Proučavanje fenomena transformacije poslužilo je kao poticaj za otkriće još jednog fenomena - transdukcija- prijenos i rekombinacija gena u bakterijama pomoću bakteriofaga.
Iskustvo koje je omogućilo otkrivanje ovog novog genetskog mehanizma i novog načina proučavanja nasljedstva je sljedeće.
Cjevčica u obliku slova U na dnu bila je podijeljena u sredini bakterijskim filterom. U jednu polovinu ove epruvete stavljene su bakterije tifusa (Salmonella typhimurium) soj 22A, a u drugu polovinu epruvete soj 2A. U isto vrijeme, bakterijske ćelije nisu mogle proći kroz pregradu.
Soj 22A nosio je mutaciju koja je blokirala sintezu triptofana T - i stoga im je, kada su uzgajali bakterije, bio potreban dodatak triptofana u mediju. Bakterijski soj 2A imao je mutaciju koja je blokirala sintezu histidina H - i stoga je zahtijevala tokom uzgoja.
Nakon inkubacije ova dva različita soja u epruveti odvojenoj samo bakterijskim filterom, ćelije oba soja su postavljene na pločice. Kada su ćelije soja 22A postavljene na podlogu bez triptofana, pronađen je mali broj kolonija. Posljedično, neke stanice soja 22A nekako su stekle sposobnost sintetiziranja triptofana i bile su u stanju da proizvedu kolonije na mediju bez ove aminokiseline. Učestalost pojavljivanja takvih ćelija bila je 1x10 -5.
Moglo bi se pretpostaviti da su ove izmijenjene ćelije ili rezultat reverzne mutacije sa T - na T + ili tranzicije transformacionog faktora iz soja 2A. Ali soj 22A bio je visoko stabilan, pa se naznačena učestalost pojavljivanja (10 6) ćelija T+ genotipa nije mogla objasniti pojavom reverznih mutacija. Transformacioni faktor takođe nije detektovan u medijumu. Ispostavilo se da je sredstvo za filtriranje koje prenosi T+ gen iz soja 2A u soj 22A bakteriofag.
Ovo su prve činjenice koje su dokazale prijenos nasljednih informacija uz pomoć bakteriofaga s bakterije jednog genotipa na bakteriju drugog genotipa. Ovo otkriće su 1952. godine napravili N. Zinder i J. Lederberg.
Solmonella typhirnurium soj 22A korišten u studijama Zindera i Lederberga nije imao sposobnost sintetiziranja triptofana, ali nakon što je držan zajedno u cijevi u obliku slova U odvojenoj filterom sa sojom 2A, stekao je sposobnost da sintetiše triptofan. To bi se moglo dogoditi samo ako fag, oslobođen iz ćelija soja 2A, prodre kroz filter, uđe u neke ćelije soja 22A i prenese im dio nasljedne informacije - fragment nasljednog materijala soja 2A.
Posljedično, DNK faga koji lizogenizira bakteriju na neki način prolazi kroz rekombinaciju s DNK bakterijske stanice, zbog čega su geni ćelije domaćina uključeni u nove čestice faga. Ovi fagi, ponovo inficirajući ćelije drugog genotipa, takođe prenose svoju DNK sa novim informacijama na nju. Tako su ćelije soja 22A dobile gen odgovoran za sintezu triptofana.
Kao što smo vidjeli, fagi su nosioci nasljedne informacije od bakterije jednog genotipa do bakterije drugog genotipa. A to je moguće samo ako DNK faga stupi u intimne odnose s hromozomskom DNK bakterijskih stanica. Ovaj fenomen prijenosa individualnih nasljednih sklonosti sa bakterije donora, u kojem se fag umnožava i dolazi do rekombinacije gotičkog materijala faga i bakterije domaćina na recipijenta, naziva se transdukcija.
Donator je bakterijska kultura sposobna da sintetizira metionin M+ i fermentira galaktozu Gal+, a također ima otpornost na streptomicin Sm r. Bakterija primateljica ne sintetiše metionin M-, ne fermentira galaktozu Gal- i osjetljiva je na streptomicin Sm s. Fagolizat dobijen od donora M + Gal + Sm r unosi se u kulturu primaoca M - Gal - Sm s. Nakon inkubacije ćelije primaoca se postavljaju na odgovarajuću selektivnu podlogu, čime se otkrivaju tri nove klase rekombinanata: M - Gal + Sm s, M + Gal - Sm S, M - Gal - Sm r.
U slučaju transdukcije, donor prenosi samo jedan fragment DNK kroz fag. Dakle, inficirane bakterije primatelja su takoreći diploidne za preneseni fragment (merozigoti) i djelomično heterozigoti (heterogenoti), čiji potomci mogu sadržavati rekombinantne bakterije M + Gal - Sm s i M - Gal - Sm s koji su nastali tokom transdukcije.
Sudbina prenesenog fragmenta donora hromozoma u stanici primaoca može biti različita. Ovaj fragment se može, prvo, integrirati u hromozom domaćina i replicirati zajedno i sinhrono s odgovarajućim dijelom hromozoma domaćina (potpuna transdukcija), drugo, može se ukloniti iz ćelije domaćina i, treće, može zadržati autonomiju i prenositi od ćelije do ćelije bez obzira na hromozom domaćina (abortivna transdukcija).
Fag može nositi širok spektar bakterijskih gena koji određuju određeni obrazac sinteze aminokiselina, različita enzimska svojstva, otpornost na antibiotike (streptomicin, penicilin) i imunitet na drugi fag. U pravilu se istovremeno transduciraju jedan, rjeđe dva blisko povezana gena, a vrlo rijetko tri gena. Ova karakteristika je korištena u eksperimentima M. Demeretsa i njegovih kolega, koji su, uzimajući u obzir rezultate transdukcije, uspjeli mapirati blisko povezane genske lokuse koji osiguravaju sintezu cisteina u salmoneli.
Dakle, transdukcija je, kao i transformacija, vrsta procesa rekombinacije gena. Rekombinacija gena je jedan od mehanizama koji provodi kombinativnu varijabilnost u bakterijama, što je kod viših organizama osigurano mejozom.
Ako pronađete grešku, označite dio teksta i kliknite Ctrl+Enter.
Transdukcija je prijenos gena iz jedne bakterijske ćelije u drugu pomoću bakteriofaga. Ovaj fenomen su prvi ustanovili 1952. godine N. Zinder i J. Lederberg. Proveli su istraživanje na bakteriji Salmonella typhimurium, koja je patogena za miševe. Odabrana su dva soja ovih bakterija: soj 22A, auksotrofni, nesposoban da sintetiše triptofan (T~) i soj 2A, sposoban da sintetiše triptofan (T1"). Ovi sojevi su zasijani u epruvetu u obliku slova U, odvojeno na dno bakterijskim filterom (slika 24. Soj 22A (T~) je inokuliran u jedno koleno epruvete, a soj 2A (T 1") u drugo. Nakon određenog perioda inkubacije, bakterije soja 22A, kada su posejane na minimalnu hranljivu podlogu, proizvele su mali broj kolonija (učestalost pojavljivanja transduciranih ćelija bila je N0~5). To je ukazivalo na to da su neke ćelije stekle sposobnost da sintetiziraju triptofan. Kako su bakterije mogle steći ovo svojstvo? Istraživanja
Rice. 24. Šema eksperimenta na transducinu
pokazalo je da je soj 22A lizogen prema fagu P-22. Ovo
fag je oslobođen iz lizogene kulture, propušten
filter i lizirani soj 2A. Pridruživanjem dijela genetskog
Nakon što je primio materijal iz soja 2A, bakterijski fag se vratio i prenio ovaj genetski materijal u soj 22A. Soja 22A at
stekla specifična nasljedna svojstva soja 2A,
u ovom slučaju, sposobnost sinteze triptofana. Druge osobine se mogu na sličan način prenijeti, uključujući sposobnost
na fermentaciju, otpornost na antibiotike itd.
