1. Migrujúce genetické prvky baktérií. transpozóny. Bakteriofágy ako migrujúce genetické prvky.
2. Mutácia. mutácie v baktériách. Mutagény. spontánne mutácie. Spätné mutácie (reverzie).
3. Indukované mutácie baktérií. chemická mutagenéza. radiačná mutagenéza. Typy mutácií.
4. Oprava DNA baktérií. Systémy na opravu DNA. Kompenzácia funkcií narušených v dôsledku mutácií. Intragénna supresia. Extragénna supresia.
5. Prenos bakteriálnej DNA. bakteriálna konjugácia. F-faktor baktérií.
6. Transformácia baktérií. Etapy bakteriálnej transformácie. Mapovanie bakteriálnych chromozómov.
8. Vlastnosti baktérií. Nededičné zmeny vlastností baktérií. S - kolónie. R - kolónie. M - kolónie. D - bakteriálne kolónie.
transdukcia- prenos fragmentov genetického materiálu bunky, ktorá pôvodne obsahovala bakteriofág, do infikovanej bunky. Transdukčný bakteriofág zvyčajne prenáša len malý kúsok hostiteľskej DNA z jednej bunky (darcu) do druhej (príjemcu).
Pridelené tri typy transdukcie: nešpecifické(všeobecné), špecifické a neúspešný. V bunke infikovanej bakteriofágom môžu fragmenty bakteriálnej DNA alebo plazmidov preniknúť do hláv niektorých fágov spolu s vírusovou DNA počas zostavovania dcérskej populácie. Vírusy sú obmedzené v množstve genetického materiálu v súlade s objemom hlavy. Ak je DNA bakteriálnej bunky štiepená fágom na atypickom mieste, potom, aby sa uvoľnilo miesto pre fragment chromozomálnej DNA, sú niektoré časti vírusovej DNA „obetované“, čo vedie k strate niektorých ich funkcií. . V tomto prípade sa fágová častica môže stať defektnou. Počet abnormálnych fágov môže dosiahnuť 0,3 % celej dcérskej populácie.
Výsledný fág je častica, ktorá spôsobuje nešpecifická (všeobecná) transdukcia. S týmto formulárom transdukcia do recipientných buniek možno zaviesť prakticky akýkoľvek gén.
S nešpecifickou transdukciou fágom je možné preniesť akýkoľvek fragment DNA hostiteľa, ale pri špecifickom možno preniesť iba presne definované fragmenty DNA. Najznámejším príkladom špecifickej transdukcie je fágom sprostredkovaná transdukcia. Keďže tento fág je pri prechode do profágového stavu zahrnutý v bakteriálnom chromozóme medzi gény kódujúce syntézu galaktózy a biotínu, sú to práve tieto gény, ktoré môže prenášať počas transdukcie. Počas abortívnej transdukcie nie je zavedený fragment donorovej DNA integrovaný do genofóru príjemcu, ale zostáva v cytoplazme, kde je jeho DNA transkribovaná, ale nie replikovaná. To vedie k tomu, že pri delení buniek sa prenáša len na jednu z dcérskych buniek (čiže sa dedí unilineárne) a potom sa stráca v potomstve.
Vlastnosti transdukujúcich fágových častíc nasledujúci:
Častice nesú len časť Fágová DNA, to znamená, že nejde o funkčné vírusy, ale skôr o nádoby, ktoré nesú fragmenty bakteriálnej DNA.
ako iní defektné vírusyčastice nie sú schopné replikácie.
Transdukcia fágov môže obsahovať časť hostiteľského chromozómu s génmi, ktoré baktérii príjemcu prepožičiavajú určité výhody (napríklad gény rezistencie na antibiotiká alebo gény kódujúce schopnosť syntetizovať rôzne látky). Toto získavanie nových vlastností baktériami sa nazýva fenomén lyzogenézy.
Fenomén transdukcie možno použiť na mapovanie bakteriálneho chromozómu, ak sa dodržia rovnaké princípy ako pri mapovaní pomocou transformačného javu.
Vo všeobecnosti transdukcia, fágové častice obsahujúce segmenty DNA hostiteľskej bunky prenášajú relatívne dlhé úseky genómovej DNA z jednej bakteriálnej bunky do druhej. Transdukčné fágové častice sa tvoria počas určitých infekčných procesov, keď je DNA bunky účinne degradovaná a fragmentuje sa
bunková DNA, približne veľkosti fágového genómu, náhodou zabalené do zrelých bakteriofágových častíc. V dôsledku následnej infekcie bakteriálnych buniek populáciou fágových častíc, vrátane transdukujúcich fágov, tieto prenášajú DNA darcovských buniek do týchto infikovaných buniek. Rekombinácia medzi zavedenými fragmentmi donorovej DNA a DNA recipientnej bunky vedie k zmene genotypu bunky príjemcu.
Každá transdukujúca fágová častica zvyčajne obsahuje iba jeden náhodný fragment pôvodného donorového chromozómu. Pravdepodobnosť zahrnutia akejkoľvek časti darcovského genómu do takejto častice je približne rovnaká. Avšak vďaka celkom veľká veľkosť transdukovateľné segmenty DNA (pre určité bakteriofágy je to asi 100 kb alebo 2,5 percenta celého chromozómu coli) zvyčajne prijímajúca bunka získava celú skupinu génov v jednom akte transdukcie. Výsledkom je, že gény, ktoré sú na donorovom chromozóme navzájom úzko spojené, sa kotransdukujú s vysokou frekvenciou, zatiaľ čo gény, ktoré sú od seba vzdialené, sa transdukujú nezávisle. Určenie frekvencie kotransdukcie génov pomáha spresniť genetické mapy tým, že umožňuje odhad relatívnych vzdialeností medzi úzko spojenými génmi. 3 Špecifická (obmedzená) transdukcia
Transdukcia druhého typu, špecifická, je charakteristická pre mierne bakteriofágy, ktorých infekčný cyklus je prerušený v dôsledku inkorporácie vírusového genómu do špecifického lokusu chromozomálnej DNA infikovanej bunky. Baktérie obsahujúce takéto integrované fágové genómy sa nazývajú lyzogénne. Nesú vírusové genómy ako dedičné prvky vlastných chromozómov. V lyzogénnej bunke sa vírusové a bunkové genómy replikujú ako jedna jednotka a sú vzájomne kompatibilné. Integrácia fágového genómu s genómom hostiteľskej bunky zbavuje fága schopnosti indukovať bunkovú smrť a produkovať infekčné potomstvo. Z tohto dôvodu bakteriofág
schopné lyzogenézy, na rozdiel od virulentný fág, dostal meno mierny.
Za určitých podmienok - indukcia- lyzogénny stav je prerušený a vírusový genóm je vyrezaný z chromozómu hostiteľa. Replikuje sa za vzniku mnohých vírusových častíc a zabíja bunku. Zvyčajne je excízia vírusového genómu veľmi presná a výsledný fág obsahuje vírusový genóm, ktorý plne zodpovedá pôvodnému.
Niekedy je fágový genóm rozrezaný nesprávne a chromozomálne gény sú zahrnuté v časticiach dcérskych fágov, priľahlé k integrovanému vírusovému genómu. Tieto gény sa zapínajú namiesto niektorých vírusových génov. Počas ďalšieho cyklu infekcie prechádzajú gény darcovskej bunky spolu s fágovými génmi do buniek príjemcu. Po inkorporácii DNA transdukujúceho fága do genómu príjemcu získava bunka spolu s fágovým genómom genetickú informáciu predchádzajúceho fágového hostiteľa.
Pri špecifickej transdukcii teda fág slúži ako vektor na prenos génov z jednej bunky do druhej. Pomocou tohto mechanizmu sa transdukujú len tie chromozomálne gény hostiteľskej bunky, ktoré sú úzko spojené s integračným miestom vírusového genómu.
Pretože sa rôzne mierne fágy vkladajú do rôznych chromozomálnych miest, ich nesprávne rozrezanie povedie k fágom, ktoré transdukujú rôzne chromozomálne gény. takže fágy lambda transdukovať gény zodpovedné za metabolizmus galaktózy, alebo gény, ktoré riadia syntézu biotínu, a f80 fágy – rôzny počet génov kódujúcich enzýmy pre biosyntézu tryptofánu.
Fágový genóm je schopný špecifickej transdukcie za predpokladu, že:
1 Musí získať kovalentne viazaný nevírusový segment DNA, ktorý má byť transdukovaný. Tento segment DNA je zvyčajne bunkového pôvodu, ale v zásade môže byť z akéhokoľvek zdroja. Môže byť začlenený kdekoľvek vo vírusovom genóme, pokiaľ je
neovplyvňuje replikáciu vírusovej DNA v infikovanej hostiteľskej bunke alebo jej schopnosť zbaliť sa do zrelých fágových častíc.
