Transducția. feluri

Studiul fenomenului de transformare a servit drept imbold pentru descoperirea unui alt fenomen - transducție- transferul și recombinarea genelor în bacterii folosind un bacteriofag.

Experiența care a făcut posibilă descoperirea acestui nou mecanism genetic și a unui nou mod de a studia ereditatea este următoarea.

Tubul în formă de U din partea inferioară a fost împărțit la mijloc de un filtru bacterian. Bacteriile tifoide (Salmonella typhimurium) tulpina 22A au fost plasate într-o jumătate a acestui tub, iar tulpina 2A a fost plasată în cealaltă jumătate a tubului. În același timp, celulele bacteriene nu au putut trece prin partiție.

Tulpina 22A a purtat o mutație care a blocat sinteza triptofanului T - și, prin urmare, la cultivarea bacteriilor, au avut nevoie de adăugarea de triptofan în mediu. Tulpina bacteriană 2A a avut o mutație care a blocat sinteza histidinei H - și, prin urmare, a necesitat-o ​​în timpul cultivării.

După incubarea acestor două tulpini diferite într-un tub separat doar de un filtru bacterian, celulele din ambele tulpini au fost placate. Când celulele tulpinii 22A au fost placate pe un mediu lipsit de triptofan, s-au găsit un număr mic de colonii. În consecință, unele celule din tulpina 22A au dobândit cumva capacitatea de a sintetiza triptofan și au fost capabile să producă colonii pe un mediu fără acest aminoacid. Frecvența de apariție a unor astfel de celule a fost 1x10 -5.

S-ar putea presupune că aceste celule modificate au fost fie rezultatul unei mutații inverse de la T - la T +, fie tranziția unui factor de transformare de la tulpina 2A. Dar tulpina 22A a fost foarte stabilă și, prin urmare, frecvența indicată de apariție (10 6) a celulelor genotipului T + nu a putut fi explicată prin apariția mutațiilor inverse. Nici factorul de transformare nu a fost detectat în mediu. Agentul de filtrare care transferă gena T+ de la tulpina 2A la tulpina 22A s-a dovedit a fi un bacteriofag.

Acestea sunt primele fapte care au dovedit transferul de informații ereditare cu ajutorul unui bacteriofag de la o bacterie de un genotip la o bacterie de alt genotip. Această descoperire a fost făcută în 1952 de N. Zinder și J. Lederberg.

Tulpina Solmonella typhirnurium 22A folosită în studiile lui Zinder și Lederberg nu a avut capacitatea de a sintetiza triptofan, dar după ce a fost ținută împreună într-un tub în formă de U, separat de un filtru cu tulpina 2A, a dobândit capacitatea de a sintetiza triptofan. Acest lucru s-ar putea întâmpla numai dacă fagul, eliberat din celulele tulpinii 2A, a pătruns în filtru, a intrat în unele celule din tulpina 22A și le-a transferat o parte din informațiile ereditare - un fragment din materialul ereditar al tulpinii 2A.

În consecință, ADN-ul fagului care lizogenizează bacteria suferă cumva recombinare cu ADN-ul celulei bacteriene, datorită căreia genele celulei gazdă sunt incluse în noile particule de fagi. Acești fagi, care infectează din nou celule cu un genotip diferit, își transferă și ADN-ul cu informații noi către acesta. Astfel, celulele tulpinii 22A au dobândit gena responsabilă pentru sinteza triptofanului.

După cum am văzut, fagii sunt purtători de informații ereditare de la o bacterie a unui genotip la o bacterie a altui genotip. Și acest lucru este posibil doar dacă ADN-ul fagului intră în relații intime cu ADN-ul cromozomial al celulelor bacteriene. Acest fenomen de transfer al înclinațiilor ereditare individuale de la bacteria donatoare, în care fagul s-a înmulțit și a avut loc recombinarea materialului gotic al fagului și a bacteriei gazdă la receptor, se numește transducție.

Donatorul este o cultură bacteriană capabilă să sintetizeze metionină M+ și să fermenteze galactoza Gal+ și, de asemenea, să aibă rezistență la streptomicina Sm r . Bacteria primitoare nu sintetizează metionina M-, nu fermentează galactoza Gal- şi este sensibilă la streptomicina Sm s. Fagolizatul obţinut de la donatorul M + Gal + Sm r este introdus în cultura primitorului M - Gal - Sm s. După incubare, celulele primitoare sunt placate pe medii selective adecvate, în urma cărora sunt descoperite trei noi clase de recombinanți: M - Gal + Sm s, M + Gal - Sm S, M - Gal - Sm r.

În cazul transducției, donatorul transferă doar un singur fragment de ADN prin fag. Prin urmare, bacteriile infectate ale primitorului sunt, parcă, diploide pentru fragmentul transferat (merozigoți) și parțial heterozigoți (heterogenoți), a căror descendentă poate conține bacterii recombinante M + Gal - Sm s și M - Gal - Sm s. care au apărut în timpul transducției.

Soarta fragmentului transferat al cromozomului donor din celula primitoare poate fi diferită. Acest fragment se poate integra, în primul rând, în cromozomul gazdă și se poate replica împreună și sincron cu partea corespunzătoare a cromozomului gazdă (transducție completă), în al doilea rând, poate fi îndepărtat din celula gazdă și, în al treilea rând, își poate păstra autonomia și poate fi transmis. de la celulă la celulă indiferent de cromozomul gazdă (transducție avortivă).

Fagul poate purta o mare varietate de gene bacteriene care determină un anumit model de sinteză a aminoacizilor, diverse proprietăți enzimatice, rezistență la antibiotice (streptomicina, penicilină) și imunitatea față de un alt fag. De regulă, una, mai rar două gene strâns legate și foarte rar trei gene sunt transduse în același timp. Această caracteristică a fost folosită în experimentele lui M. Demerets și ale colegilor săi, care, ținând cont de rezultatele transducției, au reușit să cartografieze loci genici strâns legați care asigură sinteza cisteinei în Salmonella.

Astfel, transducția, ca și transformarea, este un fel de proces de recombinare a genelor. Recombinarea genelor este unul dintre mecanismele care realizează variabilitatea combinativă în bacterii, care în organismele superioare este asigurată de meioză.

Dacă găsiți o eroare, evidențiați o bucată de text și faceți clic Ctrl+Enter.

În timpul studierii bacteriofagelor, a fost descoperit un fenomen numit transducție.

Transducția(din lat. transductie- mișcarea) - procesul de transfer bacterian ADN de la o celulă la alta de către un bacteriofag.

Există două tipuri de transducție:

1. specific

2. nespecific (general).

Transducție nespecifică (generală):

Este realizat de fagul P1, care există în celula bacteriană sub formă de plasmidă, și de fagii P22 și Mu, care se integrează în orice parte a cromozomului bacterian. După inducerea profagului, cu o probabilitate de 10-5 pe celulă, este posibilă ambalarea eronată a unui fragment de ADN bacterian în capsidul fagului; în acest caz, nu există ADN fag în el. Lungimea acestui fragment este egală cu lungimea ADN-ului fag normal, originea sa poate fi orice: o parte aleatorie a cromozomului, o plasmidă, alți fagi temperați.

Odată ajuns într-o altă celulă bacteriană, un fragment de ADN poate fi încorporat în genomul său, de obicei prin recombinare omoloagă.

Plasmidele transferate de fag sunt capabile să se închidă într-un inel și să se replice într-o nouă celulă. În unele cazuri, un fragment de ADN nu este integrat în cromozomul receptor și nu este replicat, ci este stocat în celulă și transcris. Acest fenomen se numește transducție abortivă.

Transducție specifică:

Transducția specifică a fost cel mai bine studiată folosind exemplul fagului λ. Acest fag este integrat doar într-un singur loc (sit-at) al cromozomului E coli cu o secvență specifică de nucleotide (omologă regiunii att din ADN-ul fagului). În timpul inducției, excluderea sa poate apărea cu o eroare (probabilitate 10−3-10−5 per celulă): un fragment de aceeași dimensiune ca ADN-ul fag este tăiat, dar cu începutul în locul greșit. În acest caz, o parte din genele fagilor este pierdută și o parte din gene E coli este capturat de el.

