Необов’язкові компоненти структури бактеріальної клітини: спори, капсули, включення. Методи фарбування для їх виявлення

3.3. Хімічний  склад вірусів. Особливості та  функції вірусних нуклеїнових  кислот, білків, ліпідів, вуглеводів. Ферменти вірусів. 

Елементарний  склад вірусних частинок такий (%): вуглець — 50; кисень — 20; водень — 7; азот — 16; фосфор — 0,4—0,5; сірка — 0,1-0,2; зольні елементи — 2,5.

    Незважаючи  на значні відмінності в будові та хімічному складі різних вірусів, усі  вони мають два основні компоненти: нуклеїнову кислоту і білковий капсид (оболонку). У деяких вірусів нуклеокапсид може бути оточеним другою зовнішньою оболонкою, яка має ліпідну, ліпопротеїдну або гліколіпопротеїдну природу. Таку оболонку прийнято позначати терміном «суперкапсид». У складніше організованих вірусів окрім суперкапсида є ще одна проміжна оболонка — білкова мембрана, що оточує розміщений в центрі нуклеокапсид, який утворює структуру так званого нуклеоїда. Крім названих компонентів, до складу всіх вірусів входять катіони металів.

    У найпростіших вірусів, наприклад у  ВТМ, капсид складається з ідентичних субодиниць білка, які містять 158 амінокислот  ВТМ. 21301100 пептидних ланцюжків субодиниць капсиду укладені по спіралі так, що виникає порожній циліндр завдовжки 300 нм і діаметром 15 нм.

    У складніше організованих вірусів  білкова оболонка складається з  кількох білків, наприклад в аденовірусів виявлено близько 10 різних структурних  білків, які беруть участь у формуванні капсида і серцевини вібріону. Крім структурних білків, у складі вірусних частинок виявлено також ферментні білки. Це, зокрема, РНК-залежна РНК полімераза (транскриптаза), РНК-залежна ДНК полімераза (ревертаза), АТФ-аза бактеріофагів зі скоротливими чохлами відростків та багато інших. Є дані, що ці ферменти кодуються вірусним геномом.

    Якщо  не брати до уваги індивідуальні  функції, властиві тим чи іншим білкам у конкретних видів вірусів, то взагалі  вірусні білки як компонент вібріону виконують захисну, адресну і  регуляторну функції. С. Лурія і  Дж. Дарнелл (1970) розрізняють серед білків, що утворюються під час вірусної інфекції, три групи: 1) білки, які можуть каталізувати реплікацію нуклеїнової кислоти вірусу; 2) білки структурні, що входять до складу нових вібріонів; 3) білки, які можуть змінювати деякі функції або структури клітин хазяїна.

    Основним  компонентом вірусів є також  нуклеїнові кислоти (РНК або ДНК). Раніше вважали, що віруси рослин містять  РНК. Однак у 1968 р. було виявлено, що вірус мозаїки цвітної капусти  містить дволанцюгову молекулу ДНК. Більшість вірусів рослин містять одноланцюгову лінійну РНК. В одних видів тваринних вірусів знайдено ДНК, в інших — РНК. Бактеріофаги містять ДНК.

    На  відміну від клітинних організмів, у вірусів, на додаток до двох основних типів нуклеїнових кислот, є також  одноланцюгові ДНК і дволанцюгові РНК.

    Одноланцюгова ДНК фагів має кільцеву форму, а вірусів, які уражають еукаріотні клітини, — лінійну. Вторинна структура  одно-ланцюгової ДНК вірусного походження нічим не відрізняється від макромолекулярної  організації одноланцюгових РНК.

    Дволанцюгова  РНК, вперше відкрита у реовірусів, виявилась досить поширеною в  царстві вірусів. Вторинна структура  РНК являє собою досконалу  подвійну спіраль, що містить два  комплементарні полірибонуклеотидні ланцюги.

    Слід  зазначити, що дволанцюгова ДНК Т-парних фагів відрізняється від ДНК інших вірусів тим, що замість цитозину містить 5-оксиметилцитозин і глюкозу, приєднану до деяких оксиметильних груп оксиметилцитозину.

    Крім  білків і нуклеїнових кислот, до складу вірусних частинок можуть входити  ліпіди, вуглеводи та інші речовини. Ліпіди виявлені у складно організованих вірусів. Вони містяться переважно в складі ліпопротеїдної оболонки (суперкапсида) і формують її ліпідний бімолекулярний шар, в якому містяться суперкапсидні білки.