2 Fágový genóm musí byť schopný replikácie po infekcii recipientnej bunky, t.j. Vírusová DNA si musí zachovať počiatok replikácie (OP) a gény potrebné na replikáciu.
3 Fágové gény kódujúce štruktúrne fágové proteíny musia byť funkčne aktívne.
Špecifická transdukcia je široko používaná v molekulárnej genetike. Zoberme si jeden príklad takejto aplikácie tohto javu. Gén Escherichia coli kódujúci syntézu enzýmu beta-galaktozidázy obsahuje 3600 bp. a je tisícinou genómu tohto mikroorganizmu. Ak je fragment DNA bakteriálnej bunky kódujúci syntézu beta-galaktozidázy vložený do genómu transdukujúceho bakteriofága lambda, zaberá jednu pätnástinu, to znamená, že DNA fágu lambda je obohatená o gén beta-galaktozidázy. 100-krát viac ako DNA Escherichia coli.
Pri štúdiu bakteriofágov bol objavený jav, tzv transdukcia.
transdukcia(z lat. transductio- pohyb) - proces prenosu bakteriálnych DNA z jednej bunky do druhej bakteriofágom.
Existujú dva typy transdukcie:
1. špecifický
2. nešpecifické (všeobecné).
Nešpecifická (všeobecná) transdukcia:
Vykonáva ho fág P1, ktorý existuje v bakteriálnej bunke vo forme plazmidu, a fágy P22 a Mu, ktoré sa integrujú do ktorejkoľvek časti bakteriálneho chromozómu. Po indukcii profágu, s pravdepodobnosťou 10-5 na bunku, môže byť fragment bakteriálnej DNA chybne zabalený do fágovej kapsidy, v tomto prípade samotný fág neobsahuje DNA. Dĺžka tohto fragmentu sa rovná dĺžke normálnej fágovej DNA, jeho pôvod môže byť akýkoľvek: náhodná oblasť chromozómu, plazmid, iné fágy mierneho pásma.
Keď je fragment DNA v inej bakteriálnej bunke, môže byť začlenený do jej genómu, zvyčajne pomocou homológna rekombinácia.
Plazmidy prenesené fágom sú schopné vytvoriť kruh a replikovať sa v novej bunke. V niektorých prípadoch sa fragment DNA neintegruje do chromozómu príjemcu, nereplikuje sa, ale zostáva v bunke a je prepísaný. Tento jav sa nazýva abortívna transdukcia.
Špecifická prevodovka:
Špecifická transdukcia bola najlepšie študovaná na príklade fága λ. Tento fág je integrovaný iba do jedného miesta (att-miesto) chromozómu E. coli s určitou nukleotidovou sekvenciou (homológnou s att-miestom vo fágovej DNA). Počas indukcie môže jeho vylúčenie zlyhať s chybou (pravdepodobnosť 10-3-10-5 na bunku): vyreže sa fragment rovnakej veľkosti ako fágová DNA, ale so začiatkom na nesprávnom mieste. V tomto prípade sa stratia niektoré fágové gény a niektoré gény E. coli je ním zajatý.
Každý mierny fág, ktorý sa špecificky integruje do chromozómu, má svoje vlastné miesto att a teda aj gény umiestnené vedľa neho, ktoré je schopný prenášať. Množstvo fágov sa môže integrovať do akéhokoľvek miesta na chromozóme a niesť akékoľvek gény mechanizmom špecifickej transdukcie.
Keď sa mierny fág nesúci bakteriálne gény integruje do chromozómu novej hostiteľskej baktérie, obsahuje už dva identické gény – svoj vlastný a prinesený zvonku. Keďže fág je zbavený niektorých vlastných génov, často sa nedá indukovať a reprodukovať. Keď je však tá istá bunka infikovaná "pomocným" fágom rovnakého druhu, je možná indukcia defektného fága. DNA normálneho „pomocného“ fága aj DNA defektného fága spolu s bakteriálnymi génmi, ktoré nesú, vychádzajú z chromozómu a replikujú sa.
24 . Klasifikácia vírusov
Zistilo sa, že všetky študované organizmy sú ovplyvnené vírusmi. Mnoho rôznych vírusov spôsobuje choroby alebo infikuje latentne stavovce a bezstavovce, ako aj prvoky, rastliny, huby a baktérie. Je známych viac ako 4000 rôznych vírusov, z ktorých niekoľko stoviek infikuje ľudí a zvieratá.
Klasifikácia ICTV:
V roku 1966 Medzinárodný výbor pre taxonómiu vírusov prijal klasifikačný systém pre vírusy založený na rozdiele v type (RNA a DNA), počte molekúl nukleových kyselín (jednovláknových a dvojvláknových) a prítomnosti alebo neprítomnosti jadrovej obálka. Klasifikačný systém je rad hierarchických taxónov:
Oddelenie ( - virales)
rodina ( -viridae)
Podrodina ( -virinae)
Rod ( -vírus)
Vyhliadka ( -vírus)
Klasifikácia vírusov podľa Baltimoru:
Biológ laureáta Nobelovej ceny David Baltimore navrhol svoju klasifikačnú schému pre vírusy založenú na rozdieloch v mechanizme produkcie mRNA. Tento systém zahŕňa sedem hlavných skupín:
(I) Vírusy obsahujúce dvojvláknovú DNA, ktorým chýba štádium RNA (napr. herpesvírusy, poxvírusy, papovavírusy, mimivírusy).
(II) Vírusy obsahujúce dvojvláknovú RNA (napr. rotavírusy).
(III) Vírusy obsahujúce molekulu jednovláknovej DNA (napríklad parvovírusy).
(IV) Vírusy obsahujúce jednovláknovú molekulu RNA s pozitívnou polaritou (napr. pikornavírusy, flavivírusy).
(V) Vírusy obsahujúce jednovláknovú molekulu RNA negatívnej alebo dvojitej polarity (napr. ortomyxovírusy, filovírusy).
(VI) Vírusy obsahujúce jednovláknovú molekulu RNA, ktoré majú vo svojom životnom cykle štádium syntézy DNA na templáte RNA, retrovírusy (napríklad HIV).
(VII) Vírusy obsahujúce dvojvláknovú DNA, ktoré majú vo svojom životnom cykle štádium syntézy DNA na templáte RNA, retroidné vírusy (napríklad vírus hepatitídy B).
V súčasnosti sa na klasifikáciu vírusov používajú oba systémy súčasne, ako komplementárne.
Moderná klasifikácia:
Moderná klasifikácia vírusov je univerzálna pre vírusy stavovcov, bezstavovcov, rastlín a prvokov. Je založená na základných vlastnostiach viriónov, z ktorých hlavné sú vlastnosti charakterizujúce nukleovú kyselinu, morfológiu, genómovú stratégiu a antigénne vlastnosti. Základné vlastnosti sú kladené na prvé miesto, pretože vírusy s podobnými antigénnymi vlastnosťami majú tiež podobný typ nukleovej kyseliny, podobné morfologické a biofyzikálne vlastnosti.
Dôležitým znakom pre klasifikáciu, ktorý sa berie do úvahy spolu so štrukturálnymi znakmi, je stratégia vírusového genómu, ktorá je chápaná ako spôsob reprodukcie používaný vírusom, vzhľadom na vlastnosti jeho genetického materiálu.
Moderná klasifikácia je založená na týchto hlavných kritériách:
Typ nukleovej kyseliny (RNA alebo DNA), jej štruktúra (počet reťazcov).
Prítomnosť lipoproteínovej membrány.
Stratégia vírusového genómu.
Veľkosť a morfológia viriónu, typ symetrie, počet kapsomér.
Fenomény genetických interakcií.
Rozsah citlivých hostiteľov.
Patogenita, vrátane patologických zmien v bunkách a tvorby intracelulárnych inklúzií.
Geografické rozloženie.
Spôsob prenosu.
antigénne vlastnosti.
Ľudské a zvieracie vírusy:
Moderná klasifikácia vírusov ľudí a stavovcov pokrýva viac ako 4/5 známych vírusov, ktoré sú rozdelené do 17 rodín; z toho 6 sú DNA genómové vírusy a 11 sú RNA genómové vírusy.
25 . AT všeobecný pohľad zrelá vírusová častica (virión) pozostáva z nukleových kyselín, proteínov a lipidov - komplexné vírusy (obalené), alebo sa skladá len z nukleových kyselín a proteínov - jednoduché vírusy (nahé).
Proteín, ktorého hlavnou úlohou je vytvárať ochranný obal pre nukleovú kyselinu. Na základe skutočnosti, že množstvo genetickej informácie vo vírusoch je obmedzené, Crick a Watson (1956) navrhli, že proteínové obaly jednoduchých vírusov pozostávajú z opakujúcich sa podjednotiek. Niekedy je vírusový proteín reprezentovaný jedným typom polypeptidu, ale častejšie sú dva alebo tri. Proteíny na povrchu viriónu majú zvláštnu afinitu ku komplementárnym receptorom na povrchu citlivých buniek.