Fiecare fag temperat integrat în mod specific în cromozom este caracterizat de propriul său site att și, în consecință, de genele situate lângă el pe care este capabil să le transmită. O serie de fagi se pot integra în orice loc de pe cromozom și pot transfera orice gene printr-un mecanism de transducție specific.

Când un fag temperat purtător de gene bacteriene este integrat în cromozomul unei noi bacterii gazdă, acesta conține deja două gene identice - proprii și cele aduse din exterior. Deoarece fagul îi lipsește o parte din propriile sale gene, adesea nu poate fi indus și nu se poate reproduce. Cu toate acestea, atunci când aceeași celulă este infectată cu un fag „ajutor” din aceeași specie, inducerea unui fag defect devine posibilă. Atât ADN-ul fagului „ajutor” normal, cât și ADN-ul fagului defect ies din cromozom și se reproduc, împreună cu genele bacteriene pe care le poartă.

24 . Clasificarea virusurilor

S-a stabilit că toate organismele studiate sunt afectate de viruși. Multe viruși diferite provoacă boli sau infectează în mod latent animale vertebrate și nevertebrate, precum și protozoare, plante, ciuperci și bacterii. Sunt cunoscuți peste 4.000 de viruși diferiți, dintre care câteva sute infectează oamenii și animalele.

Clasificare ICTV:

În 1966, Comitetul Internațional pentru Taxonomia Virușilor a adoptat un sistem de clasificare a virusurilor bazat pe diferența de tip (ARN și ADN), numărul de molecule de acid nucleic (monocatenar și dublu catenar) și prezența sau absența unui înveliș central. . Sistemul de clasificare este o serie de taxoni ierarhici:

Echipa ( -virale)

Familie ( -viridae)

subfamilie ( -virinae)

genul ( -virus)

Vizualizare ( -virus)

Clasificarea virusurilor din Baltimore:

Biologul laureat al premiului Nobel David Baltimore a propus propria sa schemă de clasificare a virusurilor pe baza diferențelor în mecanismul de producere a ARNm. Acest sistem include șapte grupuri principale:

(I) Viruși care conțin ADN dublu catenar și nu au un stadiu ARN (de exemplu, herpesvirusuri, poxvirusuri, papovavirusuri, mimivirusuri).

(II) Viruși ARN dublu catenar (de exemplu rotavirusuri).

(III) Viruși care conțin o moleculă de ADN monocatenar (de exemplu, parvovirusuri).

(IV) Viruși care conțin o moleculă de ARN monocatenar cu polaritate pozitivă (de exemplu, picornavirusuri, flavivirusuri).

(V) Viruși care conțin o moleculă de ARN monocatenar cu polaritate negativă sau dublă (de exemplu, ortomixovirusuri, filovirusuri).

(VI) Viruși care conțin o moleculă de ARN monocatenar și care au în ciclul lor de viață stadiul sintezei ADN pe un șablon de ARN, retrovirusuri (de exemplu, HIV).

(VII) Viruși care conțin ADN dublu catenar și care au în ciclul lor de viață stadiul sintezei ADN-ului pe un șablon ARN, viruși retroizi (de exemplu, virusul hepatitei B).

În prezent, ambele sisteme sunt folosite simultan pentru a clasifica virușii, ca fiind complementari unul față de celălalt.

Clasificare modernă:

Clasificarea modernă a virusurilor este universală pentru virușii vertebratelor, nevertebratelor, plantelor și protozoarelor. Se bazează pe proprietățile fundamentale ale virionilor, dintre care principalele sunt cele care caracterizează acidul nucleic, morfologia, strategia genomului și proprietățile antigenice. Proprietățile fundamentale sunt puse pe primul loc, deoarece virusurile cu proprietăți antigenice similare au și un tip similar de acid nucleic, proprietăți morfologice și biofizice similare.

O caracteristică importantă pentru clasificare, care este luată în considerare împreună cu caracteristicile structurale, este strategia genomului viral, care este înțeleasă ca metoda de reproducere utilizată de virus, determinată de caracteristicile materialului său genetic.

Clasificarea modernă se bazează pe următoarele criterii principale:

Tipul de acid nucleic (ARN sau ADN), structura acestuia (numărul de catene).

Prezența unei membrane lipoproteice.

Strategia genomului viral.

Mărimea și morfologia virionului, tipul de simetrie, numărul de capsomere.

Fenomene de interacțiuni genetice.

Gama de gazde susceptibile.

Patogenitate, inclusiv modificări patologice în celule și formarea de incluziuni intracelulare.

Distribuție geografică.

Metoda de transmitere.

Proprietăți antigenice.

Viruși umani și animale:

Clasificarea modernă a virusurilor umane și vertebrate acoperă mai mult de 4/5 dintre virusurile cunoscute, care sunt împărțite în 17 familii; dintre acestea, 6 sunt virusuri genomice ADN și 11 sunt virusuri genomice ARN.

25 . În general, o particulă virală matură (virion) constă din acid nucleic, proteine ​​și lipide - viruși complexe (îmbrăcați), sau conține doar acizi nucleici și proteine ​​- viruși simpli (nud).

O proteină al cărei rol principal este de a forma un înveliș protector pentru acidul nucleic. Pe baza faptului că cantitatea de informații genetice din viruși este limitată, Crick și Watson (1956) au sugerat că învelișurile proteice ale virușilor simpli constau din subunități repetate. Uneori, proteina virală este reprezentată de un singur tip de polipeptidă, dar mai des sunt două sau trei. Proteinele de pe suprafața virionului au o afinitate specială pentru receptorii complementari de pe suprafața celulelor sensibile.

Lipidele se găsesc în virusurile organizate complex și se găsesc în principal în învelișul lipoproteic (supercapsid), formând dublu strat lipidic în care sunt inserate proteinele supercapside.

Toți virusurile care conțin ARN organizați complex conțin o cantitate semnificativă de lipide (de la 15 la 35% din greutatea uscată). Dintre virusurile care conțin ADN, lipidele conțin virusuri variolei, herpesului și hepatitei B. Aproximativ 50-60% din lipidele din virusuri sunt fosfolipide, 20-30% sunt colesterol.

Componenta lipidă stabilizează structura particulei virale.

Componenta carbohidrată a virusurilor se găsește în glicoproteine. Cantitatea de zaharuri din compoziția glicoproteinelor poate fi destul de mare, ajungând la 10-13% din masa virionului. Specificitatea lor chimică este complet determinată de enzimele celulare care asigură transferul și adăugarea reziduurilor de zahăr corespunzătoare. Fragmentele de zahăr obișnuite găsite în proteinele virale sunt fructoza, zaharoza, manoza, galactoza, acidul neuraminic și glucozamina. Astfel, ca și lipidele, componenta carbohidrată este determinată de celula gazdă, datorită căreia același virus crescut în celule de diferite specii poate varia semnificativ în compoziția zahărului.

26 . Informația genetică codificată într-o singură genă poate fi considerată ca instrucțiuni pentru producerea unei proteine ​​​​specifice într-o celulă. O astfel de instrucțiune este percepută de celulă dacă este trimisă sub formă de ARNm. celulele al căror material genetic este reprezentat de ADN trebuie să „rescrie” această informație într-o copie complementară a ARNm.

Prima etapă de replicare virusurile este asociată cu pătrunderea acidului nucleic viral în celula gazdă. Acest proces este facilitat de enzime speciale care fac parte din capside sau învelișul exterior al virionului, iar învelișul rămâne în afara celulei sau virionul îl pierde imediat după pătrunderea în celulă. Virusul găsește o celulă potrivită pentru reproducere prin contactarea secțiunilor individuale ale capsidei sale cu receptori specifici de pe suprafața celulei, cum ar fi o „cheie și lacăt”. Dacă nu există receptori specifici („recunoaștere”) pe suprafața celulei, atunci celula nu este sensibilă la infecția virală: virusul nu o pătrunde.