Fenomen transdukcije ustanovljen je i kod Escherichia coli i aktinomiceta. U pravilu se transdukuje jedan gen, rjeđe dva i vrlo rijetko tri povezana gena. Kada se genetski materijal prenese, dio molekule DNK faga se zamjenjuje. Fag tada gubi svoj fragment i postaje defektan. Uključivanje genetskog materijala u hromozom bakterije primaoca vrši se mehanizmom kao što je crossing. Do razmjene nasljednog materijala dolazi između homolognih regija hromozoma primaoca i materijala koji je unio fag.
Postoje tri vrste transdukcije: opća ili nespecifična, specifična i abortivna. Tokom nespecifične transdukcije, tokom sastavljanja fagnih čestica, bilo koji od fragmenata DNK zahvaćene bakterije može biti uključen u njihove glave zajedno sa DNK faga. Kao rezultat toga, različiti geni iz bakterije donora mogu se prenijeti u ćelije primaoca. Nespecifičnu transdukciju mogu izvesti fagi P-1 i P-22 u Escherichia, Shigella i Salmonella. Tokom specifične transdukcije, profag se ubacuje na određeno mjesto na bakterijskom hromozomu i transducira određene gene koji se nalaze u hromozomu ćelije donora pored profaga. Na primjer, fag "k (lambda) u stanju profaga uvijek je uključen na istom mjestu u hromozomu E. coli i transducira lokus koji određuje sposobnost fermentacije galaktoze. Kada se profagi odvoje od DNK domaćina, bakterijski geni susedni profagu se eliminišu iz sastava zajedno sa njegovim hromozomom, a deo profagnih gena ostaje u njegovom sastavu.Učestalost opšte transdukcije se kreće od 1 prema 1 milion do 1 na 100 miliona. Specifična transdukcija se dešava češće.
Utvrđeno je da fragment donorovog hromozoma prebačen u ćeliju primaoca nije uvek uključen u hromozom primaoca, ali se može sačuvati u citoplazmi ćelije. Kada se bakterije podijele, završavaju samo u jednoj od ćelija kćeri. Ovo stanje se naziva abortivna transdukcija.
Opća transdukcija
Njegov mehanizam je da tokom intracelularne reprodukcije faga, fragment bakterijske DNK jednake dužine DNK faga može slučajno biti uključen u njegovu glavu umjesto DNK faga. To je sasvim moguće, budući da je u zaraženoj ćeliji biosinteza DNK blokirana, a sama DNK prolazi kroz raspadanje. Tako se u procesu reprodukcije faga pojavljuju defektni virioni u kojima glave umjesto vlastite genomske DNK sadrže fragment bakterijske DNK. Takvi fagi zadržavaju infektivna svojstva. Oni se adsorbiraju na bakterijsku ćeliju, unoseći DNK sadržanu u glavi u nju, ali se fag ne razmnožava. Donor DNK (fragment donorovog hromozoma) uveden u ćeliju primaoca, ako sadrži gene koji su odsutni u primaocu, daje mu novu osobinu. Ova osobina će zavisiti od toga koji su gen(i) uključeni u glavu transducijskog faga. U slučaju rekombinacije donorskog DNK fragmenta koji je uveo fag sa hromozomom ćelije primaoca, ova osobina je nasledno fiksirana.
Specifična transdukcija
Razlikuje se od nespecifičnog po tome što u ovom slučaju transducirajući fagi uvijek prenose samo određene gene, i to one koji se nalaze u hromozomu lizogene ćelije lijevo od attL ili desno od attR. Specifična transdukcija je uvijek povezana s integracijom umjerenog faga u hromozom ćelije domaćina. Kada izađe (isključuje) iz hromozoma, profag može uhvatiti gen s lijevog ili desnog boka, na primjer, gal ili bio. Ali u ovom slučaju, mora izgubiti istu količinu svoje DNK sa suprotnog kraja tako da njegova ukupna dužina ostane nepromijenjena (inače se ne može upakovati u glavu faga). Stoga se kod ovog oblika isključenja formiraju defektni fagi: A - dgal ili Xdbio.
Specifična transdukcija u E. coli ne provodi samo lambda fag, već i srodni lambdoid i drugi fagi. Ovisno o lokaciji attB mjesta na kromosomu, kada su isključena, mogu uključiti različite bakterijske gene povezane s profagom i transducirati ih u druge stanice. Materijal integriran u genom može zamijeniti do 1/3 genetskog materijala faga.
Kada je stanica primatelj inficirana, transducirajući fag se integrira u njen kromosom i uvodi novi gen (novu osobinu) u njega, posredujući ne samo lizogenizaciju, već i lizogenu konverziju.
Dakle, ako je tokom nespecifične transdukcije fag samo pasivni nosilac genetskog materijala, onda tokom specifične transdukcije fag uključuje ovaj materijal u svoj genom i prenosi ga, lizogenizirajući bakteriju, do primaoca. Međutim, do lizogene konverzije može doći i ako genom umjerenog faga sadrži vlastite gene koje stanica nema, ali su odgovorni za sintezu esencijalnih proteina. Na primjer, samo oni patogeni difterije koji imaju umjeren profag koji nosi tox operon integrirani su u svoje hromozome kako bi proizveli egzotoksin. Odgovoran je za sintezu toksina difterije. Drugim riječima, umjereni otrov faga uzrokuje lizogenu konverziju netoksogenog bacila difterije u toksigeni.
Rice. 4.
1 - spot test; 2 - titracija prema Grazia.
Metoda sloja agara je sljedeća. Prvo se u čašu sipa sloj hranljivog agara. Nakon stvrdnjavanja, u ovaj sloj se dodaje 2 ml 0,7% agara, rastopljenog i ohlađenog na 45 °C, u koji se prvo dodaje kap koncentrovane suspenzije bakterija i određena zapremina suspenzije faga. Nakon što se gornji sloj stvrdne, čaša se stavlja u termostat. Bakterije se razmnožavaju unutar mekog sloja agara, formirajući kontinuiranu neprozirnu pozadinu, na kojoj su kolonije faga jasno vidljive u obliku sterilnih mrlja (slika 4.2). Svaka kolonija nastaje umnožavanjem jednog inicijalnog viriona faga. Korištenje ove metode vam omogućava da:
a) prebrojavanjem kolonija precizno odrediti broj živih viriona faga u datom materijalu;
b) na osnovu karakterističnih osobina (veličina, transparentnost, itd.), proučavati naslednu varijabilnost V faga.
Prema spektru djelovanja na bakterije, fagi se dijele na polivalentan(bakterije srodne lizi, na primjer, polivalentni fag salmonele lizira gotovo svu salmonelu), monofag(liziraju bakterije samo jednog tipa, na primjer, fag Vi - I lizira samo patogene tifusa) i specifičan za tip fagi koji selektivno liziraju određene varijante bakterija unutar vrste. Uz pomoć takvih faga vrši se najsuptilnija diferencijacija bakterija unutar vrste, dijeleći ih na varijante faga. Na primjer, uz pomoć seta faga Vi - II, uzročnik trbušnog tifusa podijeljen je na više od 100 varijanti faga. Budući da je osjetljivost bakterija na fage relativno stabilna osobina povezana s prisustvom odgovarajućih receptora, tipizacija faga ima važan dijagnostički i epidemiološki značaj.
Prilikom proučavanja bakteriofaga otkriven je fenomen tzv transdukcija.
Transdukcija(od lat. transductio- kretanje) - proces prijenosa bakterija DNK iz jedne ćelije u drugu pomoću bakteriofaga.
Postoje dvije vrste transdukcije:
1. specifičan
2. nespecifične (opće).