Lipidy sa nachádzajú v komplexne organizovaných vírusoch a nachádzajú sa najmä v lipoproteínovom obale (superkapside), tvoriacej jeho lipidovú dvojvrstvu, do ktorej sú vložené superkapsidové proteíny.
Všetky komplexne organizované vírusy obsahujúce RNA obsahujú významné množstvo lipidov (od 15 do 35 % sušiny). Z vírusov obsahujúcich DNA obsahujú lipidy vírusy kiahní, herpesu a hepatitídy B. Približne 50-60% lipidov v zložení vírusov sú fosfolipidy, 20-30% je cholesterol.
Lipidová zložka stabilizuje štruktúru vírusovej častice.
Sacharidová zložka vírusov je v zložení glykoproteínov. Množstvo cukrov v zložení glykoproteínov môže byť dosť veľké a dosahuje 10-13% hmotnosti viriónu. Ich chemická špecifickosť je úplne určená bunkovými enzýmami, ktoré zabezpečujú prenos a pripojenie zodpovedajúcich cukrových zvyškov. Bežné zvyšky cukru nachádzajúce sa vo vírusových proteínoch sú fruktóza, sacharóza, manóza, galaktóza, kyselina neuramínová, glukózamín. Podobne ako lipidy je teda sacharidová zložka určená hostiteľskou bunkou, pričom rovnaký vírus sa vracia do buniek odlišné typy, sa môže výrazne líšiť v zložení cukrov.
26 . Genetická informácia zakódovaná v jedinom géne môže byť považovaná za inštrukcie na produkciu špecifického proteínu v bunke. Takúto inštrukciu bunka vníma, ak je odoslaná vo forme mRNA. bunky, ktorých genetickým materiálom je DNA, musia túto informáciu „prepísať“ na komplementárnu kópiu mRNA.
Prvý krok replikácie vírusy sú spojené s penetráciou vírusovej nukleovej kyseliny do bunky hostiteľského organizmu. Tento proces uľahčujú špeciálne enzýmy, ktoré sú súčasťou kapsidy alebo vonkajšieho obalu viriónu a obal zostáva mimo bunky alebo ho virión po preniknutí do bunky ihneď stratí. Vírus nájde bunku vhodnú na svoju reprodukciu tak, že kontaktuje určité časti svojej kapsidy so špecifickými receptormi na bunkovom povrchu spôsobom „key-lock“. Ak na bunkovom povrchu nie sú žiadne špecifické („rozpoznávacie“) receptory, bunka na ne nie je citlivá vírusová infekcia: vírus do nej neprenikne.
Aby sa realizovala jeho genetická informácia, vírusová DNA, ktorá vstúpila do bunky, je prepísaná špeciálnymi enzýmami do mRNA. Vzniknutá mRNA sa presúva do bunkových „tovární“ syntézy proteínov – ribozómov, kde nahrádza bunkové „správy“ vlastnými „inštrukciami“ a je preložená (prečítaná), čím dochádza k syntéze vírusových proteínov. Samotná vírusová DNA je opakovane zdvojená (duplikovaná) za účasti ďalšej sady enzýmov, vírusových aj tých, ktoré patria bunke.
Syntetizovaný proteín, ktorý sa používa na stavbu kapsidy, a vírusová DNA namnožená v mnohých kópiách sa spoja a vytvárajú nové, „dcérske“ virióny. Vygenerované vírusové potomstvo opúšťa použitú bunku a infikuje nové: cyklus rozmnožovania vírusu sa opakuje.
Fázy replikácie vírusu:
1. Pripojenie k bunkovej membráne- adsorpcia. aby sa virión mohol adsorbovať na povrchu bunky, musí mať v plazmatickej membráne proteín (často glykoproteín) – receptor špecifický pre tento vírus. Prítomnosť receptora často určuje rozsah hostiteľov.
2. Prienik do bunky. V ďalšej fáze musí vírus doručiť svoju genetickú informáciu do bunky.
3. Preprogramovanie buniek. Pri infekcii vírusom v bunke sa aktivujú špeciálne antivírusové obranné mechanizmy. Infikované bunky začnú syntetizovať signálne molekuly – interferóny, ktoré premenia okolité zdravé bunky do antivírusového stavu a aktivujú imunitný systém. Poškodenie spôsobené replikáciou vírusu v bunke môže byť detekované vnútornými systémami bunkovej kontroly a takáto bunka bude musieť „spáchať samovraždu“ v procese nazývanom apoptóza. Jeho prežitie priamo závisí od schopnosti vírusu prekonať antivírusové obranné systémy.
4. Vytrvalosť. Niektoré vírusy môžu prejsť do latentného stavu, slabo zasahovať do procesov prebiehajúcich v bunke a aktivovať sa iba za určitých podmienok.
5. Vytvorenie nových komponentov vírusu. Reprodukcia vírusov v najvšeobecnejšom prípade zahŕňa tri procesy - 1) transkripciu vírusového genómu - teda syntézu vírusovej mRNA, 2) jej transláciu, čiže syntézu vírusových proteínov a 3) replikáciu vírusu. genóm. Mnohé vírusy majú kontrolné systémy, ktoré zabezpečujú optimálnu spotrebu biomateriálov hostiteľskej bunky.
6. Zrenie viriónu a výstup z bunky. Novo syntetizovaná genómová RNA alebo DNA sa obalí vhodnými proteínmi a opustí bunku.
27 .rabdovírusy- rodina vírusov obsahujúca nesegmentovanú jednovláknovú molekulu RNA lineárnej formy. Spôsobujú infekčné choroby u stavovcov, bezstavovcov a rastlín.Vírusy, ktoré infikujú zvieratá, majú guľkový tvar, rastliny majú tvar bacilov. Nukleokapsid je dvojvláknový, špirálovitý, v lipoproteínovom obale.Vírus je citlivý na pôsobenie tukových rozpúšťadiel, kyselín a tepla. Medzi rabdovírusy patria 2 rody – vezikulovírusy a lyssavírusy. Prvé zahŕňajú vírusy skupiny vezikulárnej stomatitídy, druhé - vírusy skupiny besnoty. Rodina rabdovírusov zahŕňa aj vírusy efemérnej horúčky. Vezikulárna stomatitída predstavuje vírusové ochorenie zvierat, niekedy postihujúce ľudí a prejavujúce sa ako akútna, samoobmedzujúca sa infekcia podobná chrípke. Viriony majú tvar guľky. Vonkajší obal je tvorený lipidovou dvojvrstvou.Vírus vezikulárnej stomatitídy prenášajú komáre. Vírus sa rozmnožuje v tele hmyzu Do rodu Lyssavirus patrí vírus besnoty a vírusy besnote (Mokola, Duvenhage - patogénne pre ľudí a zvieratá;). Besnota- infekčné ochorenie vírusovej etiológie. Je charakterizovaná poškodením centrálneho nervového systému, čo vedie k smrti. Ľudia sa nakazia uhryznutím, slinami a škrabancami. Inkubačná doba sa pohybuje od 10 dní do 3-4 (častejšie však 1-3) mesiacov.Rozlišujú sa 3 obdobia ochorenia: 1. Obdobie prekurzorov Trvá 1-3 dni. Sprevádzané zvýšením teploty na 37,2-37,3 ° C, depresiou, zlý sen, bolesť v mieste uhryznutia.2. Tepelná fáza (hydrofóbia) Trvá 1-4 dni. vyjadrené ostrým precitlivenosť k najmenšiemu podráždeniu zmyslov hluk spôsobuje kŕče svalov končatín, Pacienti sa stávajú agresívnymi.3. Obdobie paralýzy (štádium „zlovestného pokoja“) Nastáva paralýza očných svalov, dolných končatín trvanie 5-8 dní Replikácia rabdovírusov prebieha v cytoplazme infikovaných buniek a môže sa vyskytnúť aj v bunkách bez jadra. replikácie RNA je poskytovaná enzymatickou aktivitou L + NS proteínov a pokračuje tvorbou plus vlákna a replikatívneho prekurzora. Existujú mechanizmy na reguláciu syntézy, v dôsledku čoho sa RNA mínus vlákna tvoria mnohokrát častejšie ako plus vlákna a rôzne bielkoviny syntetizované v rôznych množstvách. Počas syntézy RNA sa tvoria rôzne triedy DI častíc. Zhromažďovanie nukleokapsidov sa vyskytuje v cytoplazme a na bunkových membránach sa vytvárajú virióny, ktoré opúšťajú bunku pučaním.