Pentru a-și realiza informațiile genetice, ADN-ul viral care a intrat în celulă este transcris de enzime speciale în ARNm. ARNm rezultat se deplasează în „fabricile” celulare de sinteză a proteinelor – ribozomi, unde înlocuiește „mesajele” celulare cu propriile „instrucțiuni” și este tradus (citește), rezultând sinteza proteinelor virale. ADN-ul viral în sine se dublează (se dublează) de multe ori cu participarea unui alt set de enzime, atât virale, cât și cele aparținând celulei.

Proteina sintetizată, care este folosită pentru a construi capside, și ADN-ul viral, multiplicat în multe copii, se combină și formează noi virioni, „fiice”. Descendența virală formată părăsește celula folosită și infectează altele noi: ciclul de reproducere a virusului se repetă.

Etape de replicare a virusului:

1. Atașarea la membrana celulară-adsorbţie. Pentru ca un virion să fie adsorbit pe suprafața unei celule, acesta trebuie să aibă o proteină (adesea o glicoproteină) în membrana sa plasmatică - un receptor specific pentru un anumit virus. Prezența receptorului determină adesea intervalul gazdei.

2. Pătrunderea în celulă.În următoarea etapă, virusul trebuie să-și livreze informațiile genetice în interiorul celulei.

3. Reprogramarea celulelor. Când o celulă este infectată cu un virus, sunt activate mecanisme speciale de apărare antivirale. Celulele infectate încep să sintetizeze molecule de semnalizare - interferonii, care transferă celulele sănătoase din jur într-o stare antivirală și activează sistemul imunitar. Daunele cauzate de multiplicarea virusului într-o celulă pot fi detectate de sistemele interne de control celular, iar celula va trebui să „se sinucidă” printr-un proces numit apoptoză. Supraviețuirea sa depinde direct de capacitatea virusului de a depăși sistemele de apărare antivirale.

4. Persistența. Unii viruși pot intra într-o stare latentă, interferând slab cu procesele care au loc în celulă și devin activați numai în anumite condiții.

5. Crearea de noi componente virale. Reproducerea virusurilor în cel mai general caz implică trei procese - 1) transcrierea genomului viral - adică sinteza ARNm viral, 2) traducerea acestuia, adică sinteza proteinelor virale și 3) replicarea genomului viral. . Mulți viruși au sisteme de control care asigură consumul optim al biomaterialelor celulelor gazdă.

6. Maturarea virionilor și ieșirea din celulă., ARN-ul sau ADN-ul genomic nou sintetizat este îmbrăcat cu proteine ​​adecvate și părăsește celula.

27 .rabdovirusuri– o familie de virusuri care conțin o moleculă de ARN monocatenar nesegmentată de formă liniară. Acestea provoacă boli infecțioase la vertebrate, nevertebrate și plante.Virușii care infectează animalele au formă de glonț, în timp ce plantele au formă de bacili. Nucleocapsidul este dublu catenar, elicoidal, într-o înveliș de lipoproteină.Virusul este sensibil la acțiunea solvenților grăsimi, acizilor și căldurii. Rabdovirusurile includ 2 genuri - veziculovirusuri și lyssaviruses. Primele includ viruși din grupul stomatitei veziculoase, cei din urmă - viruși din grupul rabiei. Familia rabdovirusurilor include și virusuri febrile. Stomatita veziculoasa este o boală virală a animalelor, care afectează uneori oamenii și se manifestă ca o infecție acută autolimitată asemănătoare gripei. Virionii sunt în formă de glonț. Învelișul exterior este format dintr-un strat dublu lipidic.Virusul stomatitei veziculoase este transmis de țânțari. Virusul se înmulțește în corpul insectelor Genul Lyssavirus include virusul rabiei și virusurile asemănătoare rabiei (Mokola, Duvenhage - patogen pentru oameni și animale;). Rabia- boala infectioasa de etiologie virala. Se caracterizează prin afectarea sistemului nervos central și duce la moarte. Oamenii se infectează prin mușcare, salivare sau zgârieturi. Perioada de incubație variază de la 10 zile la 3-4 (dar mai des 1-3) luni.Există 3 perioade ale bolii: 1. perioada precursorilor Durează 1-3 zile. Însoțită de o creștere a temperaturii la 37,2-37,3 °C, o stare depresivă, somn slab, durere la locul mușcăturii.2. Stadiul crescut (hidrofobie) Durează 1-4 zile. Se exprimă în sensibilitate crescută brusc la cea mai mică iritare a organelor senzoriale, zgomotul provoacă crampe musculare la nivelul membrelor, Pacienții devin agresivi.3. Perioada de paralizie (stadiul „calmului de rău augur”) Are loc paralizia mușchilor oculari și a extremităților inferioare, care durează 5-8 zile.Replicarea rabdovirusurilor are loc în citoplasma celulelor infectate și poate apărea chiar și în celulele lipsite de nucleu. Replicare ARN-ul este furnizat de activitatea enzimatică a proteinelor L+ NS și continuă să formeze catena plus și precursorul replicativ. Există mecanisme de reglare a sintezei, în urma cărora catenele minus de ARN se formează de multe ori mai des decât catenele plus și diferite proteine ​​sunt sintetizate în cantități diferite. În timpul sintezei ARN, se formează diferite clase de particule DI. Asamblarea nucleocapsidelor are loc în citoplasmă, iar pe membranele celulare se formează virionii, părăsind celula prin înmugurire.

28 . Într-o nucleocapsidă, interacțiunea acidului nucleic și a proteinei are loc de-a lungul aceleiași axe de rotație. Fiecare virus cu simetrie elicoidală are o lungime, lățime și periodicitate caracteristice de nucleocapside. Nucleocapside Majoritatea virusurilor patogenice umane au simetrie elicoidală (de exemplu, coronavirusuri, rabdovirusuri, para- și ortomixovirusuri, bunyavirusuri și arenovirusuri). Acest grup include și virusul mozaicului tutunului. Organizarea bazată pe principiul simetriei elicoidale conferă virușilor o formă în formă de tijă. Cu simetrie spirală capacul proteic protejează mai bine informațiile ereditare, dar necesită o cantitate mare de proteine, deoarece învelișul este format din blocuri relativ mari.

Virusul mozaicului tutunului a fost primul virus izolat în formă pură. Când sunt infectate cu acest virus, pe frunzele unei plante bolnave apar pete galbene - așa-numitul mozaic de frunze. Virușii se răspândesc foarte repede fie mecanic atunci când plantele sau părțile plantelor bolnave intră în contact cu plantele sănătoase, fie prin aer prin fumul țigărilor făcute din frunzele infectate.

