта http://www.mednovosti.ru, сборники научных трудов, учебную литературу. Подготовили ?? иллюстраций, ?? таблиц. А так же провели эксперимент с целью подтверждения данных о возможном применении лечебных бактериофагов в качестве альтернативного средства лечения в медицинской практике. Разработали факультативные занятия для включения знаний о бактериофагах как представителях полезных для человека вирусов в учебном процессе.

В связи свыше изложенным, целью данной работы является обобщение сведений о применении бактериофагов в качестве объектов научных изысканий и практическом значении этой группы вирусов в медицине. А также использование проанализированных материалов и результатов собственного эксперимента в преподавании общего курса биологии в школе.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу.

2.Провести эксперимент по выявлению фагорезистентных штаммов S.aureus и определению чувствительности выделенных штаммов к антибиотикам и стафилококковому бактериофагу.

3. Проанализировать и обсудить результаты эксперимента.

4. Провести анализ школьных учебников 10-11 классов по общей биологии.

5. Разработать факультативные занятия для внедрения знаний о практическом применении

человеком вирусов на примере бактериофагов в учебный процесс.

Глава 1. Обзор литературы

Основные работы по биологии бактериофагов проводились в 40-50-ые годы прошлого века. Именно на фагах была изучена тонкая структура гена (Benzer,1955,1959; Tessman,1965) исследованы молекулярные процессы, лежащие в основе мутационных изменений (Litman,1956; Loveless,1958; Benzer, Freese,1958), проведены классические работы по расшифровке наследственного кода (Crick,1961; Wittmann,1961)(по ссылке Зуева В 80-ые годы продолжаются исследования молекулярной биологии взаимодействия вирус-клетка хозяина (Крюгер) С помощью фагов изучаются проблемы лизогении и трансдукции, разрабатываются тонкие механизмы регуляции активности генов. Ведутся работы с фагом Ми, ставшем классической моделью при изучении мигрирующих генетических элементов у бактерий. (Алиханян) С начала 90-ых годов значительное внимание уделяется проблемам создания живых рекомбинантных вакцин при участии фагов. (Сандахчиев) Бактериальные вирусы используют с целью изучения путей распространения кишечных инфекций (Чкония) В последнее десятилетие интерес к бактериофагам несколько спал. Однако в связи с ограниченными возможностями антибиотикотерапии внимание медиков вновь привлечено к бактериальным вирусам как средствам лечения. Асланов. Акимкин

1.1 История открытия и природа бактериальных вирусов

История вирусологии неотделима от истории человечества, которое многократно подвергалось эпидемиям. Первая вакцина для предупреждения вирусной инфекции – оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина – антирабическая была предложена основателем микробиологии Л.Пастером в 1885 г., - за семь лет до открытия вирусов.

Честь открытия вирусов принадлежит нашему соотечественнику Д.И.Ивановскому, который впервые в 1892 г. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере болезни табака. Будучи студентом Петербургского университета, он выезжал на Украину и в Бессарабию для изучения причин болезни табака, а затем, после окончания университета, продолжал исследования в Никитском ботаническом саду под Ялтой. В содержимом пораженного листа он не обнаружил бактерий, однако сок листьев больного растения вызывал поражения здоровых листьев. Д.И.Ивановский профильтровал сок больного растения через свечу Шамберлана, поры которой задерживали мельчайшие бактерии. В результате он обнаружил, что возбудитель проходит даже через такие поры, так как фильтрат продолжал вызывать заболевание листьев табака. Культивирование его на искусственных питательных средах оказалось невозможным. Д.И.Ивановский приходит к выводу, что возбудитель имеет необычную природу: он фильтруется через бактериальные фильтры и, не способен расти на искусственных питательных средах. Он назвал новый тип возбудителя - «фильтрующиеся бактерии».

Опыты Д.И.Ивановского в 1898 г. Повторил голландский ученый М.В. Бейеринк, придя, однако, к выводу, что возбудитель табачной мозаики – жидкий живой контагий Д.И. Ивановский с этим выводом не согласился. К этому времени были опубликованы работы Ф. Леффлера и П. Фроша, показавшие, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Д.И. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принципиально сходны. В споре с М.В. Бейеринком прав оказался Ивановский. В 1892 г. Опыты Д.И. Ивановского были положены в основу его диссертации «О двух болезнях табака»

Список литературы

1. Акимкин В.Г., Ефименко Н.А. Использование бактериофагов в практике лечения различных нозологий, хирургического и терапевтического профиля. Методические рекомендации. - М.: НМЦ ГВКГ им. ак. Н.Н. Бурденко, 1998. – 45 с.

2. Асланов Б. И. Обоснование применения бактериофага для борьбы с синегнойной инфекцией в травматологическом стационаре. Автореферат диссертации. - СПб.: СПбГМА им. Мечникова, 2001.- 24 с.

3. Ахвердян В.З. Эволюция бактериофагов. Автореферат диссертации. - М.: ГНИИ генетики и селекции пром. Микроорганизмов, 1996.

4. Алиханян С.И. Фаги как инструмент генетических исследований// Бактериофаги. - Пущино.: НЦБИ, 1982 – С. 5-14.

5. Бойцов А.Г., Ластовка О.Н., Порин А.А., Косякова К.Г., Нилова Е.Ю. Бактериофаги. - СПб: СПбГМА им. Мечникова, 2006. - 100с.

6. Букринская А. Я. Вирусология. – М.: Медицина, 1986.– 336 с.