    Вуглеводи у вірусів входять до складу глюкопротеїдів. Кількість їх може становити понад 10 % у перерахунку на масу вібріону.

    Віруси  — облігатні внутрішньоклітинні паразити, тобто вони можуть рости  і розвиватися тільки всередині  живих клітин хазяїна. Ось чому протягом багатьох років, починаючи з досліджень Д. Й. Івановського, вченим не вдавалося виростити віруси на звичайних природних і синтетичних поживних середовищах, на яких добре культивуються бактерії, гриби та інші мікроорганізми. Деякі віруси людини ще й досі не вдається культивувати в лабораторних умовах.

    З метою вирощування і нагромадження  вірусів тварин, рослин і мікроорганізмів  широко застосовуються культури органів, клітин, ембріони курчат, лабораторні  тварини, сприйнятливі рослини тощо.

    Також у складі віріонів багатьох, особливо складних вірусів, містяться ДНК і РНК-полімерази, ферменти, які руйнують оболонку клітини-господаря, модифікуючі кінці ірнк. В процесі реалізації вірусного генома в клітці синтезується ряд Ф.в. з такими ж або іншими функціями. Проте набору Ф.в. недостатньо для самостійного позаклітинного розмноження. У синтезі біополімерів вірусу участь беруть ферменти клітини-господаря. 

4.3. Хімічний (газовий  та розчинами), фільтруванням і  радіаційний методи стерилізації.

    Стерилізація (від лати. sterilis – “безплідний”)  – повне знищення в тому або іншому об’єкті живих мікроорганізмів і їх спор.

    Державна  фармакопея XI визначає стерилізацію як процес убивання в об’єкті або  видалення з нього мікроорганізмів  всіх видів, що знаходяться на будь-яких стадіях розвитку.

    Існують різні способи стерилізації лікарських засобів і допоміжних матеріалів:

      фізичні, засновані на дії високої  температури, ультрафіолетових променів, струмів високої частоти, іонізуючих  випромінювань, що викликають  загибель мікроорганізмів; 

      механічні, такі, що полягають у відділенні мікробів фільтруванням рідин через мікропористі фільтри, затримуючі мікроби в своїх порах;

      хімічні, засновані на бактерицидності  різних хімічних речовин. 

     

    Основні методи стерилізації, використовувані  в технології лікарських форм:

      термічна стерилізація;

      стерилізація фільтруванням; 

      стерилізація ультрафіолетовою  радіацією; 

      радіаційна стерилізація;

      хімічна стерилізація.

    Ультрафіолетова радіація використовується для знезараження повітря, води і багатьох інших об’єктів в різних галузях народного господарства. Застосування даного виду знезараження в аптечних умовах придбало велике практичне значення завдяки тому, що має безліч переваг перед іншими способами знезараження. Ультрафіолетова радіація – дуже могутній стерилізуючий чинник, що вбиває вегетативні і спорові форми мікроорганізмів, при цьому виключає вірогідність адсорбції лікарськими речовинами різких запахів (як це часто буває при використанні дезинфікуючих засобів).

    Ультрафіолетова радіація – невидима короткохвильова частина сонячного світу з довжиною хвилі менше 300 нм. Дія на протоплазму мікробної клітки приводить до фотохімічного порушення ферментних систем, утворення отруйних пероксидов і фотодімеризації тіамінів.  

      Бактерицидна дія ультрафіолетовою  радіацією залежить від ряду чинників:

      довжини хвилі випромінювача; 

      дози випромінювання;

      виду мікроорганізмів; 

      запиленій і вологості середовища.

      Промені з довжиною хвилі 254-257 нм володіють найбільш високою  бактерицидною активністю. Дія випромінювання  на мікробні клітки викликає в них наступні стадійні зміни: стадію стимуляції, стадію пригноблення і стадію загибелі. Різна доза випромінювання потрібна для загибелі вегетативних кліток і для спорових форм (для спор доза вище в середньому в 10 разів).

      В аптеках найчастіше застосовуються лампи БУВ (бактерицидні увіолеві).