29 . Sindromul imunodeficienței dobândite (SIDA) este o afecțiune care se dezvoltă pe fondul infecției cu HIV și se caracterizează printr-o scădere a numărului de limfocite, infecții oportuniste multiple, boli neinfecțioase și tumorale. SIDA este stadiu terminal Infecția cu HIV Până în prezent, nu a fost creat niciun vaccin împotriva HIV; tratamentul infecției cu HIV încetinește semnificativ evoluția bolii, dar se cunoaște doar un singur caz de vindecare completă a bolii ca urmare a unui transplant de celule stem modificate. Căile de transmitere a infecției cu HIV: 1. Sexual 2. Injectabil și instrumental - la utilizarea seringilor, ace, catetere contaminate cu virus 3. Hemotransfuzie (după transfuzia sângelui infectat sau a componentelor acestuia - plasmă, trombocite, leucocite); 4. Perinatal (antenatal, transplacentar - de la o mamă infectată); 5. Transplant (transplant de organe infectate, maduva osoasa, inseminare artificiala cu spermatozoizi infectati); 6. Lapte (infecția unui copil cu laptele matern infectat); 7. Profesional și casnic - infecție prin deteriorarea pielii și a mucoaselor persoanelor în contact cu sângele. HIV nu se transmite prin contact casual. Stadiile dezvoltării HIV: 1Etapa de incubație durează din momentul infecției până când organismul reacționează sub formă de manifestări ale unei infecții acute sau producție de anticorpi (de la 3 săptămâni la 3 luni, dar în unele cazuri poate dura până la un an). Stadiul 2 al manifestărilor primare are un set suplimentar de caracteristici: infecție acută, infecție asimptomatică, limfadenopatie generalizată persistentă (mărirea a cel puțin doi ganglioni limfatici în două grupe diferite, excluzând ganglionii limfatici inghinali. În stadiul infecției acute, o scădere tranzitorie a Se notează adesea limfocitele T, care uneori sunt însoțite de dezvoltarea manifestărilor unor boli secundare (candidoză, infecție herpetică).Aceste manifestări sunt ușoare, de scurtă durată și răspund bine la terapie (tratament).De obicei, durata infecției acute. stadiul este de 2-3 săptămâni, după care boala devine o infecție asimptomatică.3). Stadiul începe de obicei să se dezvolte la 3-5 ani după infecție. Se caracterizează prin leziuni bacteriene, fungice și virale ale membranelor mucoase și ale pielii și boli inflamatorii ale tractului respirator superior. La stadiul (5-7 ani de la momentul infectarii), leziunile cutanate sunt mai profunde si tind sa fie prelungite. Etapa (după 7-10 ani) se caracterizează prin dezvoltarea unor boli severe, secundare, natura lor generalizată (generală) și afectarea sistemului nervos central.

30. Paramixovirusuri (Paramyxoviridae) este o familie de viruși care provoacă rujeolă, oreion, paragripa, boala Newcastle și ciurla la câini. Posibil să provoace pneumonie atipică. Virionii au o formă sferică.Genomul este reprezentat de ARN monocatenar nefragmentat, care limitează rezistența la mutație. Ciclul de viață al virusurilor parainfluenza are loc în citoplasma celulei; paramixovirusurile nu necesită primer ARNm pentru transcrierea lor. Clasificare: Familia include următorii taxoni: subfamilie Paramyxovirinae:gen Avulavirus - Virusul bolii de Newcastle,gen Henipavirus,gen Morbilivirus - virusul rujeolei, virusul bolii canine, gen Respirovirus - virus paragripal uman, serotipurile 1 și 3, gen Rubulavirus virusul parainfluenza umană serotipurile 2 și 4, oreion, gen viruși asemănător TPMV;subfamiliePneumovirinae:gen Pneumovirus- virus respirator sincițial, gen Metapneumovirus. Caracteristici de replicare: Genomul este reprezentat de o moleculă liniară de polaritate negativă, monocatenar. Există 6 gene separate de regiuni conservate necodificatoare care semnalează începutul și sfârșitul poliadenilării. În paramixovirusuri au fost găsite șapte proteine: NP (sau N), P, M, F, L și HN (sau H sau G). Sunt comune tuturor genurilor. Proteina HN asigură atașarea virionilor la celule și determină formarea VNA, care împiedică adsorbția virusului pe receptorii celulari. Proteina F este implicată în pătrunderea virusului în celulă. Reproducere Paramixovirusurile apar în citoplasmă.Virionii, folosind proteina HN, se atașează de receptorii glicolipidici ai celulei. Proteina F fuzionează apoi învelișul viral cu membrana plasmatică a celulei. Ca urmare, nucleocapsidul ajunge în celulă cu trei proteine ​​asociate cu ea (N, P și L), după care începe procesul de transcripție, realizat de ARN polimeraza dependentă de ARN virion. Genomul este transcris pentru a forma 6-10 ARNm discrete neprocesate ca rezultat al sintezei discontinue secvenţiale de la un singur promotor. O copie de lungime completă a ARN-ului genomic (+ARN) este de asemenea sintetizată și servește ca șablon pentru sinteza ARN-ului genomic (-ARN). ARN-urile genomice sintetizate asociate cu N-proteina si transcriptaza formeaza nucleocapside. Maturarea virionului include:
1) introducerea de glicoproteine ​​virale în zonele modificate ale membranei plasmatice celulare;
2) legarea proteinei matricei (M) şi a altor proteine ​​neglicozilate la membrana celulară alterată;
3) plasarea subunităţilor de nucleocapside sub proteina M;
4) formarea și eliberarea virionilor maturi prin înmugurire.

Cei mai importanți reprezentanți: Virușii parainfluenza sunt agenți patogeni foarte frecventi ai infecțiilor respiratorii acute. virusul paragripal uman afectează mai des celulele laringelui, astfel încât boala apare cu simptome de laringită („tuse dureroasă” uscată, voce răgușită). La copii, bolile cauzate de HPV sunt mai severe și sunt mai susceptibile de a se dezvolta intoxicaţie. Virus respirator sincițial Agentul patogen aparține genului Pneumovirus din familia paramixovirusurilor și este unul dintre cei mai frecventi agenți cauzali ai bolilor respiratorii acute la copii în primii ani de viață. virusul rujeolei- un reprezentant al genului Morbillivirus din familia paramixovirusurilor. În morfologie, nu este aproape deloc diferit de alți membri ai familiei. Îi lipsește neuraminidază. Are activitate hemaglutinantă, hemolitică și simplastică. Virusul are hemaglutinină, hemolizină (F), nucleoproteină (NP) și proteină de matrice, care diferă ca specificitate antigenică și imunogenitate. Virusul rujeolei are serovarii și împarte determinanți antigenici cu alte morbilivirusuri (virusul bolii canine și virusul pestei bovine).

31 În structurile izometrice, ambalarea acidului nucleic al genomului viral este complexă: proteinele învelișului nucleocapsidelor sunt relativ slab asociate cu acidul nucleic sau cu nucleoproteinele, ceea ce impune restricții minime asupra modului în care este ambalat acidul nucleic. În acest caz, nucleoproteinele „nucleului” pot fi organizate foarte complex: de exemplu, în papovavirusuri, ADN-ul circular dublu catenar, care se leagă de histone, formează structuri foarte asemănătoare cu nucleozomii.

În astfel de viruși, acidul nucleic este înconjurat capsomere, formând figura unui icosaedru - un poliedru cu 12 vârfuri, 20 de fețe triunghiulare și 30 de unghiuri. Virușii cu o structură similară includ adenovirusuri, reovirusuri, iridovirusuri, herpesvirusuri și picornavirusuri. Organizarea bazată pe principiul simetriei cubice conferă virușilor o formă sferică. Principiul simetriei cubice este cel mai economic pentru formarea unei capside închise, deoarece blocurile de proteine ​​relativ mici sunt folosite pentru a o organiza, formând un spațiu intern mare în care se încadrează liber acidul nucleic.

32. Ciclurile de viață ale majorității virușilor sunt probabil similare. Dar se pare că ele pătrund în celulă în moduri diferite, deoarece, spre deosebire de virusurile animale, virușii bacterieni și vegetali trebuie să pătrundă și în peretele celular. Pătrunderea în celulă nu are loc întotdeauna prin injecție, iar învelișul proteic al virusului nu rămâne întotdeauna pe suprafața exterioară a celulei. Odată ajuns în celula gazdă, unii fagi nu se reproduc. În schimb, acidul lor nucleic este încorporat în ADN-ul gazdei. Aici acest acid nucleic poate rămâne timp de câteva generații, replicând împreună cu propriul ADN al gazdei. Astfel de fagi sunt cunoscuți ca fagi temperați, iar bacteriile în care pândesc sunt numite lizogenice. Aceasta înseamnă că bacteria se poate liza, dar liza celulară nu este observată până când

până când fagul își reia activitatea. Un astfel de fag inactiv

numit profag sau provirus.