7. Чкония Т.А., Чанишвили Т.Г., Мейпариани А.Н. Использование хозяйскоспецифического бактериофага с целью изучения путей распространения кишечных инфекций и моделирования эпидемического процесса// Актуальные вопросы бактериофагии и прикладной иммунологии: Материалы всесоюзн. симпоз – Тбилиси, 1984.- С. 325-328.

8. Жданов В. М. Эволюция вирусов. Монография. – М.: Медицина, 1990. - 376 с.

9. Синяшина Л.Н., Каратаев Г.И. Молекулярное подтверждение лизогенности микроорганизмов рода Bordetella и характеристика умеренного бактериофага Bordetella parapertussis 662-2// Генетика. – М.: Наука. - 2006. - Том 42, № 3. – С. 339-348.

10. Зуев В.А. Литическая активность бактериальных вирусов. - М.: Медицина, 1969.– 184 с.

11. Семина Н.А., Резван С.П., Страчунский Л.С., Столярова Л.Г. Определение чуствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Методические рекомендации//Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. - М.: М-Вести.- 2004. - Том 6, №4. - С. 306-317.

12. Маянский А.Н. Микробиология для врачей. Очерки патогенетической микробиологии. - Нижний Новгород: НГМА, 1999. - 400с.

13. Покровский В.И., Поздеев О.К. Медицинская микробиология. - М.: ГЭОТАР Медицина, 1998.- 1200 с.

14. Покровский В.Н. Бактериофаг – вирус бактерий// Новое в жизни, науке, технике.- М.: Знание, 1986. - Медицина №2. – С. 3-60.

15. Черномордик А. Б. Бактериофаги и их лечебно-профилактическое применение// Медицинская сестра. - М.: Медицина. - 1989. - №6. - С. 44-47.

16. Шуб Г.М., Швиденко И.Г., Корженевич В.И., Лунева И.О. Основы медицинской бактериологии, вирусологии и иммунологии.- М.: Логос, 2003.– 264 с.

17. Hendrix R.W., Cmith C.M., Burns R.N. et al. Evolutionary relationships among diverse bacteriophages and prophages: All the world’s a phage// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999.V.96. P. 2192-2197.

18. Hughes K.A., Sutherland I.W., Jones M.V.// Microbiol. – 1998, v.144. – P. 3039-3047.

19. Баев А.А. Бактериофаги. – Пущино.: НЦБИ, 1982. – С. 3.

20. Хуснаризанова Р.Ф., Очилова Р.А., Габидулин З.Г.// Материалы VIII съезда Всероссийского общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов. Том 1.- М., 2002. – С. 269-270.

21. Габриэлян Н.И., Горская Е.М., Спирина Т.С., Дарбеева О.С.// Микробиология. – 2004, №6. – С. 6-10.

22. Керашева С.И., Колесникова Н.А. Возможности лечения раневой инфекции комбинацией бактериофага с колибактерином// Актуальные вопросы бактериофагии и прикладной иммунологии: Материалы всесоюзн. симпоз. – Тбилиси, 1984.- С. – 209-211.

23. Валеева К.Т., Краснощекова Е.Е., Соболева В.А. Микрофлора ран, ее чувствительность к антибиотикам и к тбилисским специфическим бактериофагам у травмалогических больных// Актуальные вопросы бактериофагии и прикладной иммунологии: Материалы всесоюзн. симпоз. – Тбилиси, 1984.- С.- 177-183.

24. Greer G.G.// J. Food Protect. – 1986, v. 49, № 2. – p. 104-109.

25. Greer G.G., Dilts B.D. // Int.J. Food microbiol. – 1990, v. 10. - p. 331-342.

26. Stephan S., Weber-Dabrowska B., Dabrowski M., Kucharewica-Krukowska A. // Arch. Immunol. Ther. Exp. – 1987, v. 35. p. 569-583.

27. Мартынова Т.М. и соавторы (2002)

28. Roy B.B., Ackermann H.W., Pandian S., et al.// App. Microbiol. - 1993, v. 59, № 9. – p. 2914-2917.

29. Дроздова О.М. Сравнительная эпидемиологическая эффективность и пути совершенствования различных схем и способов фагопрофилактики бактериальной дизентерии. / Автореферат на соискание уч. степени к.м.н. – Л., 1977. – 24 с.

30. Ан Р.Н. Фагопрофилактика госпитального сальмонеллеза. Экспериментальное обоснование и эпидемиологическая эффективность. / Автореферат на соискание уч. степени к.м.н.- Л., 1986. – 21 с.

31. Интернет-сайт - http://www. mednovosti.ru

32. Тарантул В.З. Имя ему СПИД: Четвертый всадник Апокалипсиса. – М.: Языки славянской культуры, 2004. – 400 с.

33. Приказ № 1089 Об утверждении федерального компонента государственных образовательных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образованияю. – Москва, 2004.

34. Общая биология: Учеб. для 10-11 кл.; под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица.- М.: Просвещение, 2005.-303 с.

35. Общая биология. 10-11 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений/ А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. – М.: Дрофа, 2007. – 368 с.

36. Сандачхиев Л.С. Проблемы и перспективы создания генно-инженерных вакцин//генно-инженерные и синтетические вакцины. – Пущино.: НЦБИ, 1990. – С. 3-14.

37. Крюгер Д., Роитер М., Шредер К. Молекулярная биология взаимодействия вирус-клетка хозяина бактериофагов Т3 и Т7 // Актуальные вопросы бактериофагии и прикладной иммунологии: Материалы всесоюзн. симпоз. – Тбилиси, 1984.- С.- 132-133.

38. Мартынова Т.М., Удод Н.А., Юрлова А.С.// В кн.: Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения. Материалы VIII Республиканской научно-практической конференции. – Рязань, 2004. – С. - 278.

Примечаний нет.