Nespecifična (opća) transdukcija:
Obavljaju ga fag P1, koji postoji u bakterijskoj ćeliji u obliku plazmida, te fagi P22 i Mu, koji se integriraju u bilo koji dio bakterijskog hromozoma. Nakon indukcije profaga, s vjerovatnoćom od 10−5 po ćeliji, moguće je pogrešno pakovanje fragmenta bakterijske DNK u kapsid faga, u ovom slučaju u njemu nema fagne DNK. Dužina ovog fragmenta jednaka je dužini normalne DNK faga, njegovo porijeklo može biti bilo šta: nasumični dio hromozoma, plazmid, drugi umjereni fagi.
Jednom u drugoj bakterijskoj ćeliji, fragment DNK se može ugraditi u njen genom, obično putem homologna rekombinacija.
Plazmidi koje fag prenosi mogu se zatvoriti u prsten i replicirati u novoj ćeliji. U nekim slučajevima, fragment DNK nije integriran u hromozom primaoca i ne replicira se, već se pohranjuje u ćeliji i transkribira. Ovaj fenomen se naziva abortivna transdukcija.
Specifična transdukcija:
Specifična transdukcija je najbolje proučavana na primjeru faga λ. Ovaj fag je integriran u samo jedno mjesto (att-site) hromozoma E. coli sa specifičnom sekvencom nukleotida (homolognom att regionu u DNK faga). Tokom indukcije može doći do njegovog isključenja uz grešku (vjerovatnoća 10−3-10−5 po ćeliji): izrezan je fragment iste veličine kao i DNK faga, ali s početkom na pogrešnom mjestu. U tom slučaju se gubi dio gena faga, a dio gena E. coli je zarobljen od njega.
Svaki umjereni fag posebno integriran u kromosom karakterizira vlastito att mjesto i, shodno tome, geni koji se nalaze pored njega koje je sposoban prenijeti. Brojni fagi mogu se integrirati na bilo koje mjesto na hromozomu i prenijeti bilo koje gene putem specifičnog mehanizma transdukcije.
Kada se umjereni fag koji nosi bakterijske gene integrira u hromozom nove bakterije domaćina, on već sadrži dva identična gena - svoj i one donijete izvana. Budući da fagu nedostaje dio vlastitih gena, često se ne može inducirati i razmnožavati. Međutim, kada je ista ćelija inficirana fagom "pomoćnikom" iste vrste, indukcija defektnog faga postaje moguća. I DNK normalnog "pomoćnog" faga i DNK defektnog faga izlaze iz hromozoma i repliciraju se, zajedno sa bakterijskim genima koje nosi.
24 . Klasifikacija virusa
Utvrđeno je da su svi proučavani organizmi zahvaćeni virusima. Mnogi različiti virusi uzrokuju bolesti ili latentno inficiraju kralježnjake i beskičmenjake, kao i protozoe, biljke, gljive i bakterije. Poznato je više od 4.000 različitih virusa, od kojih nekoliko stotina inficira ljude i životinje.
ICTV klasifikacija:
Godine 1966. Međunarodni komitet za taksonomiju virusa usvojio je sistem klasifikacije virusa na osnovu razlike u tipu (RNA i DNK), broju molekula nukleinskih kiselina (jedno- i dvolančanih) i prisutnosti ili odsustvu omotača jezgra. . Klasifikacioni sistem je niz hijerarhijskih taksona:
odred ( -virales)
Porodica ( -viridae)
Podporodica ( -virinae)
rod ( -virus)
Pogledaj ( -virus)
Baltimorska klasifikacija virusa:
Biolog, dobitnik Nobelove nagrade, David Baltimore predložio je vlastitu shemu za klasifikaciju virusa na osnovu razlika u mehanizmu proizvodnje mRNA. Ovaj sistem uključuje sedam glavnih grupa:
(I) Virusi koji sadrže dvolančanu DNK i nemaju stadij RNK (na primjer, herpesvirusi, poxvirusi, papovavirusi, mimivirusi).
(II) Dvolančani RNA virusi (npr. rotavirusi).
(III) Virusi koji sadrže jednolančanu DNK molekulu (npr. parvovirusi).
(IV) Virusi koji sadrže jednolančanu RNK molekulu pozitivnog polariteta (na primjer, pikornavirusi, flavivirusi).
(V) Virusi koji sadrže jednolančanu RNK molekulu negativnog ili dvostrukog polariteta (na primjer, ortomiksovirusi, filovirusi).
(VI) Virusi koji sadrže jednolančanu RNK molekulu i imaju u svom životnom ciklusu fazu sinteze DNK na RNK šablonu, retrovirusi (na primjer, HIV).
(VII) Virusi koji sadrže dvolančanu DNK i imaju u svom životnom ciklusu fazu sinteze DNK na RNK šablonu, retroidni virusi (na primjer, virus hepatitisa B).
Trenutno se oba sistema koriste istovremeno za klasifikaciju virusa, kao komplementarnih jedan drugom.
Moderna klasifikacija:
Moderna klasifikacija virusa je univerzalna za viruse kralježnjaka, beskičmenjaka, biljaka i protozoa. Zasnovan je na osnovnim svojstvima viriona, od kojih su vodeća ona koja karakterišu nukleinsku kiselinu, morfologiju, strategiju genoma i antigena svojstva. Osnovna svojstva su stavljena na prvo mjesto, jer virusi sa sličnim antigenskim svojstvima imaju i sličan tip nukleinske kiseline, slična morfološka i biofizička svojstva.
Važna karakteristika za klasifikaciju, koja se uzima u obzir uz strukturne karakteristike, jeste strategija virusnog genoma, koja se shvata kao način reprodukcije koji koristi virus, određen karakteristikama njegovog genetskog materijala.
Moderna klasifikacija zasniva se na sljedećim glavnim kriterijima:
Vrsta nukleinske kiseline (RNA ili DNK), njena struktura (broj lanaca).
Prisustvo lipoproteinske membrane.
Strategija virusnog genoma.
Veličina i morfologija viriona, tip simetrije, broj kapsomera.
Fenomeni genetskih interakcija.
Raspon osjetljivih domaćina.
Patogenost, uključujući patološke promjene u stanicama i stvaranje intracelularnih inkluzija.
Geografska distribucija.
Način prenosa.
Antigenska svojstva.
Ljudski i životinjski virusi:
Moderna klasifikacija virusa ljudi i kralježnjaka pokriva više od 4/5 poznatih virusa, koji su podijeljeni u 17 porodica; od njih 6 su DNK genomski virusi i 11 RNA genomski virusi.
25 . Općenito, zrela virusna čestica (virion) se sastoji od nukleinske kiseline, proteina i lipida - složeni virusi (odjeveni), ili sadrži samo nukleinske kiseline i proteine - jednostavne viruse (gole).
Protein čija je glavna uloga stvaranje zaštitnog omotača za nukleinsku kiselinu. Na osnovu činjenice da je količina genetskih informacija u virusima ograničena, Crick i Watson (1956) su predložili da se proteinski omotači jednostavnih virusa sastoje od podjedinica koje se ponavljaju. Ponekad je virusni protein predstavljen jednom vrstom polipeptida, ali češće postoje dva ili tri. Proteini na površini viriona imaju poseban afinitet za komplementarne receptore na površini osjetljivih stanica.
Lipidi se nalaze u složeno organiziranim virusima i uglavnom se nalaze u lipoproteinskoj ljusci (superkapsidu), formirajući njen lipidni dvosloj u koji su umetnuti superkapsidni proteini.
Svi kompleksno organizirani virusi koji sadrže RNK sadrže značajnu količinu lipida (od 15 do 35% suhe težine). Od virusa koji sadrže DNK, lipidi sadrže viruse malih boginja, herpesa i hepatitisa B. Otprilike 50-60% lipida u virusima su fosfolipidi, 20-30% holesterol.
Lipidna komponenta stabilizuje strukturu virusne čestice.