33. Structura și compoziția chimică. Virionii au formă sferică. În centru există o nucleocapsidă cu simetrie de tip spirală, înconjurată de o înveliș exterioară cu procese stiloide. ARN monocatenar „–”. Nucleocapsidul conține mai multe enzime specifice virusului, inclusiv ARN polimeraza. Are o supercapsidă și 3 proteine ​​specifice virusului: 2 – glicoproteine ​​NH (au activitate hemaglutinantă și neuraminidază), 3 – proteină F (participă la fuziunea membranelor celulare cu învelișul viral).

CLASIFICAREA VIRUSURILOR GRIPALE
Toți membrii familiei orthomyxovirus sunt viruși gripali. Ele sunt clasificate în virusuri gripale de tipurile A, B și C de către antigenul RNP, care nu dă reacții serologice de tip încrucișat.” O trăsătură caracteristică a virusurilor gripale de tip A este modificarea proprietăților antigenice ale ambelor proteine ​​de suprafață (glicoproteine). ) hemaglutinină și neuraminidază. Numeroase variante antigenice ale virusurilor gripale." cu diferite tipuri de hemaglutinină și neuraminidază sunt izolate de la animalele domestice și sălbatice. Prezența diferitelor variante antigenice a necesitat o clasificare unificată a virusurilor pe baza proprietăților antigenice ale hemaglutininei și neuraminidazei. Deoarece virusul gripal de tip C diferă de virusurile gripale de tip A și B într-un număr de proprietăți fundamentale, acesta este clasificat ca un gen separat. Deși virusul gripal B are variante antigenice, nu există atât de multe. nu au nevoie de clasificare. Spre deosebire de virusurile de tip A, care circulă atât la om, cât și la animale, virusurile gripale de tip B au fost izolate doar de la om.

34. Caracteristica principală a genomului viral este că informațiile ereditare ale virușilor pot fi înregistrate atât pe ADN, cât și pe ARN. Genomul virusurilor care conțin ADN este dublu catenar (cu excepția parvovirusurilor, care au ADN monocatenar), nesegmentat și prezintă proprietăți infecțioase. Genomul majorității virusurilor ARN este monocatenar (excepția fac reovirusurile și retrovirusurile, care au genomi dublu catenar) și poate fi segmentat sau nesegmentat. ARN-urile virale sunt împărțite în două grupe în funcție de funcțiile lor. Primul grup include ARN care sunt capabili să traducă direct informațiile genetice în ribozomii unei celule sensibile, adică să îndeplinească funcțiile ARNm și ARNm. Se numesc ARN cu catenă plus. Ele au terminații caracteristice („caps”) pentru recunoașterea specifică a ribozomilor. Într-un alt grup de viruși, ARN-ul nu este capabil să traducă informațiile genetice direct în ribozomi și să funcționeze ca ARNm. Astfel de ARN-uri servesc ca matrice pentru formarea ARNm, adică. , în timpul replicării, o matrice este sintetizată inițial (+ARN) pentru sinteza -ARN.La virusurile din acest grup, replicarea ARN diferă de transcripție în lungimea moleculelor rezultate: în timpul replicării, lungimea ARN corespunde cu catenă mamă, iar în timpul transcripției se formează molecule de ARNm scurtate.Excepție fac retrovirusurile, care conțin +ARN monocatenar, care servește ca șablon pentru ADN polimeraza dependentă de ARN viral (transcriptază inversă).Cu ajutorul acestei enzime, informația este copiată de la ARN la ADN, rezultând formarea unui provirus ADN care se integrează în genomul celular.

35. Virușii care conțin ADN diferă prin metoda lor de replicare de virușii care conțin ARN. ADN-ul există de obicei sub formă de structuri dublu catenare: două lanțuri de polinucleotide sunt conectate prin legături de hidrogen și răsucite astfel încât să se formeze o dublă helix. ARN-ul, pe de altă parte, există de obicei ca structuri monocatenar. Cu toate acestea, genomul unor virusuri este ADN monocatenar sau ARN dublu catenar. Prima etapă a replicării virale este asociată cu pătrunderea acidului nucleic viral în celula gazdă. Acest proces poate fi facilitat de enzime speciale care fac parte din capside sau învelișul exterior al virionului, învelișul rămânând în afara celulei sau virionul pierzându-l imediat după pătrunderea în celulă. Virusul găsește o celulă potrivită pentru reproducere prin contactarea secțiunilor individuale ale capsidei (sau învelișului exterior) cu receptori specifici de pe suprafața celulei într-o manieră „blocată”. Dacă nu există receptori specifici („recunoaștere”) pe suprafața celulei, atunci celula nu este sensibilă la infecția virală: virusul nu o pătrunde. Pentru a-și realiza informațiile genetice, ADN-ul viral care a intrat în celulă este transcris de enzime speciale în ARNm. ARNm rezultat se deplasează la ribozomi, rezultând sinteza proteinelor virale. ADN-ul viral în sine se dublează de multe ori cu participarea unui alt set de enzime, atât virale, cât și cele aparținând celulei. Proteina sintetizată, care este folosită pentru a construi capside, și ADN-ul viral, multiplicat în multe copii, se combină și formează noi virioni, „fiice”. Descendența virală formată părăsește celula folosită și infectează altele noi: ciclul de reproducere a virusului se repetă. Unii virusuri, în timpul înmuguririi de la suprafața celulei, captează o parte a membranei celulare în care proteinele virale au fost încorporate „în avans” și astfel dobândesc un înveliș. În unele viruși ARN, genomul (ARN) poate acționa direct ca ARNm. Cu toate acestea, această caracteristică este caracteristică doar virusurilor cu o catenă „+” de ARN (adică, cu ARN având polaritate pozitivă). Pentru virusurile cu o catenă „-” de ARN, acesta din urmă trebuie mai întâi „rescris” în catena „+”; Abia după aceasta începe sinteza proteinelor virale și are loc replicarea virusului. Așa-numitele retrovirusuri conțin ARN ca genom și au o modalitate neobișnuită de a transcrie materialul genetic: în loc să transcrie ADN-ul în ARN, așa cum se întâmplă într-o celulă și este tipic pentru virusurile care conțin ADN, ARN-ul lor este transcris în ADN. ADN-ul dublu catenar al virusului este apoi integrat în ADN-ul cromozomial al celulei. Pe matricea unui astfel de ADN viral este sintetizat un nou ARN viral, care, ca și altele, determină sinteza proteinelor virale.