28 . V nukleokapside sa interakcia nukleovej kyseliny a proteínu uskutočňuje pozdĺž jednej osi rotácie. Každý vírus so špirálovou symetriou má charakteristickú dĺžku, šírku a periodicitu nukleokapsidu. Nukleokapsidy Väčšina ľudských patogénnych vírusov má špirálovú symetriu (napríklad koronavírusy, rabdovírusy, para- a ortomyxovírusy, bunyavírusy a arenavírusy). Do tejto skupiny patrí aj vírus tabakovej mozaiky. Špirálovitá organizácia symetrie dáva vírusom tyčinkovitý tvar. So špirálovou symetriou proteínový obal lepšie chráni dedičnú informáciu, ale vyžaduje veľké množstvo bielkovín, keďže obal pozostáva z relatívne veľkých blokov.
Vírus tabakovej mozaiky bol prvým vírusom izolovaným v čistej forme. Pri infikovaní týmto vírusom sa na listoch chorej rastliny objavia žlté škvrny - takzvaná listová mozaika. Vírusy sa šíria veľmi rýchlo, buď mechanicky, keď sa choré rastliny alebo časti rastlín dostanú do kontaktu so zdravými rastlinami, alebo vzduchom prostredníctvom cigaretového dymu z infikovaných listov.
29 . Syndróm získanej imunitnej nedostatočnosti (AIDS) je stav, ktorý sa vyvíja na pozadí infekcie HIV a je charakterizovaný poklesom počtu lymfocytov, mnohopočetné oportúnne infekcie, neinfekčné a neoplastické ochorenia. AIDS je terminálne štádium HIV infekcia.Dodnes nebola vytvorená vakcína proti HIV, liečba HIV infekcie výrazne spomaľuje priebeh ochorenia, ale je známy len jediný prípad úplného vyliečenia ochorenia v dôsledku transplantácie modifikovaných kmeňových buniek . Spôsoby prenosu infekcie HIV: 1. Sexuálne 2. Injekčné a inštrumentálne – pri použití kontaminovaných striekačiek, ihiel, katétrov3. Hemotransfúzia (po transfúzii infikovanej krvi alebo jej zložiek - plazma, krvné doštičky, leukocyty); 4. Perinatálne (predporodné, transplacentárne - od infikovanej matky); 5. Transplantácia (transplantácia infikovaných orgánov, kostná dreň umelá inseminácia infikovanými spermiami); 6. Mlieko (infekcia dieťaťa infikovaným materským mliekom); 7. Profesionálne a domáce - infekcia cez poškodenú kožu a sliznice ľudí v kontakte s krvou. HIV sa neprenáša bežným kontaktom. Etapy vývoja HIV: 1Štádium inkubácie prebieha od okamihu infekcie až po objavenie sa reakcie tela vo forme prejavov akútna infekcia alebo tvorba protilátok (od 3 týždňov do 3 mesiacov, ale v niektorých prípadoch môže byť oneskorená až o rok). 2. štádium primárnych prejavov má ďalší súbor charakteristík: akútna infekcia, asymptomatická infekcia, perzistujúca generalizovaná lymfadenopatia (zväčšenie najmenej dvoch lymfatických uzlín v dvoch rôzne skupiny, s výnimkou inguinálnych lymfatických uzlín, V štádiu akútnej infekcie sa často zaznamenáva prechodný pokles T-lymfocytov, ktorý je niekedy sprevádzaný rozvojom prejavov sekundárnych ochorení (kandidóza, herpetická infekcia). Tieto prejavy sú mierne, krátkodobé a dobre reagujú na terapiu (liečbu). Zvyčajne je trvanie štádia akútnej infekcie 2-3 týždne, po ktorých choroba prechádza - asymptomatická infekcia. 3). Štádium sa zvyčajne začína rozvíjať po 3-5 rokoch od okamihu infekcie. Je charakterizovaná bakteriálnymi, plesňovými a vírusovými léziami slizníc a kože, zápalové ochorenia horný dýchacieho traktu. V štádiu (po 5-7 rokoch od okamihu infekcie) sú kožné lézie hlbšie a majú tendenciu byť zdĺhavé. Štádium (po 7-10 rokoch) je charakterizované rozvojom závažných sekundárnych ochorení, ich generalizovanou (všeobecnou) povahou, poškodením centrálneho nervového systému.
30. Paramyxovírusy (Paramyxoviridae) je rodina vírusov, ktoré spôsobujú osýpky, parotitis(mumps), parainfluenza, pseudomor, psinka u psov. Možno spôsobí SARS. Virióny majú guľovitý tvar.Genóm je reprezentovaný jednovláknovou nefragmentovanou RNA, ktorá obmedzuje odolnosť voči mutácii. Životný cyklus vírusov parainfluenzy prebieha v cytoplazme bunky, paramyxovírusy nepotrebujú na svoju transkripciu seed mRNA. Klasifikácia:Čeľaď zahŕňa nasledujúce taxóny: podrodina Paramyxovirinae:rod avulavírus - Vírus pseudomoru hydiny,rod Henipavírus,rod morbillivírus - vírus osýpok, vírus psinky, rod Respirovírus -ľudský vírus parainfluenzy, sérotypy 1 a 3, rod rubulavírusľudský vírus parainfluenzy sérotypy 2 a 4, mumps, rod vírusy podobné TPMV;podrodinaPneumovirinae:rod Pneumovírus- respiračný syncyciálny vírus Metapneumovírus. Funkcie replikácie: Genóm je reprezentovaný jednou lineárnou molekulou negatívnej polarity, jednovláknovou. Existuje 6 génov oddelených konzervovanými nekódujúcimi oblasťami, ktoré signalizujú začiatok a koniec polyadenylácie. V paramyxovírusoch sa našlo sedem proteínov: NP (alebo N), P, M, F, L a HN (alebo H alebo G). Sú spoločné pre všetky rody. HN-proteín zabezpečuje pripojenie viriónov k bunkám a spôsobuje tvorbu VNA, ktoré bránia adsorpcii vírusu na bunkových receptoroch. Proteín F sa podieľa na vstupe vírusu do bunky. reprodukcie paramyxovírusy sa vyskytujú v cytoplazme, Virióny sa pomocou HN-proteínu pripájajú na glykolipidové receptory bunky. F proteín potom uskutoční fúziu vírusový obal s plazmatickou membránou bunky. Výsledkom je, že nukleokapsid je v bunke s tromi proteínmi, ktoré sú s ním spojené (N, P a L), po ktorých začína proces transkripcie, ktorý vykonáva viriónová RNA-dependentná RNA polymeráza. Genóm je transkribovaný s tvorbou 6-10 diskrétnych nespracovaných mRNA ako výsledok sekvenčnej diskontinuálnej syntézy z jedného promótora. Kópia genómovej RNA v plnej dĺžke (+RNA) je tiež syntetizovaná a slúži ako templát pre syntézu genómovej RNA (-RNA). syntetizovaná genómová RNA spojená s N-proteínom a transkriptázou tvoria nukleokapsidy. Zrenie virionu zahŕňa:
1) zavedenie vírusových glykoproteínov do zmenených oblastí bunkovej plazmatickej membrány;
2) väzba matricového proteínu (M) a iných neglykozylovaných proteínov so zmenenou bunkovou membránou;
3) umiestnenie nukleokapsidových podjednotiek pod M-proteín;
4) tvorba a uvoľňovanie zrelých viriónov pučaním.
Najvýznamnejší predstavitelia: Vírusy parainfluenzy sú veľmi častými patogénmi akútnych respiračných infekcií. ľudský vírus parainfluenzyčasto postihuje bunky hrtana, takže ochorenie prebieha s príznakmi laryngitídy (suchý, bolestivý "štekavý kašeľ", chrapľavý hlas). U detí sú ochorenia spôsobené HPV závažnejšie, je pravdepodobnejšie, že sa rozvinú intoxikácia. respiračný syncyciálny vírus Pôvodca patrí do rodu Pneumovirus z čeľade paramyxovírusov, je jedným z najčastejších pôvodcov akútnych ochorenia dýchacích ciest u detí v prvých rokoch života. vírus osýpok je členom rodu Morbillivirus z rodiny paramyxovírusov. V morfológii sa takmer nelíši od ostatných členov rodiny. Chýba mu neuraminidáza. Má hemaglutinačný, hemolytický a symplastický účinok. Vírus obsahuje hemaglutinín, hemolyzín (F), nukleoproteín (NP) a matricový proteín, ktoré sa líšia antigénnou špecifickosťou a imunogenitou. Vírus osýpok má sérovarianty, má spoločné antigénne determinanty s inými morbillivírusmi (vírus psinky a vírus moru hovädzieho dobytka).