Ugljikohidratna komponenta virusa nalazi se u glikoproteinima. Količina šećera u sastavu glikoproteina može biti prilično velika, dostižući 10-13% mase viriona. Njihovu hemijsku specifičnost u potpunosti određuju ćelijski enzimi koji osiguravaju prijenos i dodavanje odgovarajućih ostataka šećera. Uobičajeni dijelovi šećera koji se nalaze u virusnim proteinima su fruktoza, saharoza, manoza, galaktoza, neuraminska kiselina i glukozamin. Dakle, kao i lipidi, komponentu ugljikohidrata određuje stanica domaćin, zbog čega isti virus uzgojen u stanicama različitih vrsta može značajno varirati u sastavu šećera.
26 . Genetske informacije kodirane u jednom genu mogu se smatrati uputama za proizvodnju specifičnog proteina u ćeliji. Takvu instrukciju ćelija percipira ako se pošalje u obliku mRNA. ćelije čiji genetski materijal predstavlja DNK moraju "prepisati" ovu informaciju u komplementarnu kopiju mRNA.
Prva faza replikacije virusi su povezani s prodiranjem virusne nukleinske kiseline u ćeliju domaćina. Taj proces olakšavaju posebni enzimi koji su dio kapside ili vanjske ljuske viriona, a ljuska ostaje izvan stanice ili je virion gubi odmah nakon prodora u ćeliju. Virus pronalazi ćeliju prikladnu za svoju reprodukciju tako što kontaktira pojedinačne dijelove svoje kapside sa specifičnim receptorima na površini ćelije poput "ključa i brave". Ako na površini ćelije nema specifičnih ("prepoznajućih") receptora, tada ćelija nije osjetljiva na virusnu infekciju: virus ne prodire u nju.
Da bi se ostvarila njegova genetska informacija, virusna DNK koja je ušla u ćeliju se posebnim enzimima transkribuje u mRNA. Rezultirajuća mRNA se kreće u ćelijske „tvornice“ sinteze proteina – ribozome, gdje zamjenjuje ćelijske „poruke“ vlastitim „uputstvima“ i prevodi se (čita se), što rezultira sintezom virusnih proteina. Sama virusna DNK se udvostručuje (duplira) mnogo puta uz učešće drugog skupa enzima, kako virusnih tako i onih koji pripadaju ćeliji.
Sintetizirani protein, koji se koristi za izgradnju kapsida, i virusna DNK, umnožena u mnogim kopijama, kombinuju se i formiraju nove, "ćerke" virione. Formirani virusni potomci napuštaju iskorištenu ćeliju i inficiraju nove: ciklus reprodukcije virusa se ponavlja.
Faze replikacije virusa:
1. Vezanje za ćelijsku membranu-adsorpcija. Da bi se virion adsorbirao na površini ćelije, on mora imati protein (često glikoprotein) u svojoj plazma membrani - receptor specifičan za dati virus. Prisustvo receptora često određuje raspon domaćina.
2. Penetracija u ćeliju. U sljedećoj fazi, virus treba da dostavi svoje genetske informacije unutar ćelije.
3. Reprogramiranje ćelije. Kada je ćelija inficirana virusom, aktiviraju se posebni antivirusni odbrambeni mehanizmi. Inficirane ćelije počinju sintetizirati signalne molekule - interferone, koji prebacuju okolne zdrave stanice u antivirusno stanje i aktiviraju imunološki sistem. Oštećenje uzrokovano virusom koji se umnožava u ćeliji može se otkriti internim ćelijskim kontrolnim sistemima, a stanica će morati "počiniti samoubistvo" kroz proces koji se zove apoptoza. Njegov opstanak direktno zavisi od sposobnosti virusa da savlada antivirusne odbrambene sisteme.
4. Upornost. Neki virusi mogu ući u latentno stanje, slabo ometajući procese koji se odvijaju u ćeliji, i aktiviraju se samo pod određenim uvjetima.
5. Stvaranje novih virusnih komponenti. Reprodukcija virusa u najopštijem slučaju uključuje tri procesa - 1) transkripciju virusnog genoma - odnosno sintezu virusne mRNA, 2) njeno prevođenje, odnosno sintezu virusnih proteina i 3) replikaciju virusnog genoma. . Mnogi virusi imaju kontrolne sisteme koji osiguravaju optimalnu potrošnju biomaterijala ćelije domaćina.
6. Sazrevanje viriona i izlazak iz ćelije., novosintetizovana genomska RNK ili DNK se oblači odgovarajućim proteinima i napušta ćeliju.
27 .Rabdovirusi– porodica virusa koja sadrži nesegmentiranu jednolančanu RNK molekulu linearne forme. Uzrokuju zarazne bolesti kičmenjaka, beskičmenjaka i biljaka.Virusi koji zaraze životinje imaju oblik metka, a biljke bacili. Nukleokapsid je dvolančan, spiralan, u lipoproteinskoj ljusci.Virus je osjetljiv na djelovanje masnih rastvarača, kiselina i topline. Rabdovirusi uključuju 2 roda - vesiculoviruse i lyssaviruse. Prvi uključuju viruse grupe vezikularnog stomatitisa, a drugi - viruse grupe bjesnila. Porodica rabdovirusa također uključuje viruse groznice. Vezikularni stomatitis je virusna bolest životinja, koja ponekad pogađa ljude i manifestira se kao akutna samoograničena infekcija slična gripi. Virioni su u obliku metka. Spoljnu ljusku formira dvosloj lipida Virus vezikularnog stomatitisa prenose komarci. Virus se razmnožava u tijelu insekata.Rod Lyssavirus uključuje virus bjesnila i viruse slične bjesnilu (Mokola, Duvenhage - patogeni za ljude i životinje;). Bjesnilo- zarazna bolest virusne etiologije. Karakteriše ga oštećenje centralnog nervnog sistema i dovodi do smrti. Ljudi se zaraze ugrizom, pljuvačkom ili češanjem. Period inkubacije se kreće od 10 dana do 3-4 (ali češće 1-3) mjeseca.Postoje 3 perioda bolesti: 1. Period prekursora traje 1-3 dana. Prati porast temperature na 37,2-37,3 °C, depresivno stanje, loš san, bol na mjestu ugriza.2. Pojačani stadijum (hidrofobija) Traje 1-4 dana. Izražava se naglo povećanom osetljivošću na najmanju iritaciju čulnih organa, buka izaziva grčeve mišića udova, bolesnici postaju agresivni.3. Period paralize (stadijum „zloslutnog smirenja”) Nastaje paraliza očnih mišića i donjih ekstremiteta u trajanju od 5-8 dana.Replikacija rabdovirusa se dešava u citoplazmi inficiranih ćelija i može se javiti čak iu ćelijama bez jezgra. Replikacija RNK je obezbeđena enzimskom aktivnošću L+ NS proteina i nastavlja da formira plus lanac i replikativni prekursor. Postoje mehanizmi za regulaciju sinteze, zbog čega se minus lanci RNK formiraju mnogo puta češće nego plus lanci, a različiti proteini se sintetiziraju u različitim količinama. Tokom sinteze RNK, formiraju se različite klase DI čestica. Sklapanje nukleokapsida se dešava u citoplazmi, a virioni se formiraju na ćelijskim membranama, ostavljajući ćeliju pupanjem.
28 . U nukleokapsidu se interakcija nukleinske kiseline i proteina odvija duž iste ose rotacije. Svaki virus spiralne simetrije ima karakterističnu dužinu, širinu i periodičnost nukleokapsida. Nukleokapsidi Većina ljudskih patogenih virusa ima spiralnu simetriju (na primjer, koronavirusi, rabdovirusi, para- i ortomiksovirusi, bunyavirusi i arenovirusi). U ovu grupu spada i virus mozaika duhana. Organizacija zasnovana na principu spiralne simetrije daje virusima štapićasti oblik. Sa spiralnom simetrijom proteinski omotač bolje štiti nasljedne informacije, ali zahtijeva veliku količinu proteina, budući da se premaz sastoji od relativno velikih blokova.
Virus mozaika duhana bio je prvi virus izoliran u čistom obliku. Kada se zarazi ovim virusom, na listovima bolesne biljke pojavljuju se žute mrlje - takozvani lisni mozaik. Virusi se vrlo brzo šire ili mehanički kada oboljele biljke ili dijelovi biljke dođu u kontakt sa zdravim biljkama, ili kroz zrak kroz dim od cigareta napravljenih od zaraženih listova.