36. Familia Bunyaviridae este considerată cea mai mare din punct de vedere al numărului de viruși pe care îi conține (aproximativ 250). Transmis prin contact, praf în aer și căi nutriționale. Virionii bunyavirus au formă sferică și au un diametru de 90-100 nm. Genomul este format dintr-o moleculă de ARN formată din trei segmente (L, M și S). Nucleocapsidul bunyavirusurilor este organizat conform simetriei elicoidale. Exteriorul nucleocapsidei este acoperit cu o supercapsidă lipidică cu două straturi, pe care se află structuri proteice cu activitate hemaglutinantă, unite sub forma unei rețele de suprafață. Compoziția proteică a diferitelor bunyavirusuri variază, dar toate conțin glicoproteinele de suprafață G1 și G2 și o glicoproteină internă asociată cu N-proteina ARN. Majoritatea virusurilor contin o ARN polimeraza dependenta de ARN. Ciclul de replicare al bunyavirusurilor are loc în citoplasmă. Agenții patogeni ai infecțiilor arbovirale: Virușii din genul Phlebovirus provoacă diferite febre de țânțari (de exemplu, febra pappataci, febra napolitană și siciliană, febra Rift Valley, febra Punta Toro etc.). Genul Nairovirus include virusul febrei hemoragice Crimeea-Congo, care provoacă boli în Rusia, Moldova, Ucraina, Balcani și Africa. Gama gazdelor naturale ale bunyavirusurilor este largă: rezervorul natural a mai mult de jumătate dintre specii este rozătoare, 1/4 păsări și 1/4 diverse artiodactili. Majoritatea bunyavirusurilor sunt transmise de țânțarii din familia Culicinae; peste 20 de tipuri de virusuri sunt transmise prin capuse din familiile Ixodidae si Argasidae; Mai mulți viruși sunt transportați de muschii și țânțari. Genul Calicivirus din familia Caliciviridae unește viruși cu o capsidă cubică „goală” cu un diametru de 37-40 nm. Genomul calicivirusurilor este format dintr-o moleculă +ARN. Microscopia cu contrast negativ dezvăluie 32 de depresiuni în formă de cupă pe suprafața virionilor, motiv pentru care virușii și-au primit numele [din greacă. kalyx, castron]. Calicivirusurile nu se reproduc în culturi de celule cunoscute; microscopia electronică imunitară este de obicei utilizată pentru diagnosticul lor. Tipurile de calicivirusuri patogene pentru om provoacă gastroenterită și hepatită. Pe lângă calicivirusurile adevărate, genul include virusul Norwalk și agentul cauzator al hepatitei E. Agenții cauzatori ai gastroenteritei Patogenia bolilor este cauzată de leziuni necrotice ale epiteliului mucoasei intestinului subțire de către calicivirusuri, însoțite de dezvoltarea sindromului de diaree. Perioada de incubație a gastroenteritei cu calicivirus nu depășește 1-2 zile; Majoritatea autorilor identifică trei tipuri principale de leziuni: boli cu vărsături severe (observate de obicei în lunile de iarnă, mai des la copii); diaree epidemică (la adolescenți și adulți) și gastroenterită (mai des la copii). Gastroenterita calicivirus este însoțită de mialgie și cefalee; 50% dintre pacienți raportează febră moderată. Sindromul diareic cu gastroenterita calicivirus este ușor - scaunul este apos, fără sânge. După 7-10 zile, apare recuperarea spontană. Tratamentul gastroenteritei cu calicivirus este simptomatic; Nu există mijloace de terapie etiotropă și prevenire specifică. Genul coronavirus include multe virusuri patogeni importante ale mamiferelor și păsărilor care provoacă boli respiratorii, enterită, poliserozită, miocardită, hepatită, nefrită și imunopatologie. La oameni, coronavirusurile, împreună cu alți viruși, provoacă sindromul de răceală comună. Majoritatea coronavirusurilor au un tropism pronunțat pentru celulele epiteliale ale tractului respirator și tractului intestinal. Unele coronavirusuri sunt izolate cu dificultate și numai cu utilizarea culturilor de organe. Reprezentanții genului coronavirus au virioni rotunzi cu un diametru de 80-220 nm. Virionii de coronavirus constau dintr-o nucleocapsidă cu simetrie elicoidală și o înveliș de glicoproteină, pe suprafața căreia există proeminențe caracteristice, larg distanțate, în formă de maciucă, de 20 nm lungime, formând ceva asemănător cu o coroană solară. Unele coronavirusuri au, de asemenea, peplomeri scurtați care măsoară 5 nm lungime. Coronavirusurile conțin trei sau patru proteine ​​structurale principale: proteina nucleocapside N; glicoproteina S peplomerică majoră; glicoproteinele transmembranare M şi E. Unii virusuri conţin şi o proteină HE. Torovirusurile conțin aceleași proteine ​​ca și coronavirusurile, dar nu conțin proteina E. Torovirusul bovin conține proteină HE (M, 65000). Printre reprezentanții genului coronavirusuri se disting trei grupe antigenice. Următoarele proteine ​​structurale au fost găsite la reprezentanți ai genului coronavirus. Glicoproteina S (150-180 kDa) formează proeminențe mari pe suprafața virionilor. Glicoproteina S poate fi împărțită în 3 segmente structurale. Segmente mari transmembranare și citoplasmatice exterioare. Segmentul exterior mare, la rândul său, este format din două subdomenii S1 și S2. Mutațiile din segmentul S1 sunt asociate cu modificări ale antigenicității și virulenței virusului. Segmentul S2 este mai conservator. Proteina S de coronavirus bovin (180 kDa) este scindată de proteazele celulare în S1 și S2 în timpul sau după maturarea virionului, rămânând legată necovalent în peplomerii virion. Descompunerea proteinei S în diferite coronavirusuri depinde de sistemul celular. Proteina S provoacă formarea VNA și este responsabilă de fuziunea învelișului viral cu membrana celulară. Proteina S este multifuncțională.

37. Un număr mare de forme mutante sunt cunoscute pentru virusurile animale. Există, în special, mutanți care diferă în morfologia plăcilor și a urmelor; mutanți dependenți de gazdă sau temperatură; mutanți incapabili de a induce sinteza timidin kinazei; rezistente sau dependente de anumite substanțe chimice; diferă în termosensibilitatea proprietăților lor infecțioase sau a activității enzimatice, în proprietățile antigenice ale proteinelor membranare, în capacitatea de a forma plăci în prezența diferiților inhibitori, precum și mulți alții. Pentru studiile genetice, sunt necesari mutanți cu o trăsătură fenotipică clar definită, destul de stabilă, ușor de luat în considerare; această trăsătură trebuie să fie cauzată de o singură genă mutantă cu penetranță deplină.

38. Fagii temperați nu lizează toate celulele din populație; ele intră în simbioză cu unele dintre ele, ca urmare a faptului că ADN-ul fagului este integrat în cromozomul bacterian. În acest caz, genomul fagului se numește profag. Profegul, care a devenit parte a cromozomului celulei, se replic sincron cu gena bacteriană în timpul reproducerii sale, fără a provoca liza acesteia, și este moștenit de la celulă la celulă la un număr nelimitat de descendenți. Fenomenul biologic de simbioză a unei celule microbiene cu un fag temperat (profag) se numește lizogenie, iar o cultură bacteriană care conține un profag se numește lizogenă. Acest nume (din grecescul lysis - descompunere, genea - origine) reflectă capacitatea profagului de a fi exclus spontan sau sub influența unui număr de factori fizici și chimici din cromozomul celular și de a trece în citoplasmă, adică. se comportă ca un fag virulent care lizează bacteriile. Culturile lizogenice nu diferă în proprietățile lor de bază de cele originale, dar sunt imune la reinfectare cu un fag omolog sau strâns înrudit și, în plus, dobândesc proprietăți suplimentare care se află sub controlul genelor profage. Modificarea proprietăților microorganismelor sub influența unui profag se numește conversie fagică. Acesta din urmă apare la multe tipuri de microorganisme și se referă la diversele lor proprietăți: culturale, biochimice, toxigene, antigenice, sensibilitate la antibiotice etc. În plus, trecând de la o stare integrată la o formă virulentă, un fag temperat poate capta o parte a unei celule. cromozom și, la lizarea acestuia din urmă, transferă această parte a cromozomului într-o altă celulă. Dacă o celulă microbiană devine lizogenă, aceasta capătă noi proprietăți. Astfel, fagii temperați sunt un factor puternic în variabilitatea microorganismelor. Fagii temperați pot dăuna producției microbiologice. Astfel, dacă microorganismele utilizate ca producători de vaccinuri, antibiotice și alte substanțe biologice se dovedesc a fi lizogenice, există pericolul ca fagul temperat să se transforme într-o formă virulentă, ceea ce va duce inevitabil la liza tulpinii de producție.

39. Retrovirusuri(lat. Retroviridae) - familia de virusuri ARN,

infectând în principal vertebrate. Cel mai faimos și activ

Reprezentantul studiat este virusul imunodeficienței umane. Retrovirusuri

cu ajutorul căruia se sintetizează ADN-ul pe matricea ARN virionului.

După ce o celulă este infectată cu un retrovirus, începe sinteza în citoplasmă

virale ADN-genomul folosind virion ARN ca matrice.

Toate retrovirusurile folosesc un mecanism invers pentru a-și replica genomul.

transcripție: transcriptază inversă a enzimei virale (sau revertase)

sintetizează o catenă de ADN pe un șablon de ARN viral și apoi pe șablon

catena de ADN sintetizată completează a doua catenă complementară.