31 V izometrických štruktúrach je balenie nukleovej kyseliny vírusového genómu zložité: nukleokapsidové obalové proteíny sú relatívne slabo spojené s nukleovou kyselinou alebo nukleoproteínmi, čo predstavuje minimálne obmedzenia na spôsob balenia nukleovej kyseliny. V tomto prípade môžu byť nukleoproteíny „jadra“ veľmi komplexne organizované: napríklad v papovavírusoch dvojvláknová kruhová DNA, ktorá sa viaže na históny, vytvára štruktúry veľmi podobné nukleozómom.
V týchto vírusoch je nukleová kyselina obklopená kapsoméry, tvoriaci obrazec dvadsaťstenu-polystenu s 12 vrcholmi, 20 trojuholníkovými plochami a 30 rohmi. Vírusy s podobnou štruktúrou zahŕňajú adenovírusy, reovírusy, iridovírusy, herpesvírusy a pikornavírusy. Organizácia podľa princípu kubickej symetrie dáva vírusom sférický tvar. Princíp kubickej symetrie je na tvorbu uzavretej kapsidy najekonomickejší, keďže na jej organizáciu sa používajú relatívne malé proteínové bloky tvoriace veľký vnútorný priestor, do ktorého sa voľne zmestí nukleová kyselina.
32. Životné cykly väčšiny vírusov sú pravdepodobne podobné. Zjavne však prenikajú do bunky rôznymi spôsobmi, pretože na rozdiel od živočíšnych vírusov musia bakteriálne a rastlinné vírusy prenikať aj cez bunkovú stenu. Nie vždy k penetrácii do bunky dochádza injekciou a proteínový obal vírusu nie vždy zostáva na vonkajšom povrchu bunky. Keď sa niektoré fágy dostanú do hostiteľskej bunky, nereplikujú sa. Namiesto toho je ich nukleová kyselina začlenená do DNA hostiteľa. Tu môže táto nukleová kyselina zostať niekoľko generácií a replikovať sa spolu s vlastnou DNA hostiteľa. Takéto fágy sú známe ako mierne fágy a baktérie, v ktorých sa skrývajú, sa nazývajú lyzogénne. To znamená, že baktéria môže potenciálne lyzovať, ale lýza buniek sa pozoruje až po
kým fág neobnoví svoju aktivitu. Taký neaktívny fág
nazývaný profág alebo provírus.
33. Štruktúra a chemické zloženie. Virióny sú sférické. V strede je nukleokapsid so špirálovitým typom symetrie, obklopený vonkajším plášťom so styloidnými výbežkami. Jednovláknová "-" RNA. Nukleokapsid obsahuje niekoľko vírusovo špecifických enzýmov, vrátane RNA polymerázy. Má superkapsidu a 3 vírusovo špecifické proteíny: 2 - NH glykoproteíny (majú hemaglutinačný a neuraminidázový účinok), 3 - F proteín (podieľa sa na fúzii bunkových membrán s vírusovým obalom).
KLASIFIKÁCIA VÍRUSOV CHRÍPKY
Všetci členovia rodiny ortomyxovírusov sú chrípkové vírusy. Sú klasifikované na chrípkové vírusy typu A, B a C podľa antigénu RNP, ktorý nevyvoláva sérologické reakcie krížového typu. charakteristický znak vírusmi chrípky typu A je zmena v antigénnych vlastnostiach povrchových proteínov (glykoproteínov) hemaglutinínu a neuraminidázy. Z domácich a voľne žijúcich zvierat sú izolované početné antigénne varianty vírusov chrípky "s rôznymi typmi hemaglutinínu a neuraminidázy. Prítomnosť rôznych antigénnych variantov si vyžiadala jednotnú klasifikáciu vírusov na základe antigénnych vlastností hemaglutinínu a neuraminidázy. Keďže vírus chrípky typu C sa líši od vírusov chrípky typu A a B sa v rade základných vlastností delí na samostatný rod. Vírus chrípky typu B síce existujú antigénne varianty, ale nie je ich až tak veľa a netreba ich klasifikovať. vírusy typu A cirkulujúce u ľudí aj zvierat, vírusy chrípky typu B boli izolované iba od ľudí.
34. Hlavnou črtou vírusového genómu je, že dedičná informácia vo vírusoch môže byť zaznamenaná na DNA aj RNA. Genóm vírusov obsahujúcich DNA je dvojvláknový (s výnimkou parvovírusov, ktoré majú jednovláknovú DNA), nesegmentovaný a vykazuje infekčné vlastnosti. Genóm väčšiny RNA vírusov je jednovláknový (s výnimkou reovírusov a retrovírusov s dvojvláknovým genómom) a môže byť segmentovaný alebo nesegmentovaný. Vírusové RNA sú rozdelené do dvoch skupín v závislosti od ich funkcií. Do prvej skupiny patria RNA, ktoré môžu priamo prekladať genetickú informáciu na ribozómy citlivej bunky, teda vykonávať funkcie mRNA a mRNA. Nazývajú sa plus-vláknová RNA. Pre špecifické rozpoznávanie ribozómov majú charakteristické zakončenia („čiapky“). V inej skupine vírusov RNA nie je schopná preložiť genetickú informáciu priamo do ribozómov a funguje ako mRNA. Takéto RNA slúžia ako templát pre tvorbu mRNA, RNA je špecifická pre ribozómy, ale aj pre ribozómy. t.j. pri replikácii sa na začiatku syntetizuje templát ( +RNA) na syntézu -RNA.Vo vírusoch tejto skupiny sa replikácia RNA líši od transkripcie v dĺžke výsledných molekúl: pri replikácii dĺžka RNA zodpovedá rodičovskej vlákno a pri transkripcii vznikajú skrátené molekuly mRNA.Výnimkou sú retrovírusy, ktoré obsahujú jednovláknovú +RNA, ktorá slúži ako templát pre vírusovú RNA-dependentnú DNA polymerázu (reverzná transkriptáza).Pomocou tohto enzýmu sa získavajú informácie sa prepisuje z RNA na DNA, čo vedie k vytvoreniu DNA provírusu, ktorý sa integruje do bunkového genómu.
35. Vírusy obsahujúce DNA sa líšia od vírusov obsahujúcich RNA v spôsobe replikácie. DNA zvyčajne existuje vo forme dvojvláknových štruktúr: dva polynukleotidové reťazce sú spojené vodíkovými väzbami a skrútené tak, že Dvojitý helix. Na rozdiel od toho RNA zvyčajne existuje ako jednovláknové štruktúry. Genóm niektorých vírusov je však jednovláknová DNA alebo dvojvláknová RNA. Prvý stupeň vírusovej replikácie je spojený s penetráciou vírusovej nukleovej kyseliny do bunky hostiteľského organizmu. Tento proces môžu uľahčiť špeciálne enzýmy, ktoré sú súčasťou kapsidy alebo vonkajšieho obalu viriónu a obal zostáva mimo bunky alebo ho virión po preniknutí do bunky ihneď stratí. Vírus nájde bunku vhodnú na svoju reprodukciu tak, že kontaktuje určité časti svojej kapsidy (alebo vonkajšieho obalu) so špecifickými receptormi na bunkovom povrchu spôsobom „kľúčového zámku“. Ak na bunkovom povrchu nie sú žiadne špecifické („rozpoznávacie“) receptory, potom bunka nie je citlivá na vírusovú infekciu: vírus do nej nepreniká. Aby sa realizovala jeho genetická informácia, vírusová DNA, ktorá vstúpila do bunky, je prepísaná špeciálnymi enzýmami do mRNA. Výsledná mRNA sa presúva do ribozómov, čo vedie k syntéze vírusových proteínov. Samotná vírusová DNA sa mnohokrát zdvojnásobí za účasti ďalšej sady enzýmov, vírusových aj tých, ktoré patria bunke. Syntetizovaný proteín, ktorý sa používa na stavbu kapsidy, a vírusová DNA namnožená v mnohých kópiách sa spoja a vytvárajú nové, „dcérske“ virióny. Vygenerované vírusové potomstvo opúšťa použitú bunku a infikuje nové: cyklus rozmnožovania vírusu sa opakuje. Niektoré vírusy počas pučania z povrchu bunky zachytia časť bunková membrána, do ktorého sa „vopred“ integrovali vírusové proteíny a získavajú tak obal. V niektorých RNA vírusoch môže genóm (RNA) priamo pôsobiť ako mRNA. Táto vlastnosť je však charakteristická len pre vírusy s "+" reťazcom RNA (t. j. s RNA s kladnou polaritou). V prípade vírusov s reťazcom „-“ RNA sa táto musí najprv „prepísať“ na reťazec „+“; až potom začína syntéza vírusových proteínov a dochádza k replikácii vírusu. Takzvané retrovírusy obsahujú RNA ako genóm a majú neobvyklý spôsob prepisu genetického materiálu: namiesto prepisu DNA do RNA, ako sa to deje v bunke a je typické pre vírusy obsahujúce DNA, sa ich RNA prepisuje do DNA. Dvojvláknová DNA vírusu je potom integrovaná do chromozomálnej DNA bunky. Na matrici takejto vírusovej DNA sa syntetizuje nová vírusová RNA, ktorá podobne ako iné určuje syntézu vírusových proteínov.