29 . Sindrom stečene imunodeficijencije (AIDS) je stanje koje se razvija u pozadini HIV infekcije i karakterizira ga smanjenje broja limfociti, višestruke oportunističke infekcije, neinfektivne i tumorske bolesti. AIDS je terminalni stepen HIV infekcija Do danas nije stvorena vakcina protiv HIV-a, lečenje HIV infekcije značajno usporava tok bolesti, ali je poznat samo jedan slučaj potpunog izlečenja bolesti kao rezultat modifikovane transplantacije matičnih ćelija. Putevi prenošenja HIV infekcije: 1. Seksualno 2. Injekciono i instrumentalno - kada se koriste špricevi, igle, kateteri kontaminirani virusom 3. Hemotransfuzija (nakon transfuzije inficirane krvi ili njenih komponenti - plazme, trombocita, leukocita); 4. Perinatalni (antenatalni, transplacentalni - od zaražene majke); 5. Transplantacija (transplantacija inficiranih organa, koštane srži, vještačka oplodnja inficiranom spermom); 6. Mlijeko (infekcija djeteta zaraženim majčinim mlijekom); 7. Profesionalni i kućni - infekcija preko oštećene kože i sluzokože osoba u kontaktu sa krvlju. HIV se ne prenosi slučajnim kontaktom. Faze razvoja HIV-a: 1Faza inkubacije traje od trenutka infekcije do reakcije organizma u vidu manifestacija akutne infekcije ili proizvodnje antitijela (od 3 sedmice do 3 mjeseca, ali u nekim slučajevima može trajati i do godinu dana). Faza 2 primarnih manifestacija ima dodatni skup karakteristika: akutna infekcija, asimptomatska infekcija, perzistentna generalizirana limfadenopatija (povećanje najmanje dva limfna čvora u dvije različite grupe, isključujući ingvinalne limfne čvorove. U fazi akutne infekcije prolazno smanjenje Često se primećuju T-limfociti, što je ponekad praćeno razvojem manifestacija sekundarnih bolesti (kandidijaza, herpetična infekcija).Ove manifestacije su blage, kratkotrajne i dobro reaguju na terapiju (lečenje).Uobičajeno trajanje akutne infekcije stadijum je 2-3 nedelje, nakon čega bolest postaje asimptomatska infekcija. 3). Stadij obično počinje da se razvija 3-5 godina nakon infekcije. Karakteriziraju ga bakterijske, gljivične i virusne lezije sluznice i kože, te upalne bolesti gornjih dišnih puteva. U fazi (5-7 godina od trenutka infekcije) kožne lezije su dublje i imaju tendenciju da budu dugotrajnije. Stadijum (nakon 7-10 godina) karakteriše razvoj teških, sekundarnih bolesti, njihova generalizovana (opšta) priroda i oštećenje centralnog nervnog sistema.
30. Paramiksovirusi (Paramyxoviridae) je porodica virusa koji izazivaju boginje, zauške, parainfluencu, Newcastle bolest i kugu kod pasa. Mogući uzrok atipične upale pluća. Virioni imaju sferni oblik.Genom je predstavljen jednolančanom nefragmentiranom RNK, što ograničava otpornost na mutacije. Životni ciklus virusa parainfluence odvija se u citoplazmi ćelije; paramiksovirusima nije potrebna mRNA prajmera za njihovu transkripciju. klasifikacija: Porodica uključuje sljedeće svojte: potporodica Paramyxovirinae:genus Avulavirus - Virus Newcastle bolesti,rod Henipavirus,rod Morbillivirus - virus malih boginja, virus pseće kuge, rod Respirovirus - humani virus parainfluence, serotipovi 1 i 3, rod Rubulavirus humani virus parainfluence serotipovi 2 i 4, zauške, rod Virusi slični TPMV-u;potporodicaPneumovirinae:genus Pneumovirus- respiratorni sincicijski virus, rod Metapneumovirus. Karakteristike replikacije: Genom je predstavljen jednim linearnim molekulom negativnog polariteta, jednolančanim. Postoji 6 gena razdvojenih očuvanim nekodirajućim regijama koji signaliziraju početak i kraj poliadenilacije. U paramiksovirusima je pronađeno sedam proteina: NP (ili N), P, M, F, L i HN (ili H ili G). Oni su zajednički za sve rodove. Protein HN osigurava vezivanje viriona za stanice i uzrokuje stvaranje VNA, što sprječava adsorpciju virusa na ćelijskim receptorima. F protein je uključen u prodiranje virusa u ćeliju. Reprodukcija Paramiksovirusi se javljaju u citoplazmi.Virioni, koristeći HN protein, vezuju se za glikolipidne receptore ćelije. F protein zatim spaja virusnu ovojnicu sa plazma membranom ćelije. Kao rezultat toga, nukleokapsid završava u ćeliji s tri povezana proteina (N, P i L), nakon čega počinje proces transkripcije koju provodi virion RNA zavisna RNA polimeraza. Genom se transkribuje da formira 6-10 diskretnih neprerađenih mRNA kao rezultat sekvencijalne diskontinuirane sinteze iz jednog promotora. Kopija pune dužine genomske RNK (+RNA) se takođe sintetiše i služi kao šablon za sintezu genomske RNK (-RNA). sintetizirane genomske RNA povezane sa N-proteinom i transkriptazom formiraju nukleokapside. Sazrijevanje viriona uključuje:
1) uvođenje virusnih glikoproteina u izmenjena područja ćelijske plazma membrane;
2) vezivanje matriksnog proteina (M) i drugih ne-glikozilovanih proteina za izmenjenu ćelijsku membranu;
3) postavljanje nukleokapsidnih podjedinica ispod M proteina;
4) formiranje i oslobađanje zrelih viriona pupanjem.
Najvažniji predstavnici: Virusi parainfluence su vrlo česti uzročnici akutnih respiratornih infekcija. virus humane parainfluencečešće zahvaća ćelije larinksa, pa se bolest javlja sa simptomima laringitisa (suhi bolni „lajavi kašalj“, promukli glas). Kod djece su bolesti uzrokovane HPV-om teže i vjerojatnije je da će se razviti intoksikacija. Respiratorni sincicijski virus Patogen pripada rodu Pneumovirusa iz porodice paramiksovirusa i jedan je od najčešćih uzročnika akutnih respiratornih bolesti kod djece prvih godina života. virus malih boginja- predstavnik roda Morbillivirus iz porodice paramiksovirusa. Po morfologiji se gotovo ne razlikuje od ostalih članova porodice. Nedostaje mu neuraminidaza. Ima hemaglutinirajuću, hemolitičku i simplastičnu aktivnost. Virus ima hemaglutinin, hemolizin (F), nukleoprotein (NP) i matriksni protein, koji se razlikuju po antigenskoj specifičnosti i imunogenosti. Virus malih boginja ima serovare i dijeli antigenske determinante s drugim morbilivirusima (virusom kuge pasa i virusom goveđe kuge).
31 U izometrijskim strukturama, pakovanje nukleinske kiseline virusnog genoma je složeno: proteini omotača nukleokapsida su relativno slabo povezani sa nukleinskom kiselinom ili nukleoproteinima, što nameće minimalna ograničenja u načinu pakovanja nukleinske kiseline. U ovom slučaju, nukleoproteini "jezgra" mogu biti vrlo složeno organizirani: na primjer, kod papova virusa, dvolančana kružna DNK, koja se vezuje za histone, formira strukture vrlo slične nukleosomima.