Se formează o moleculă de ADN dublu catenar care, după ce a pătruns nuclear

coajă, este integrat în ADN-ul cromozomial al celulei și apoi servește ca matrice

pentru sinteza moleculelor de ARN viral. Acești ARN părăsesc nucleul celulei și

celulele sunt împachetate în citoplasmă în particule virale care pot

infecta celule noi.

Conform unei ipoteze, retrovirusurile ar fi putut proveni din retrotranspozoni-

regiuni mobile ale genomului eucariotic.

Clasificarea retrovirusurilor

Familie Retroviridae include trei subfamilii:

Oncovirinae(oncovirusuri), cel mai important reprezentant al cărora este virusul T-limfotrop uman de tip 1;

Lentivirinae(lentivirusuri), care include HIV; Și

Spumavirinae(spumavirusuri sau viruși cu spumă).

În transducția generală, particulele fagice care conțin segmente de ADN celulei gazdă transferă porțiuni relativ lungi de ADN genomic de la o celulă bacteriană la alta. Particulele de fagi transductoare se formează în timpul anumitor procese infecțioase atunci când ADN-ul celulei este degradat în mod eficient și se fragmentează.

ADN celular, aproximativ de dimensiunea genomului fagului, accidental ambalate în particule bacteriofage mature. Ca urmare a infecției ulterioare a celulelor bacteriene cu o populație de particule de fagi, inclusiv fagi transductori, cu ajutorul acestora din urmă, ADN-ul celulelor donatoare este transferat la aceste celule infectate. Recombinarea dintre fragmentele introduse de ADN donor și ADN-ul celulei primitoare duce la o modificare a genotipului acesteia din urmă.

Fiecare particulă de fag transductoare conține de obicei doar un fragment aleatoriu al cromozomului donor original. Probabilitatea includerii oricărei părți a genomului donor într-o astfel de particulă este aproximativ aceeași. Cu toate acestea, datorită dimensiunii destul de mari a segmentelor de ADN transduse (pentru anumiți bacteriofagi este de aproximativ 100 kb, sau 2,5 la sută din întregul cromozom E. coli), celula primitoare dobândește de obicei un întreg grup de gene într-un act de transducție. . Ca rezultat, genele strâns legate între ele pe cromozomul donor sunt cotransduse cu o frecvență înaltă, în timp ce genele îndepărtate unele de altele sunt transduse independent. Determinarea frecvenței cotransducției genelor ajută la rafinarea hărților genetice, permițând estimarea distanțelor relative dintre genele strâns legate. 3 Transducție specifică (limitată).

Transducția de al doilea tip, specifică, este caracteristică bacteriofagelor temperate, al căror ciclu infecțios este întrerupt ca urmare a includerii genomului viral într-un locus cromozomial specific al ADN-ului celulei infectate. Bacteriile care conțin astfel de genomi de fagi integrati sunt numite lizogenă. Ei poartă genomi virali ca elemente ereditare ale propriilor cromozomi. Într-o celulă lizogenă, genomul viral și cel celular se replic ca o singură unitate și sunt compatibile reciproc. Integrarea genomului fagului cu genomul celulei gazdă privează fagul de capacitatea de a provoca moartea celulelor și de a produce descendență infecțioasă. Din acest motiv, bacteriofagul

capabil de lizogeneză, spre deosebire de virulent fag, numit moderat.

Sub anumite conditii - inducţie- se întrerupe starea lizogenă și se decupează genomul viral din cromozomul gazdă. Se replic pentru a forma multe particule virale și ucide celula. De obicei, excizia genomului viral are loc foarte precis, iar fagul rezultat conține un genom viral care corespunde complet cu cel original.

Uneori, genomul fagului este tăiat incorect și genele cromozomiale sunt incluse în particulele fagilor fiice, adiacent la genomul viral integrat. Aceste gene sunt pornite în locul unor gene virale. În timpul următorului ciclu de infecție, genele celulei donatoare sunt transferate împreună cu genele fagilor în celulele primitoare. După ce ADN-ul fagului transducător este încorporat în genomul receptorului, celula dobândește, împreună cu genomul fagului, informațiile genetice ale gazdei fagice anterioare.

Astfel, în timpul transducției specifice, fagul servește ca un vector pentru transferul genelor de la o celulă la alta. Folosind acest mecanism, sunt transduse doar acele gene cromozomiale ale celulei gazdă care sunt strâns legate de locul de integrare al genomului viral.

Deoarece diferiți fagi temperați se introduc în diferite locuri cromozomiale, atunci când sunt excizati incorect, se produc fagi care transduc diferite gene cromozomiale. Deci fagi lambda transduc genele responsabile de metabolismul galactozei sau genele care controlează sinteza biotinei, iar fagii f80 transduc un număr diferit de gene care codifică enzime pentru biosinteza triptofanului.

Genomul fagului este capabil de transducție specifică cu condiția:

1 Trebuie să dobândească un segment covalent legat de ADN non-viral care va fi transdus. Acest segment de ADN este de obicei de origine celulară, dar în principiu poate fi din orice sursă. Poate fi introdus oriunde în genomul viral dacă este

nu afectează replicarea ADN-ului viral în celula gazdă infectată sau capacitatea acesteia de a fi împachetat în particule de fagi mature.

2 Genomul fagului trebuie să se poată replica după ce a avut loc infecția celulei primitoare, de ex. ADN-ul viral trebuie să păstreze originea regiunii de replicare (OP) și genele necesare pentru replicare.

3 Genele fagilor care codifică proteine ​​fagice structurale trebuie să fie active funcțional.

Transducția specifică este utilizată pe scară largă în genetica moleculară. Să luăm în considerare un exemplu de astfel de aplicare a acestui fenomen. Gena E. coli care codifică sinteza enzimei beta-galactozidazei conține 3600 pb. și constituie o miime din genomul unui microorganism dat. Dacă un fragment de ADN al unei celule bacteriene care codifică sinteza beta-galactozidazei este inserat în genomul bacteriofagului transductor lambda, acesta ocupă o cincisprezecea parte acolo, adică ADN-ul fagului lambda este îmbogățit cu gena beta-galactozidazei. De 100 de ori mai mult decât ADN-ul E. coli.