      Ця лампа складається з прямої  трубки, виготовленої із спеціального  увіолевого скла (здатного пропускати  ультрафіолетову радіацію), вольфрамових  спіралевидних електродів, покритого  стронцію і барію гідрокарбонатами. У трубці знаходяться ртуть і газ аргон при тиску в декілька міліметрів ртутного стовпа. При подачі напруги на електроди, відбувається розряд ртуті, який і є джерелом ультрафіолетових променів. Для увіолевого скла коефіцієнт пропускання ультрафіолетового випромінювання складає 75 %. Лампа БУВ має наближені до максимально бактерицидних значень довжини хвиль (254 нм).

      При цьому відношення оксидів  азоту і озону, що утворилися, на долю хвиль, що призвели  виділення цих продуктів, складає 0,5 %. Існує декілька різновидів ламп БУВ, що розрізняються між собою потужністю (БУВ-15, БУВ-30, БУВ-60 і ін. ).

    Отже, ультрафіолетові лампи знайшли  широке застосування в аптеках для  знезараження повітря, води, що дистилює, води для ін’єкцій, різних допоміжних матеріалів. 

    Фільтрування  через дрібнопористі фільтри  – механічний спосіб позбавлення  розчинів від нерозчинних утворень з малим поперечником частинок, якими  можуть вважатися мікробні клітки і  спори. Державна фармакопея XI включає  цей метод стерилізації для стерилізації термолабільних розчинів. Матеріалом для виготовлення фільтрів при цьому є такі матеріали, як неглазурований фарфор (кераміка), стекло, азбест, плівки, просочені колодієм, і інший пористий матеріал.

      Зараз використовуються фільтри різних конструкцій, глибинні і мембранні (розміри їх пір не перевищують 0,3 мкм).

    Глибинні  фільтри бувають керамічними  і фарфоровими (розмір пір 3-4 мкм), скляними (розмір пір близько 2 мкм), паперовий-азбестовими (з діаметром пір близько 1-1,8 мкм), мембранними (ультра) і ін.

      Механізми затримання мікробних  агентів глибинними фільтрами  бувають ситовими, адсорбційними,  інерційними. При фільтрації затримуються  частинки, розмір яких менше діаметру  пір фільтру. Керамічні фільтри  (свічки) розрізняються величиною пір. На практиці найчастіше використовуються бактерійні фільтри ГИКИ (ГИКИ – Державний інститут керамічних виробів) двох типів: Л-5 і Ф-5. Ці фільтри виготовляються у вигляді порожнистих циліндрів, закритих з одного кінця, і з отвором – з іншого. Якщо фільтрування здійснюється в умовах вакууму, то фільтрований розчин просочується через стінки всередину свічки, а потім виводиться назовні.  

      При вакуумному фільтруванні  використовуються свічки Беркефельда. 

      При фільтруванні розчин під  тиском заздалегідь фільтрується, а потім вводиться всередину бактеріологічного фільтру і, просочуючись через нього, потрапляє в стерильну судину.

      При фільтруванні розчинів під  тиском використовують свічки  Шамберлена. Діаметр керамічних  фільтрів складає 3-4 мкм. 

      Фарфорові фільтри згідно положенням Державної фармакопеї XI перед застосуванням повинні бути простерілізовани термічним способом.

      Тривалість фільтрування повинна  складати не більше 8 ч. 

      Недоліками фільтрування через  фарфорові свічки є, по-перше,  значна тривалість процесу, по-друге, втрата частини розчину в порах товстого фільтру при трудомісткості процесу очищення фільтрів.

      Скляні мікропористі фільтри  частіші, ніж інші дрібнопористі  фільтри, уживаються в аптечному  виробництві. 

      В скляних судинах закріплюються фільтри, що мають вид дисків або пластинок (виготовлених із зерен скла з діаметром до 2 мкм). Для фільтрування за допомогою вакууму вдалою моделлю є скляні бактеріологічні фільтри-воронки, упаяні в дзвін, вироблювані в Германії на заводах Шотта. У бічній поверхні дзвону є трубка, за допомогою якої створюються умови вакууму. Фільтровані розчини пропускаються через скляні пластини з діаметром пір 0,7-1,5 мкм (фільтр-воронку). Далі стерильний фільтрат поступає в склянку, розташовану усередині дзвону під фільтром-воронкою. 

    При використанні цього способу стерилізації комбінується дія високої температури  і вологості. Якщо сухий жар викликає головним чином пірогенетічесоє  руйнування мікроорганізмів, то вологий  жар – коагуляцію білка, що вимагає  участі води. На практиці стерилізація вологою парою проводиться при температурі 50-150 °С і здійснюється наступними шляхами.