36. Čeľaď Bunyaviridae sa považuje za najväčšiu z hľadiska počtu vírusov, ktoré sú v nej zahrnuté (asi 250). Prenáša sa kontaktnými, vzdušnými a alimentárnymi cestami. Bunyavírusové virióny majú guľovitý tvar a priemer 90-100 nm. Genóm je tvorený molekulou RNA pozostávajúcou z troch (L, M a S) segmentov. Nukleokapsid bunyavírusov je organizovaný podľa typu špirálovej symetrie. Navonok je nukleokapsid pokrytý dvojvrstvovým lipidovým superkapsidom, na ktorom sú umiestnené proteínové štruktúry s hemaglutinačným účinkom, spojené vo forme povrchovej mriežky. Rôzne bunyavírusy majú variabilné proteínové zloženie, ale všetky obsahujú povrchové glykoproteíny G1 a G2 a vnútorný glykoproteín spojený s RNA N-proteínom. Väčšina vírusov obsahuje RNA-dependentnú RNA polymerázu. Replikačný cyklus bunyavírusov sa uskutočňuje v cytoplazme. Pôvodcovia arbovírusových infekcií: Vírusy rodu Phlebovirus spôsobujú rôzne komáre horúčky (napríklad horúčka pappatachi, neapolská a sicílska horúčka, horúčka údolia Rift, Punta Toro atď.). Rod Nairovirus zahŕňa krymsko-konžský vírus hemoragická horúčka, choroboplodný v Rusku, Moldavsku, Ukrajine, na Balkáne a v Afrike. Spektrum prirodzených hostiteľov bunyavírusov je široké: viac ako polovica druhov sú prirodzenými rezervoármi hlodavcov, 1/4 vtákov a 1/4 rôznych artiodaktylových zvierat. Nosičmi väčšiny bunyavírusov sú komáre z čeľade Culicinae; viac ako 20 typov vírusov prenášajú kliešte čeľade Ixodidae a Argasidae; niekoľko vírusov prenášajú pakomáre a komáre. Rod Calicivirus z čeľade Caliciviridae kombinuje vírusy s „holou“ kubickou kapsidou s priemerom 37-40 nm. Genóm kalicivírusov je tvorený molekulou +RNA. Mikroskopiou s negatívnym kontrastom sa na povrchu viriónov nachádza 32 miskovitých odtlačkov, v súvislosti s ktorými dostali vírusy svoj názov [z gréčtiny. kalich, miska]. V známych bunkových kultúrach sa kalicivírusy nemnožia, na ich diagnostiku sa zvyčajne používa imunoelektrónová mikroskopia. Druhy kalicivírusov patogénne pre ľudí spôsobujú gastroenteritídu a hepatitídu. Okrem skutočných kalicivírusov tento rod zahŕňa vírus Norwalk a pôvodcu hepatitídy E. Pôvodcovia gastroenteritídy Patogenéza chorôb je spôsobená nekrotickými léziami slizničného epitelu tenké črevo kalicivírusy, sprevádzané rozvojom hnačkového syndrómu. Inkubačná doba kalicivírusovej gastroenteritídy nepresahuje 1-2 dni; väčšina autorov rozlišuje tri hlavné typy lézií: ochorenia s ťažkým vracaním (zvyčajne pozorované v zimných mesiacoch, častejšie u detí); epidemická hnačka (u dospievajúcich a dospelých) a gastroenteritída (častejšie u detí). Calicivírusová gastroenteritída je sprevádzaná myalgiou, bolesťami hlavy; 50 % pacientov udáva strednú horúčku. hnačkový syndróm pri kalicivírusovej gastroenteritíde je priebeh mierny - stolica vodnatá, bez prímesí krvi. Po 7-10 dňoch dochádza k spontánnemu zotaveniu. Liečba kalicivírusovej gastroenteritídy je symptomatická; neexistujú žiadne prostriedky na etiotropnú liečbu a špecifickú profylaxiu. Rod koronavírusy zahŕňa mnohé dôležité cicavčie a vtáčie patogénne vírusy, ktoré spôsobujú respiračné ochorenia, enteritídu, polyserozitídu, myokarditídu, hepatitídu, nefritídu a imunopatológiu. U ľudí spôsobujú koronavírusy spolu s inými vírusmi syndróm bežné nachladnutie(bežné nachladnutie). Väčšina koronavírusov má výrazný tropizmus pre epitelové bunky dýchacieho traktu a črevného traktu. Niektoré koronavírusy sa izolujú ťažko a len s použitím orgánových kultúr. Zástupcovia rodu koronavírusy majú virióny okrúhleho tvaru s priemerom 80-220 nm. Koronavírusové virióny pozostávajú zo špirálovitého nukleokapsidu a glykoproteínového obalu, na povrchu ktorého sú charakteristické paličkovité výbežky dlhé 20 nm, ďaleko od seba, tvoriace akúsi slnečnú korónu. Niektoré koronavírusy majú tiež skrátené 5 nm peplometre. Koronavírusy obsahujú tri alebo štyri hlavné štrukturálne proteíny: nukleokapsidový proteín N; hlavný glykoproteín S na meranie popola; transmembránové glykoproteíny M a E. Niektoré vírusy navyše obsahujú neproteín. Torovírusy obsahujú rovnaké proteíny ako koronavírusy, ale neobsahujú proteín E. Bovinný torovírus obsahuje proteín HE (M, 65000). Medzi zástupcami rodu koronavírusov sa rozlišujú tri antigénne skupiny. Zástupcovia rodu koronavírusov majú nasledujúce štruktúrne proteíny. Glykoproteín S (150-180 kD) tvorí veľké výbežky na povrchu viriónov. Glykoproteín S možno rozdeliť do 3 štruktúrnych segmentov. Veľké vonkajšie transmembránové a cytoplazmatické segmenty. Veľký vonkajší segment zase pozostáva z dvoch subdomén S1 a S2. Mutácie v segmente S1 sú spojené so zmenami v antigenicite a virulencii vírusu. Segment S2 je konzervatívnejší. Proteín S hovädzieho koronavírusu (180 kD) je štiepený bunkovými proteázami na S1 a S2 počas dozrievania viriónu alebo po ňom, pričom zostáva nekovalentne viazaný vo viriónových peploméroch. Štiepenie proteínu S v rôznych koronavírusoch závisí od bunkového systému. Proteín S spôsobuje tvorbu VHA a je zodpovedný za fúziu vírusového obalu s bunkovou membránou. Proteín S je multifunkčný.
37. V živočíšnych vírusoch je známe veľké množstvo mutantných foriem. Existujú najmä mutanty, ktoré sa líšia morfológiou plakov a pockmarkov; mutanty závislé od hostiteľa alebo teploty; mutanty neschopné indukovať syntézu tymidínkinázy; odolný voči niektorým chemikálie alebo sú na nich závislé; líšiace sa termosenzitivitou ich infekčných vlastností alebo enzymatickej aktivity, antigénnymi vlastnosťami obalových proteínov, schopnosťou vytvárať plaky v prítomnosti rôznych inhibítorov a mnohými ďalšími. Genetické štúdie vyžadujú mutanty s jasne definovanou, pomerne stabilnou fenotypovou črtou, ktorú je ľahké vziať do úvahy; táto vlastnosť musí byť spôsobená jedným mutantným génom s úplnou penetráciou.