U takvim virusima, nukleinska kiselina je okružena capsomeres, formirajući lik ikosaedra - poliedar sa 12 vrhova, 20 trokutastih lica i 30 uglova. Virusi slične strukture uključuju adenoviruse, reoviruse, iridoviruse, herpesviruse i pikornaviruse. Organizacija zasnovana na principu kubične simetrije daje virusima sferni oblik. Princip kubične simetrije je najekonomičniji za formiranje zatvorenog kapsida, jer se za njegovu organizaciju koriste relativno mali proteinski blokovi, formirajući veliki unutrašnji prostor u koji se nukleinska kiselina slobodno uklapa.
32. Životni ciklusi većine virusa su vjerovatno slični. Ali oni očigledno prodiru u ćeliju na različite načine, jer, za razliku od životinjskih virusa, virusi bakterija i biljaka također moraju prodrijeti kroz ćelijski zid. Penetracija u ćeliju se ne događa uvijek injekcijom, a proteinska ljuska virusa ne ostaje uvijek na vanjskoj površini ćelije. Kada se uđu u ćeliju domaćina, neki fagi se ne repliciraju. Umjesto toga, njihova nukleinska kiselina je ugrađena u DNK domaćina. Ovdje ova nukleinska kiselina može ostati nekoliko generacija, replicirajući se zajedno sa vlastitom DNK domaćina. Takvi fagi su poznati kao umjereni fagi, a bakterije u kojima vrebaju nazivaju se lizogene. To znači da bakterija potencijalno može lizirati, ali se liza stanica ne opaža sve do
sve dok fag ne obnovi svoju aktivnost. Takav neaktivan fag
nazvan profagom ili provirusom.
33. Struktura i hemijski sastav. Virioni su sfernog oblika. U središtu se nalazi nukleokapsid sa spiralnim tipom simetrije, okružen vanjskom ljuskom sa stiloidnim nastavcima. Jednolančana "-" RNK. Nukleokapsid sadrži nekoliko enzima specifičnih za virus, uključujući RNA polimerazu. Ima superkapsid i 3 virusno specifična proteina: 2 – NH glikoproteini (imaju hemaglutinirajuću i neuraminidaznu aktivnost), 3 – F protein (učestvuje u fuziji ćelijskih membrana sa virusnom ovojnicom).
KLASIFIKACIJA VIRUSA GRIPA
Svi članovi porodice ortomiksovirusa su virusi gripa. Klasificirani su u viruse gripe tipova A, B i C prema antigenu RNP, koji ne daje unakrsne serološke reakcije." Karakteristična karakteristika virusa gripe tipa A je promjena antigenskih svojstava oba površinska proteina (glikoproteina). ) hemaglutinin i neuraminidaza. Brojne antigene varijante virusa gripe." sa različitim tipovima hemaglutinina i neuraminidaze izolovane su od domaćih i divljih životinja. Prisustvo različitih antigenskih varijanti zahtijevalo je jedinstvenu klasifikaciju virusa na osnovu antigenskih svojstava hemaglutinina i neuraminidaze. Budući da se virus gripe tipa C razlikuje od virusa gripa tipova A i B po nizu osnovnih svojstava, klasificira se kao poseban rod. Iako virus influence B ima antigenske varijante, nema ih toliko mnogo. nije im potrebna klasifikacija. Za razliku od virusa tipa A, koji cirkulišu i kod ljudi i kod životinja, virusi gripa tipa B izolovani su samo od ljudi.
34. Glavna karakteristika virusnog genoma je da se nasljedne informacije virusa mogu zabilježiti i na DNK i na RNK. Genom virusa koji sadrže DNK je dvolančan (sa izuzetkom parvovirusa, koji imaju jednolančanu DNK), nesegmentiran i pokazuje infektivna svojstva. Genom većine RNK virusa je jednolančani (izuzetak su reovirusi i retrovirusi, koji imaju dvolančane genome) i može biti segmentiran ili nesegmentiran. Virusne RNK se dijele u dvije grupe ovisno o njihovoj funkciji. Prva grupa uključuje RNK koje su sposobne direktno prevesti genetske informacije u ribozome osjetljive ćelije, odnosno obavljaju funkcije mRNA i mRNA. Zovu se plus-lančana RNK. Imaju karakteristične završetke (“kapice”) za specifično prepoznavanje ribozoma.U drugoj grupi virusa RNA nije sposobna prevesti genetske informacije direktno u ribozome i funkcionirati kao mRNA.Takve RNA služe kao matrica za formiranje mRNA,tj. , tokom replikacije, inicijalno se sintetiše matrica ( +RNA) za sintezu -RNA.Kod virusa ove grupe, replikacija RNK se razlikuje od transkripcije po dužini nastalih molekula: tokom replikacije dužina RNK odgovara maternji lanac, a tokom transkripcije nastaju skraćeni mRNA molekuli.Izuzetak su retrovirusi koji sadrže jednolančanu +RNA koja služi kao šablon za virusnu RNA zavisnu DNK polimerazu (reverznu transkriptazu).Uz pomoć ovog enzima, informacije se kopiraju iz RNK u DNK, što rezultira stvaranjem DNK provirusa koji se integrira u ćelijski genom.
35. Virusi koji sadrže DNK razlikuju se po načinu replikacije od virusa koji sadrže RNK. DNK obično postoji u obliku dvolančanih struktura: dva polinukleotidna lanca povezana su vodikovim vezama i uvijena na takav način da se formira dvostruka spirala. RNA, s druge strane, obično postoji kao jednolančane strukture. Međutim, genom nekih virusa je jednolančana DNK ili dvolančana RNA. Prva faza virusne replikacije povezana je s prodiranjem virusne nukleinske kiseline u ćeliju domaćina. Ovaj proces mogu olakšati posebni enzimi koji su dio kapsida ili vanjske ljuske viriona, pri čemu ljuska ostaje izvan ćelije ili je virion gubi odmah nakon prodiranja u ćeliju. Virus pronalazi ćeliju prikladnu za svoju reprodukciju tako što kontaktira pojedinačne dijelove svoje kapside (ili vanjske ljuske) sa specifičnim receptorima na površini ćelije na način "ključ-brava". Ako na površini ćelije nema specifičnih ("prepoznajućih") receptora, tada ćelija nije osjetljiva na virusnu infekciju: virus ne prodire u nju. Da bi se ostvarila njegova genetska informacija, virusna DNK koja je ušla u ćeliju se posebnim enzimima transkribuje u mRNA. Rezultirajuća mRNA se kreće do ribozoma, što rezultira sintezom virusnih proteina. Sama virusna DNK se udvostručuje mnogo puta uz učešće drugog skupa enzima, kako virusnih tako i onih koji pripadaju ćeliji. Sintetizirani protein, koji se koristi za izgradnju kapsida, i virusna DNK, umnožena u mnogim kopijama, kombinuju se i formiraju nove, "ćerke" virione. Formirani virusni potomci napuštaju iskorištenu ćeliju i inficiraju nove: ciklus reprodukcije virusa se ponavlja. Neki virusi, tokom pupanja sa površine ćelije, "unaprijed" hvataju dio ćelijske membrane u koji su virusni proteini ugrađeni i tako dobijaju omotač. Kod nekih RNA virusa, genom (RNA) može direktno djelovati kao mRNA. Međutim, ova karakteristika je karakteristična samo za viruse sa "+" lancem RNK (tj. sa RNK pozitivnog polariteta). Za viruse sa "-" lancem RNK, potonji se prvo mora "prepisati" u "+" lanac; Tek nakon toga počinje sinteza virusnih proteina i dolazi do replikacije virusa. Takozvani retrovirusi sadrže RNK kao genom i imaju neobičan način transkripcije genetskog materijala: umjesto transkripcije DNK u RNK, kao što se događa u ćeliji i tipično za viruse koji sadrže DNK, njihova RNK se transkribuje u DNK. Dvolančana DNK virusa se zatim integriše u hromozomski DNK ćelije. Na matrici takve virusne DNK sintetizira se nova virusna RNK, koja, kao i druge, određuje sintezu virusnih proteina.