Transducția specifică a fost descoperită în 1956 de M. Morse și soții lor E. și J. Lederberg. O trăsătură caracteristică a transducției specifice este că fiecare fag transductor transferă doar o anumită regiune, foarte limitată, a cromozomului bacterian. Dacă în transducția generalizată, fagul acționează ca un purtător „pasiv” al materialului genetic al bacteriilor, iar recombinarea genetică în bacteriile transduse are loc conform legilor generale ale procesului de recombinare, atunci în transducția specifică fagul nu numai că transferă materialul genetic, dar îi asigură şi includerea în cromozomul bacterian. Cel mai cunoscut exemplu de transducție specifică este transducția efectuată de fagul λ, care este capabil să infecteze celulele bacteriene E. coli cu integrarea ulterioară a ADN-ului său în genomul bacterian. Fagul temperat λ, în timpul lizogenizării bacteriilor ca urmare a recombinării site-specifice (ruperea și reuniunea încrucișată a catenelor de ADN), este integrat în cromozomul lor într-un singur loc: în zona dintre loci bio și gal. Această zonă se numește attλ. Excizia (excizia) profagului din cromozom în timpul inducției profage este, de asemenea, efectuată prin mecanismul recombinării specifice locului. Recombinarea specifică site-ului are loc cu acuratețe, dar nu fără erori. Aproximativ o dată la un milion de evenimente în timpul exciziei profage, recombinarea nu are loc în situsul attλ, ci implică regiunile gal sau bio. Se crede că acest lucru se datorează formării „incorecte” a unei bucle în timpul dezintegrarii profagelor. Ca rezultat, regiunea genomului bacterian adiacent profagului este scindată din cromozom și devine parte din genomul fagului liber. Regiunea genomului profag corespunzătoare locației sale în buclă rămâne în cromozomul bacterian. Astfel, se produce schimbul genetic între profet și cromozomul bacterian. Materialul genetic bacterian integrat în genomul fagului poate înlocui până la 1/3 din materialul genetic al fagului. După împachetarea ADN-ului fagic, din care o parte este înlocuită cu ADN bacterian, particulele de fagi defecte se formează în capul fagului. Fagul este defect din cauza faptului că volumul capului este limitat și atunci când un fragment de ADN bacterian este inclus în genomul său, o parte din genomul fagului rămâne în cromozomul bacterian. Dacă defectul este nesemnificativ, atunci fagul rămâne viabil, deoarece învelișul proteic rămâne intact și asigură adsorbția pe celule. Un astfel de fag defect poate infecta alte celule, dar nu poate provoca o infecție a reproducerii, deoarece genele responsabile de reproducere sunt absente. Dacă într-un astfel de fag defect ADN-ul păstrează capete lipicioase, asigurând transformarea lui într-o formă circulară, atunci ADN-ul fagului defect, împreună cu un fragment de ADN bacterian, poate fi integrat în ADN-ul bacteriilor primitoare și poate provoca lizogenizarea acestora. S-a descoperit că atunci când profagul λ este indus mai des se formează particule defecte care conțin gene ale locusului gal. Astfel de particule defecte sunt denumite λdgal (fag λ, defect, gal). Dacă genomul fagului λ conține o genă responsabilă pentru sinteza biotinei, atunci – λdbio. În consecință, dacă celulele receptoare bio– sau gal– sunt tratate cu fagolizatul obținut după infectarea bacteriilor donatoare cu fagul λ, care conține particule defecte, atunci se formează transductanți bio+ sau gal+ cu o frecvență de 10–5–10–6. Transducția specifică în E. coli este efectuată nu numai de fagul λ, ci și de fagii înrudiți, care sunt numiți fagi lambdoizi, care includ φ80, 434, 82 etc. În special, fagul φ80 este inclus în cromozomul din apropierea genelor. care codifică formarea enzimelor responsabile de sinteza triptofanului. Din acest motiv, fagul φ80 este potrivit pentru transferul genelor trp. S-a descoperit că fagul P22 al S. typhimurium, pe lângă transducția generală, poate efectua și transducția specifică. În timpul ciclului de dezvoltare litică, bacteriofagul P22 poate efectua transducția generală, iar în timpul lizogenizării, transducția specifică. ADN-ul fagului P22 este integrat într-o regiune a cromozomului lângă genele responsabile de sinteza prolinei. Integrarea profagului stimulează dramatic formarea unor particule transductoare specifice. Astfel, pentru a efectua transducția specifică, este necesară lizogenizarea preliminară a bacteriilor donatoare și inducerea ulterioară a profagului din celule. Particulele de fagi transductoare defecte rezultate infectează celulele tulpinii primitoare, ele sunt lizogenizate și profagul este inserat cu o porțiune din genomul bacteriei donatoare în cromozomul receptor. Transducția poate fi utilizată în următoarele direcții: transduce plasmidele și fragmentele scurte ale cromozomului donor; pentru construirea de tulpini ale unui genotip dat, în special tulpini izogenice. Aici, dimensiunea mică a fragmentelor transferate oferă un avantaj pentru transducție față de conjugare. Tulpinile izogenice construite folosind transducția generalizată diferă numai în regiunea cromozomială purtată de fagul transductor; pentru cartografierea precisă a genelor bacteriene, stabilirea ordinii și a localizării acestora în operoni și a structurii fine a determinanților genetici individuali, care se realizează cu ajutorul unui test de completare. Se știe că sinteza unui anumit grup de produse necesită funcționarea mai multor gene. Să presupunem că sinteza unei enzime este determinată de produsele genelor a și b. Să fie doi mutanți fenotipic identici care sunt incapabili de sinteza enzimatică, dar nu se știe dacă sunt identici sau diferiți genetic. Pentru a identifica genotipul, se efectuează transducția, adică fagul este propagat pe celulele unei populații, iar apoi celulele celei de-a doua populații sunt infectate cu fagolizat. Dacă, la placare pe un mediu selectiv, se formează atât colonii mari de transductanți adevărați, cât și colonii mici de transductanți abortivi, se ajunge la concluzia că mutațiile sunt localizate în gene diferite.

Cuprins al subiectului „Elemente genetice ale bacteriilor. Mutații în bacterii. Transducție.”:
1. Migrarea elementelor genetice ale bacteriilor. Transpozonii. Bacteriofagii ca elemente genetice migratoare.
2. Mutație. Mutații la bacterii. Mutageni. Mutații spontane. Mutații ale spatelui (reversiuni).
3. Mutații induse ale bacteriilor. Mutageneză chimică. Mutageneză prin radiații. Tipuri de mutații.
4. Repararea ADN-ului bacterian. Sisteme de reparare a ADN-ului. Compensarea funcțiilor afectate ca urmare a mutațiilor. Suprimare intragenică. Suprimarea extragenă.
5. Transfer de ADN bacterian. Conjugarea bacteriilor. Factorul F al bacteriilor.
6. Transformarea bacteriilor. Etapele transformării bacteriene. Cartografierea cromozomilor bacterieni.

8. Proprietăţile bacteriilor. Modificări neereditare ale proprietăților bacteriilor. S - colonii. R - colonii. M - colonii. D - colonii de bacterii.

Transducția- transferul de către un bacteriofag în celula infectată a fragmentelor din materialul genetic al celulei care a conținut inițial bacteriofagul. bacteriofag transducător transferă de obicei doar un mic fragment de ADN gazdă de la o celulă (donator) la alta (destinatar).

Evidențiat trei tipuri de transducție: nespecifice(general), specificȘi abortiv. Într-o celulă infectată de un bacteriofag, în timpul adunării populației fiice, fragmente de ADN bacterian sau plasmide pot pătrunde în capetele unor fagi împreună cu ADN-ul viral. Virușii sunt limitati în volumul materialului genetic în funcție de volumul capului. Dacă ADN-ul unei celule bacteriene este scindat de un fag într-un loc atipic, atunci pentru a elibera spațiu pentru un fragment de ADN cromozomial, unele secțiuni ale ADN-ului viral sunt „sacrificate”, ceea ce duce la pierderea unora dintre ele. funcții. În acest caz, particula de fag poate deveni defecte. Numărul de fagi anormali poate ajunge la 0,3% din întreaga populație de fiice.

Fagul rezultat este particula care provoacă transducție nespecifică (generală).. Cu acest formular transducție Aproape orice genă poate fi introdusă în celulele primitoare.

Cu transducție nespecifică de către fag Orice fragment din ADN-ul gazdei poate fi transferat, iar cu ADN specific doar fragmente de ADN strict definite. Cel mai cunoscut exemplu de transducție specifică este cel efectuat de un fag. Deoarece acest fag, la trecerea la starea profag, este inclus în cromozomul bacterian între genele care codifică sinteza galactozei și biotinei, poate transfera aceste gene în timpul transducției. În timpul transducției abortive, fragmentul de ADN introdus al donatorului nu este integrat în genoforul receptorului, ci rămâne în citoplasmă, unde ADN-ul său este transcris dar nu este replicat. Acest lucru duce la faptul că în timpul diviziunii celulare este transmis doar uneia dintre celulele fiice (adică moștenit uniliniar) și apoi pierdut la descendenți.

Proprietăți de transducere a particulelor fagice următoarele:

Particulele transportă doar o parte ADN fag, adică nu sunt viruși funcționali, ci mai degrabă containere care poartă fragmente de ADN bacterian.

Ca și ceilalți virusuri defecte, particulele nu sunt capabile de replicare.

Fagi transductori poate conține orice parte a cromozomului gazdă cu gene care oferă bacteriei primitoare unele avantaje (de exemplu, gene de rezistență la antibiotice sau gene care codifică capacitatea de a sintetiza diferite substanțe). Această dobândire de noi proprietăți de către bacterii se numește fenomenul de lizogenie.

Fenomen de transducție poate fi folosit pentru cartografierea cromozomului bacterian dacă se respectă aceleași principii ca și pentru cartografierea folosind fenomenul de transformare.