38. Mierne fágy nelyzujú všetky bunky v populácii, s niektorými vstupujú do symbiózy, v dôsledku čoho je fágová DNA integrovaná do bakteriálneho chromozómu. V tomto prípade sa fágový genóm nazýva profág. Profág, ktorý sa stal súčasťou chromozómu bunky, sa pri svojej reprodukcii synchrónne replikuje s genómom baktérie bez toho, aby spôsobil jej lýzu, a dedí sa z bunky na bunku neobmedzenému počtu potomkov. Biologický jav symbiózy mikrobiálnej bunky s miernym fágom (profágom) sa nazýva lyzogénia a bakteriálna kultúra obsahujúca profág sa nazýva lyzogénna. Tento názov (z gréckeho lysis – rozklad, genea – pôvod) odráža schopnosť profága byť spontánne alebo pod vplyvom množstva fyzikálnych a chemických faktorov vylúčený z chromozómu bunky a prejsť do cytoplazmy, t.j. správať sa ako virulentný fág, ktorý lyzuje baktérie. Lyzogénne kultúry sa svojimi základnými vlastnosťami nelíšia od pôvodných, sú však imúnne voči opätovnej infekcii homológnymi alebo blízko príbuznými fágmi a navyše získavajú ďalšie vlastnosti, ktoré sú pod kontrolou profágových génov. Zmena vlastností mikroorganizmov pod vplyvom profága sa nazýva fágová konverzia. Ten sa vyskytuje v mnohých typoch mikroorganizmov a týka sa ich rôznych vlastností: kultúrne, biochemické, toxigénne, antigénne, citlivosť na antibiotiká atď. tejto časti chromozómu na inú bunku. Ak sa mikrobiálna bunka stane lyzogénnou, získa nové vlastnosti. Mierne fágy sú teda silným faktorom vo variabilite mikroorganizmov. Mierne fágy môžu poškodiť mikrobiologickú produkciu. Ak sa teda mikroorganizmy používané ako výrobcovia vakcín, antibiotík a iných biologických látok ukážu ako lyzogénne, existuje nebezpečenstvo, že sa temperovaný fág stane virulentným, čo nevyhnutne povedie k lýze produkčného kmeňa.
39. Retrovírusy(lat. Retroviridae) je rodina vírusov obsahujúcich RNA,
prevažne infikujúce stavovce. Najznámejší a najaktívnejší
skúmaným zástupcom je vírus ľudskej imunodeficiencie. Retrovírusy
pomocou ktorého sa DNA syntetizuje na matrici viriónovej RNA.
Keď je bunka infikovaná retrovírusom, syntéza začína v cytoplazme.
vírusový DNA-genóm využívajúci virión RNA ako matrica.
Všetky retrovírusy používajú reverzný mechanizmus na replikáciu svojho genómu.
transkripcia: vírusový enzým reverzná transkriptáza (príp reverzná fáza)
syntetizuje jedno vlákno DNA na matrici vírusovej RNA a potom na matrici
syntetizovaného vlákna DNA dopĺňa druhé, komplementárne vlákno.
Vytvorí sa dvojvláknová molekula DNA, ktorá po preniknutí jadrové
škrupina, integruje sa do chromozomálnej DNA bunky a potom slúži ako matrica
na syntézu molekúl vírusovej RNA. Tieto RNA sa uvoľňujú z bunkového jadra a
bunky v cytoplazme sú zabalené do vírusových častíc schopných
infikovať nové bunky.
Podľa jednej hypotézy by retrovírusy mohli pochádzať z retrotranspozóny-
mobilné segmenty eukaryotického genómu.
Klasifikácia retrovírusov
Rodina Retroviridae zahŕňa tri podrodiny:
Oncovirinae(onkovírusy), ktorých najvýznamnejším predstaviteľom je ľudský T-lymfotropný vírus typu 1;
Lentivirinae(lentivírusy), ktoré zahŕňajú HIV; a
Spumavirinae(spumavírusy alebo penivé vírusy).
Transformácia
Transformácia je prenos čistej DNA z jednej bunky do druhej. Transformáciu objavil bakteriológ F. Griffiths v roku 1928 pri pokusoch s pneumokokmi. U pneumokokov sú známe dva typy kmeňov: S- a R-formy.
S-forma sa vyznačuje prítomnosťou polysacharidovej kapsuly, vďaka ktorej pri umelej kultivácii vytvára hladké, lesklé kolónie; táto forma je patogénna pre myši. R-forma nemá kapsulu, pri umelom pestovaní vytvára drsné kolónie; táto forma je pre myši nepatogénna. Ak sa však myšiam injekčne podajú usmrtené S-bunky a živé R-bunky súčasne, myši uhynú. Preto genetické vlastnosti jedného kmeňa ovplyvňujú genetické vlastnosti iného kmeňa.
V roku 1944 O. Avery, K. McLeod a M. McCarthy dokázali, že zmeny v dedičných vlastnostiach buniek sú spojené s prenosom DNA.
Schopnosť bunky transformovať sa je možná v jej špeciálnom stave, ktorý sa nazýva kompetencia. V kompetentných bunkách sa mení zloženie bunkovej steny a plazmalemy: stena sa stáva poréznou, plazmalema vytvára početné invaginácie a na vonkajšom povrchu sa objavujú špeciálne antigény - kompetenčné faktory (najmä špecifické proteíny s nízkou molekulovou hmotnosťou).
AT prírodné podmienky extracelulárna čistá DNA vzniká pri smrti (lýze) prokaryotov.
Transformácia sa spravidla vyskytuje v rámci jedného druhu prokaryotov, ale v prítomnosti homológnych génov sa pozoruje aj medzidruhová transformácia.
Proces transformácie zahŕňa nasledujúce fázy:
1. Pripojenie transformujúcej sa dvojvláknovej DNA k receptorom na povrchu recipientnej bunky.
2. Transformácia dvojvláknovej DNA na jednovláknovú.
3. Prienik jednovláknovej DNA do bunky.
4. Integrácia transformujúcej sa DNA do chromozómu príjemcu a rekombinácia genetického materiálu.
Dĺžka transformujúcej DNA by mala byť od 500 do 200 tisíc bp. Energia uvoľnená počas degradácie jedného z reťazcov DNA sa využíva na aktívny transport zostávajúceho reťazca do bunky.
Prvé tri stupne transformácie nezávisia od nukleotidového zloženia DNA. Proces integrácie transformujúcej sa DNA do chromozómu príjemcu je však pravdepodobnejší, ak je táto DNA vysoko homológna s DNA príjemcu.
Proces transformácie je znázornený na diagrame. Každý úsečka zodpovedá jednému vláknu DNA. Transformujúca sa DNA je znázornená čiernou farbou a DNA prijímacej bunky sivou farbou.
V prvom kroku sa transformujúca DNA naviaže na receptorové miesta na povrchu recipientnej bunky.
V druhom štádiu sa dvojvláknová DNA na bunkovom povrchu transformuje na jednovláknovú DNA v dôsledku štiepenia jedného z vlákien bakteriálnymi nukleázami.
V treťom kroku je zostávajúce vlákno DNA transportované cez membránu do cytoplazmy. V tomto prípade sa využíva energia uvoľnená pri degradácii komplementárneho reťazca.
Počas replikácie bakteriálneho chromozómu je transformujúci reťazec DNA pripojený k homológnej (čiastočne komplementárnej) oblasti DNA recipientnej bunky. V tomto prípade sa v dôsledku nedostatočnej komplementarity vytvorí heteroduplex („molekulárny heterozygot“) - časť dvojvláknovej DNA, na ktorej nie sú dusíkaté bázy spojené vodíkovými väzbami vo všetkých nukleotidových pároch. Zvyšok DNA sa normálne replikuje.
Po ukončení replikácie DNA sa prijímajúca bunka rozdelí na dve bunky: čiastočne transformovanú bunku s chromozómom obsahujúcim oblasť heteroduplexnej DNA a netransformovanú bunku. Počas replikácie DNA v čiastočne transformovanej bunke sú komplementárne reťazce dokončené na oboch reťazcoch DNA. Jeden reťazec si zachováva pôvodné nukleotidové sekvencie, zatiaľ čo druhý sa úplne transformuje. Po rozdelení čiastočne transformovanej bunky vzniká jedna netransformovaná bunka a jedna úplne transformovaná bunka, v ktorej je pôvodná nukleotidová sekvencia nahradená nukleotidovou sekvenciou transformujúcej sa DNA.
Transformácia teda nezahŕňa pridanie nových génov, ale nahradenie recipientných génov homológnymi nukleotidovými sekvenciami.
Frekvencia transformácie u prokaryotov závisí od vlastností transformujúcej sa DNA, od jej koncentrácie, od stavu recipientnej bunky a od typu baktérie. Maximálna frekvencia transformovaných buniek nepresahuje 1 na 100 buniek.
Transformácia je známa aj pre eukaryoty. Avšak na povrchu eukaryotických buniek neexistujú žiadne receptorové miesta a transformujúca sa DNA sa do buniek zavádza umelo. DNA sa napríklad vstrekuje do vajíčok zvierat priamou mikroinjekciou a do vajíčok rastlín mikroinjekciou do peľovej trubice.
Transdukcia je prenos genetického materiálu vírusmi z bunky darcu do bunky príjemcu.
Fenomén transdukcie objavil v roku 1951 N. Zinder (žiak J. Lederberga).
Počas transdukcie vstupuje DNA hostiteľskej bunky do viriónov. Virióny infikujú iné bunky a DNA pôvodnej bakteriálnej bunky preniká do inej bakteriálnej bunky. Vírusová DNA sa integruje do bakteriálneho chromozómu a zavedená bakteriálna DNA sa rekombinuje s DNA bakteriálneho chromozómu. Výsledkom je, že 50% buniek je transformovaných.