36. Porodica Bunyaviridae smatra se najvećom po broju virusa koje sadrži (oko 250). Prenosi se kontaktom, vazdušnom prašinom i nutritivnim putevima. Virioni Bunyavirusa su sfernog oblika i imaju prečnik od 90-100 nm. Genom je formiran od molekula RNK koji se sastoji od tri (L, M i S) segmenta. Nukleokapsid bunyavirusa organiziran je prema spiralnoj simetriji. Vanjska strana nukleokapsida prekrivena je dvoslojnim lipidnim superkapsidom, na kojem se nalaze proteinske strukture s hemaglutinirajućom aktivnošću, ujedinjene u obliku površinske rešetke. Proteinski sastav različitih bunyavirusa varira, ali svi sadrže površinske glikoproteine G1 i G2 i unutrašnji glikoprotein povezan s RNA N-proteinom. Većina virusa sadrži RNA zavisnu RNA polimerazu. Replikacijski ciklus bunyavirusa odvija se u citoplazmi. Patogeni arbovirusnih infekcija: Virusi roda Phlebovirus izazivaju razne groznice protiv komaraca (na primjer, papataci groznica, napuljska i sicilijanska groznica, groznica Rift Valley, groznica Punta Toro, itd.). Rod Nairovirus uključuje virus krimsko-kongo hemoragične groznice, koji uzrokuje bolest u Rusiji, Moldaviji, Ukrajini, na Balkanu i u Africi. Raspon prirodnih domaćina bunyavirusa je širok: prirodni rezervoar više od polovine vrsta su glodari, 1/4 ptice i 1/4 različiti artiodaktili. Većinu bunyavirusa prenose komarci iz porodice Culicinae; preko 20 vrsta virusa prenose krpelji iz porodica Ixodidae i Argasidae; Nekoliko virusa prenose se mušice i komarci. Rod Calicivirus iz porodice Caliciviridae objedinjuje viruse sa "golim" kubičnim kapsidom promjera 37-40 nm. Genom kalicivirusa je formiran od +RNA molekula. Negativna kontrastna mikroskopija otkriva 32 udubljenja u obliku čaše na površini viriona, zbog čega su virusi i dobili ime [od grčkog. kalyx, čaša]. Kalicivirusi se ne razmnožavaju u poznatim kulturama ćelija; imunološka elektronska mikroskopija se obično koristi za njihovu dijagnozu. Vrste kalicivirusa patogenih za ljude uzrokuju gastroenteritis i hepatitis. Pored pravih kalicivirusa, u rod spadaju virus Norwalk i uzročnik hepatitisa E. Uzročnici gastroenteritisa Patogenezu bolesti uzrokuju nekrotične lezije epitela sluznice tankog crijeva kalicivirusima, praćene razvoj sindroma dijareje. Period inkubacije kalicivirusnog gastroenteritisa ne prelazi 1-2 dana; Većina autora identifikuje tri glavna tipa lezija: bolesti sa jakim povraćanjem (obično primećene u zimskim mesecima, češće kod dece); epidemijski proljev (kod adolescenata i odraslih) i gastroenteritis (češće kod djece). Kalicivirusni gastroenteritis je praćen mijalgijom i glavoboljom; 50% pacijenata prijavi umjerenu temperaturu. Sindrom dijareje sa kalicivirusnim gastroenteritisom je blag - stolica je vodenasta, bez krvi. Nakon 7-10 dana dolazi do spontanog oporavka. Liječenje kalicivirusnog gastroenteritisa je simptomatsko; Ne postoje sredstva etiotropne terapije i specifične prevencije. Rod coronavirusi uključuje mnoge važne patogene viruse sisara i ptica koji uzrokuju respiratorna oboljenja, enteritis, poliserozitis, miokarditis, hepatitis, nefritis i imunopatologiju. Kod ljudi, koronavirusi, zajedno s drugim virusima, uzrokuju sindrom prehlade. Većina korona virusa ima izražen tropizam za epitelne ćelije respiratornog i intestinalnog trakta. Neki se koronavirusi izoliraju s poteškoćama i samo uz korištenje organskih kultura. Predstavnici roda coronavirusa imaju okrugle virione promjera 80-220 nm. Virioni koronavirusa sastoje se od nukleokapsida spiralne simetrije i glikoproteinske ljuske, na čijoj se površini nalaze karakteristične, široko razmaknute, izbočine u obliku štapa duge 20 nm koje tvore nešto poput solarne korone. Neki koronavirusi također imaju skraćene peplomere dužine 5 nm. Koronavirusi sadrže tri ili četiri glavna strukturna proteina: nukleokapsid protein N; glavni peplomerni glikoprotein S; transmembranski glikoproteini M i E. Neki virusi sadrže i HE protein. Torovirusi sadrže iste proteine kao i koronavirusi, ali ne sadrže E protein. Goveđi torovirus sadrži HE protein (M, 65000). Među predstavnicima roda koronavirusa razlikuju se tri antigenske grupe. Kod predstavnika roda coronavirusa pronađeni su sljedeći strukturni proteini. Glikoprotein S (150-180 kDa) formira velike izbočine na površini viriona. Glikoprotein S se može podijeliti u 3 strukturna segmenta. Veliki vanjski transmembranski i citoplazmatski segmenti. Veliki vanjski segment se zauzvrat sastoji od dva poddomena S1 i S2. Mutacije u segmentu S1 povezane su s promjenama antigenosti i virulencije virusa. S2 segment je konzervativniji. Protein S korona virusa goveda (180 kDa) se cijepa ćelijskim proteazama na S1 i S2 tokom ili nakon sazrevanja viriona, ostajući nekovalentno vezan u virion peplomerima. Razgradnja S proteina u različitim koronavirusima zavisi od ćelijskog sistema. S protein uzrokuje stvaranje VNA i odgovoran je za fuziju virusne ovojnice sa ćelijskom membranom. S protein je multifunkcionalan.
37. Za životinjske viruse poznat je ogroman broj mutantnih oblika. Postoje, posebno, mutanti koji se razlikuju po morfologiji plakova i pockmarka; mutanti ovisni o domaćinu ili temperaturi; mutanti koji nisu u stanju da induciraju sintezu timidin kinaze; otporne na određene hemikalije ili zavisne od njih; razlikuju se po termosenzitivnosti svojih infektivnih svojstava ili enzimske aktivnosti, po antigenskim svojstvima membranskih proteina, po sposobnosti formiranja plakova u prisustvu različitih inhibitora, kao i po mnogim drugim. Za genetske studije su potrebni mutanti sa jasno definisanim, prilično stabilnim fenotipskim svojstvom koje je lako uzeti u obzir; ova osobina mora biti uzrokovana jednim mutantnim genom s punom penetracijom.
38. Umjereni fagi ne liziraju sve stanice u populaciji, s nekima stupaju u simbiozu, uslijed čega se DNK faga integrira u bakterijski kromosom. U ovom slučaju, genom faga se naziva profagom. Profag, koji je postao dio hromozoma ćelije, replicira se sinhrono sa bakterijskim genom tokom njegove reprodukcije, bez izazivanja njegove lize, i nasljeđuje se od ćelije do ćelije na neograničen broj potomaka. Biološki fenomen simbioze mikrobne stanice sa umjerenim fagom (profagom) naziva se lizogenija, a bakterijska kultura koja sadrži profag naziva se lizogena. Ovaj naziv (od grčkog lysis - raspadanje, genea - porijeklo) odražava sposobnost profaga da se spontano ili pod utjecajem niza fizičkih i kemijskih faktora isključi iz ćelijskog hromozoma i preseli u citoplazmu, tj. ponašaju se kao virulentni fag koji lizira bakterije. Lizogene kulture se po svojim osnovnim svojstvima ne razlikuju od originalnih, ali su imune na ponovnu infekciju homolognim ili blisko srodnim fagom i uz to dobijaju dodatna svojstva koja su pod kontrolom profagnih gena. Promjena svojstava mikroorganizama pod utjecajem profaga naziva se konverzija faga. Potonje se javlja kod mnogih vrsta mikroorganizama i odnosi se na njihova različita svojstva: kulturološka, biohemijska, toksigena, antigena, osjetljivost na antibiotike, itd. Osim toga, prelazeći iz integriranog stanja u virulentni oblik, umjereni fag može uhvatiti dio ćelije hromozoma i, liziranjem potonjeg, prenosi ovaj dio hromozoma u drugu ćeliju. Ako mikrobna ćelija postane lizogena, ona dobija nova svojstva. Dakle, umjereni fagi su snažan faktor u varijabilnosti mikroorganizama. Umjereni fagi mogu oštetiti mikrobiološku proizvodnju. Dakle, ako se mikroorganizmi koji se koriste kao proizvođači cjepiva, antibiotika i drugih bioloških supstanci pokažu lizogeni, postoji opasnost da se umjereni fag preobrazi u virulentni oblik, što će neminovno dovesti do lize proizvodnog soja.