Existuje všeobecná (nešpecifická), obmedzená (špecifická) a abortívna transdukcia.
Všeobecná transdukcia
Pri celkovej transdukcii sa fragmenty bakteriálnej DNA od darcu náhodne začlenia do zrejúcej fágovej častice spolu s fágovou DNA alebo namiesto nej. Fragmenty bakteriálnej DNA sa tvoria, keď je štiepená enzýmom riadeným fágom. Fágová častica môže obsahovať až 100 bakteriálnych génov.
Obmedzená transdukcia
Pri obmedzenej transdukcii dochádza k rekombinácii – bakteriálna DNA nahrádza časť fágovej DNA. Rekombinantná DNA obsahuje malý počet bakteriálnych génov susediacich s fágovou DNA integrovanou do bakteriálneho chromozómu.
S úplnou a obmedzenou transdukciou nahrádza darcovská DNA homológne oblasti DNA príjemcu. Tento proces je podobný transformácii.
Abortívna transdukcia môže byť nešpecifická aj špecifická. Jeho podstata spočíva v tom, že fragment DNA transdukovaný fágom nie je zahrnutý v chromozóme príjemcu, ale existuje ako cytoplazmatický replikón. Skôr či neskôr sa tento replikón stratí.
Fenomén transdukcie vírusmi je široko používaný pri prenose génov u eukaryotov. Ak sa použije vírus, ktorý nie je schopný vytvoriť kapsidu (to znamená, že existuje len vo forme DNA), potom sa transdukcia zásadne nelíši od transformácie alebo od konjugatívneho prenosu genetického materiálu pomocou plazmidových vektorov. Vektorové systémy boli vytvorené na základe modifikovaných vírusov SV40 (tvoria až 100 000 kópií v bunke), herpesu, vakcínie a vírusu mozaiky karfiolu.
Je potrebné ešte raz zdôrazniť, že všetky opísané typy rekombinácie nie sú spojené s pridaním nových segmentov DNA, ale s nahradením existujúcich nukleotidových sekvencií. Čím vyšší je stupeň homológie medzi transformujúcou sa a pôvodnou DNA, tým vyššia je pravdepodobnosť úspešnej rekombinácie. Najjednoduchším spôsobom je rekombinácia enzýmov prítomných vo všetkých organizmoch. Je ťažšie zaviesť do genómu nové regulátory s vysokou špecifickosťou. Preto sa na zavedenie nových génov do genómu používajú zložitejšie metódy spojené s biochemickými modifikáciami DNA.
Štúdium fenoménu transformácie slúžilo ako impulz pre objavenie ďalšieho fenoménu - transdukcia- prenos a rekombinácia génov v baktériách pomocou bakteriofága.
Skúsenosti, ktoré umožnili objaviť tento nový genetický mechanizmus a nový spôsob štúdia dedičnosti, sú nasledovné.
Rúrka v tvare U na dne bola v strede rozdelená bakteriálnym filtrom. Baktérie týfusu (Salmonella typhimurium) kmeň 22A sa umiestnili do jednej polovice tejto skúmavky a kmeň 2A sa umiestnil do druhej polovice skúmavky. Zároveň bakteriálne bunky nemohli prejsť cez septum.
Kmeň 22A niesol mutáciu blokujúcu syntézu tryptofánu T-, a preto počas kultivácie baktérie potrebovali pridanie tryptofánu do média. Bakteriálny kmeň 2A mal mutáciu blokujúcu syntézu histidínu H-, a preto ho potreboval počas kultivácie.
Po inkubácii týchto dvoch rôznych kmeňov v skúmavke oddelenej iba bakteriálnym filtrom sa bunky oboch kmeňov naočkovali. Pri preosievaní buniek kmeňa 22A na médiu bez tryptofánu sa našiel malý počet kolónií. V dôsledku toho niektoré bunky kmeňa 22A nejakým spôsobom získali schopnosť syntetizovať tryptofán a boli schopné kolonizovať médium bez tejto aminokyseliny. Frekvencia výskytu takýchto buniek sa rovnala 1x10-5.
Dalo by sa predpokladať, že tieto zmenené bunky boli buď výsledkom spätnej mutácie z T- na T+ alebo prechodom transformačného faktora z kmeňa 2A. Kmeň 22A bol však vysoko stabilný, a preto uvedenú frekvenciu výskytu (10 6) buniek genotypu T + nebolo možné vysvetliť výskytom spätných mutácií. Nezistil sa ani transformačný faktor v životnom prostredí. Filtračným činidlom nesúcim T+ gén z kmeňa 2A do kmeňa 22A bol bakteriofág.
Toto sú prvé fakty, ktoré dokázali prenos dedičnej informácie pomocou bakteriofága z baktérie jedného genotypu na baktériu iného genotypu. Tento objav urobili v roku 1952 N. Zinder a J. Lederberg.
Kmeň 22A Solmonella typhirnurium použitý v štúdiách Zindera a Lederberga nemal schopnosť syntetizovať tryptofán, ale po uchovávaní v skúmavke v tvare U oddelenej filtrom s kmeňom 2A získal schopnosť syntetizovať tryptofán. To by sa mohlo stať iba vtedy, ak by fág, ktorý sa objavil z buniek kmeňa 2A, prenikol cez filter, napadol niektoré bunky kmeňa 22A a odovzdal im časť dedičnej informácie – fragment dedičného materiálu kmeňa 2A.
V dôsledku toho DNA fága, ktorý lyzogenizuje baktériu, nejako podlieha rekombinácii s DNA bakteriálnej bunky, pričom gény hostiteľskej bunky sú zahrnuté v nových fágových časticiach. Tieto fágy, infikujúce opäť bunky iného genotypu, do nej prenesú aj svoju DNA s novými informáciami. Bunky kmeňa 22A teda získali gén zodpovedný za syntézu tryptofánu.
Ako sme videli, fágy sú nositeľmi dedičnej informácie z baktérie jedného genotypu do baktérie iného genotypu. A to je možné len vtedy, ak DNA fága vstúpi do dôverných väzieb s DNA chromozómov bakteriálnych buniek. Tento jav prenosu individuálnych dedičných sklonov z donorovej baktérie, pri ktorom sa fág rozmnožil a došlo k rekombinácii gotického materiálu fága a hostiteľskej baktérie, sa nazýva transdukcia.
Donorom je bakteriálna kultúra schopná syntetizovať metionín M+ a fermentovať galaktózu Gal+ a má tiež rezistenciu na streptomycín Smr. Baktéria príjemcu nesyntetizuje metionín M-, nefermentuje galaktózu Gal- a je citlivá na streptomycín Sms. Fagolyzát získaný od darcu M + Gal + Sm r sa zavedie do kultúry príjemcu M - Gal - Sm s . Po inkubácii sa recipientné bunky nanesú na vhodné selektívne médiá, v dôsledku čoho sa detegujú tri nové triedy rekombinantov M - Gal + Sms, M + Gal - Sm S, M - Gal - Smr.
V prípade transdukcie darca prechádza cez fág iba jeden fragment DNA. Infikované baktérie príjemcu sú teda v zmysle preneseného fragmentu akoby diploidné (merozygoti) a čiastočne heterozygoti (heterogenoti), v ktorých potomkoch môžu byť rekombinantné baktérie M + Gal - Sms a M - Gal. - SMS, ktorá vznikla počas prevodu.
Osud preneseného fragmentu chromozómu darcu v bunke príjemcu môže byť odlišný. Tento fragment sa môže po prvé zaviesť do hostiteľského chromozómu a replikovať sa spoločne a synchrónne so zodpovedajúcou oblasťou hostiteľského chromozómu (kompletná transdukcia), po druhé sa môže odstrániť z hostiteľskej bunky a po tretie môže zostať autonómny a môže byť prenášané z bunky do bunky bez ohľadu na hostiteľský chromozóm (abortívna transdukcia).
Fág môže niesť celý rad bakteriálnych génov, ktoré určujú určitý vzorec syntézy aminokyselín, rôzne enzymatické vlastnosti, rezistenciu na antibiotiká (streptomycín, penicilín) a imunitu voči inému fágu. Spravidla sa súčasne transdukuje jeden, menej často dva úzko spojené gény a veľmi zriedka tri gény. Táto vlastnosť bola použitá v experimentoch M. Demeretsa so spolupracovníkmi, ktorým sa pri zohľadnení výsledkov transdukcie podarilo zmapovať úzko prepojené génové lokusy, ktoré zabezpečujú syntézu cysteínu v Salmonelle.
Transdukcia, podobne ako transformácia, je teda zvláštny proces génovej rekombinácie. Génová rekombinácia je jedným z mechanizmov, ktoré ovplyvňujú kombinačnú variabilitu v baktériách, ktorú vo vyšších organizmoch zabezpečuje meióza.
Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.