39. Retrovirusi(lat. Retroviridae) - porodica RNK virusa,
inficirajući uglavnom kičmenjake. Najpoznatiji i najaktivniji
Predstavnik koji se proučava je virus ljudske imunodeficijencije. Retrovirusi
uz pomoć kojih se sintetiše DNK na virion RNA matrici.
Nakon što je stanica inficirana retrovirusom, počinje sinteza u citoplazmi
virusna DNK-genom koristeći virion RNA kao matrica.
Svi retrovirusi koriste obrnuti mehanizam za repliciranje svog genoma.
transkripcija: virusni enzim reverzna transkriptaza (ili revertase)
sintetizira jedan lanac DNK na šablonu virusne RNK, a zatim na šablonu
sintetizirani lanac DNK završava drugi, komplementarni lanac.
Formira se dvolančana molekula DNK, koja je prodrla kroz nju nuklearna
školjka, integriše se u hromozomsku DNK ćelije i zatim služi kao matrica
za sintezu virusnih RNA molekula. Ove RNK napuštaju jezgro ćelije i
ćelije se pakuju u citoplazmi u virusne čestice koje mogu
inficiraju nove ćelije.
Prema jednoj hipotezi, retrovirusi su mogli nastati iz retrotranspozoni-
mobilne regije eukariotskog genoma.
Klasifikacija retrovirusa
Porodica Retroviridae uključuje tri podfamilije:
Oncovirinae(oncovirusi), čiji je najvažniji predstavnik humani T-limfotropni virus tipa 1;
Lentivirinae(lentivirusi), što uključuje HIV; I
Spumavirinae(spumavirusi ili pjenasti virusi).
U opštoj transdukciji, čestice faga koje sadrže segmente DNK ćelije domaćina prenose relativno duge delove genomske DNK iz jedne bakterijske ćelije u drugu. Transducirajuće čestice faga nastaju tokom određenih infektivnih procesa kada se ćelijska DNK efektivno razgrađuje i fragmentira
ćelijska DNK, otprilike veličine genoma faga, slučajno upakovane u zrele čestice bakteriofaga. Kao rezultat naknadne infekcije bakterijskih stanica populacijom čestica faga, uključujući transducirajuće fage, uz pomoć potonjih, DNK stanica donora se prenosi na te inficirane stanice. Rekombinacija između unesenih fragmenata DNK donora i DNK stanice primaoca dovodi do promjene genotipa potonje.
Svaka transducirajuća čestica faga tipično sadrži samo jedan nasumični fragment originalnog donora hromozoma. Vjerovatnoća uključivanja bilo kojeg dijela genoma donora u takvu česticu je približno ista. Međutim, zbog prilično velike veličine transduciranih segmenata DNK (za određene bakteriofage to je oko 100 kb, ili 2,5 posto cjelokupnog hromozoma E. coli), stanica primatelj obično dobija čitavu grupu gena u jednom činu transdukcije . Kao rezultat toga, geni koji su usko povezani jedni s drugima na donorskom hromozomu se kotransduciraju sa visokom frekvencijom, dok se geni udaljeni jedan od drugog transduciraju nezavisno. Određivanje učestalosti kotransdukcije gena pomaže u preciziranju genetskih mapa omogućavajući procjenu relativnih udaljenosti između blisko povezanih gena. 3 Specifična (ograničena) transdukcija
Transdukcija druge vrste, specifična, karakteristična je za umjerene bakteriofage, čiji je infektivni ciklus prekinut kao rezultat uključivanja virusnog genoma u specifični kromosomski lokus DNK inficirane stanice. Bakterije koje sadrže takve integrisane genome faga nazivaju se lizogeni. Oni nose virusne genome kao nasljedne elemente vlastitih hromozoma. U lizogenoj ćeliji, virusni i ćelijski genomi se repliciraju kao jedna jedinica i međusobno su kompatibilni. Integracija genoma faga sa genomom ćelije domaćina lišava faga sposobnosti da izazove smrt ćelije i proizvodi infektivno potomstvo. Iz tog razloga, bakteriofag
sposoban za lizogenezu, za razliku od virulentno fag, imenovan umjereno.
pod određenim uslovima - indukcija- lizogeno stanje je prekinuto i virusni genom je izrezan iz hromozoma domaćina. Umnožava se i formira mnoge virusne čestice i ubija ćeliju. Tipično, ekscizija virusnog genoma se dešava vrlo precizno i dobijeni fag sadrži virusni genom koji u potpunosti odgovara originalnom.
Ponekad je genom faga isečen pogrešno i hromozomski geni su uključeni u čestice faga kćeri, susjedni na integrisani virusni genom. Ovi geni se uključuju umjesto nekih virusnih gena. Tokom sledećeg ciklusa infekcije, geni ćelije donora se prenose zajedno sa genima faga u ćelije primaoca. Nakon što se DNK transducirajućeg faga ugradi u genom primaoca, ćelija dobija, zajedno sa genomom faga, genetske informacije prethodnog faga domaćina.
Dakle, tokom specifične transdukcije, fag služi kao vektor za prijenos gena iz jedne ćelije u drugu. Koristeći ovaj mehanizam, transduciraju se samo oni kromosomski geni ćelije domaćina koji su usko povezani sa integracijskim mjestom virusnog genoma.
Budući da se različiti umjereni fagi ubacuju u različita hromozomska mjesta, kada su pogrešno izrezani, nastaju fagi koji transduciraju različite kromosomske gene. Dakle, fagi lambda transduciraju gene odgovorne za metabolizam galaktoze ili gene koji kontroliraju sintezu biotina, a f80 fagi transduciraju različit broj gena koji kodiraju enzime za biosintezu triptofana.
Genom faga je sposoban za specifičnu transdukciju pod uslovom:
1 Mora steći kovalentno vezan segment nevirusne DNK koji će se transducirati. Ovaj segment DNK je obično ćelijskog porijekla, ali u principu može biti iz bilo kojeg izvora. Može se ubaciti bilo gdje u virusni genom ako jeste
ne utiče na replikaciju virusne DNK u inficiranoj ćeliji domaćinu ili njenu sposobnost da se upakuje u zrele čestice faga.
2 Genom faga mora biti u stanju da se replicira nakon što je došlo do infekcije ćelije primaoca, tj. Virusna DNK mora zadržati izvornu regiju replikacije (OP) i gene neophodne za replikaciju.
3 Geni faga koji kodiraju strukturne proteine faga moraju biti funkcionalno aktivni.
Specifična transdukcija se široko koristi u molekularnoj genetici. Razmotrimo jedan primjer takve primjene ovog fenomena. Gen E. coli koji kodira sintezu enzima beta-galaktozidaze sadrži 3600 bp. i čini hiljaditi dio genoma datog mikroorganizma. Ako se fragment DNK bakterijske ćelije koji kodira sintezu beta-galaktozidaze ubaci u genom transducirajućeg bakteriofaga lambda, on tamo zauzima petnaesti dio, odnosno DNK lambda faga je obogaćen beta-galaktozidazom. 100 puta više od DNK E. coli.