Ang transduction ay isinasagawa gamit ang isang temperate phage. Genetic recombination sa panahon ng pagbabagong-anyo

FEDERAL AGENCY PARA SA EDUKASYON
STATE EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER
EDUKASYONG PANGPROPESYUNAL
IRKUTSK STATE UNIVERSITY
(GOU VPO ISU)
Faculty ng Biology at Soil Science
Kagawaran ng Microbiology

Sanaysay
cytology ng mga microorganism
Transduction at pagbabagong-anyo sa bakterya

Ginawa:
mag-aaral gr.04331-DS
Kuznetsova E.A.
Sinuri: k.b. n
Makarova A.P.

Irkutsk 2012
Nilalaman

2.1 Kasaysayan ng pag-aaral………………………………………………………………..9
2.2 Pagbabagong-anyo sa mga prokaryote………………………………………….9
2.3 Mga yugto ng pagbabagong-anyo ng bacterial……………………………………11

Transduction sa bacteria
Ang transduction (mula sa Latin na transduct io - movement) ay ang paglipat ng isang bacteriophage sa nahawaang cell ng mga fragment ng genetic material ng cell na orihinal na naglalaman ng bacteriophage. Ang isang transducing bacteriophage ay karaniwang naglilipat lamang ng isang maliit na fragment ng host DNA mula sa isang cell (donor) patungo sa isa pa (recipient).
Ang parehong mga temperate phage at virulent ay may kakayahang transduction; ang huli, gayunpaman, ay sumisira sa populasyon ng bakterya, kaya ang transduction sa kanilang tulong ay hindi napakahalaga sa kalikasan o sa pananaliksik.

Kasaysayan ng pag-aaral
Si Esther Lederberg ang unang siyentipiko na naghiwalay ng bacteriophage lambda, isang DNA virus, mula sa Escherichia coli K-12 noong 1950.
Ang aktwal na pagtuklas ng transduction ay nauugnay sa pangalan ng Amerikanong siyentipiko na si Joshua Lederberg. Noong 1952, natuklasan niya at ni Norton Zinder ang pangkalahatang transduction. Noong 1953, ipinakita ni Lederberg et al. ang pagkakaroon ng abortive transduction, noong 1956 - tiyak.
Pag-uugali ng mga phage sa isang bacterial cell
Ang Phages ay may kakayahang magpatupad ng dalawang path ng pag-unlad sa isang bacterial cell:

Paglipat ng mga fragment ng DNA ng bakterya
Nonspecific transduction.
Ang paglipat ng mga bacterial chromosome na rehiyon ng mga phage ay natuklasan noong 1951 nina Lederberg at Zinder sa Salmonella typhimurium. Sa isang mahalagang eksperimento, ang B+ donor strain ay nahawahan ng temperate bacteriophage na P22. Matapos ang lysis ng mga host cell, ang mga libreng phage ay nahiwalay at natupok kasama ng isang tatanggap na B− strain, na genetically naiiba mula sa B+ strain sa hindi bababa sa isang katangian. Natuklasan ng mga may-akda na pagkatapos magtanim ng mga incubated cell sa isang angkop na daluyan, lumitaw ang mga recombinant na may mga katangian ng B + donor strain.
Ang mga prosesong nagaganap sa panahon ng naturang nonspecific na paglilipat ng DNA ay napakasalimuot. Sa panahon ng pagpaparami ng phage P22 sa mga selula ng B + donor strain, ang mga fragment ng bacterial chromosome ay maaaring isama sa mga capsid sa halip na phage DNA. Kaya, ang phagolysate ay naglalaman ng pinaghalong normal at may sira na mga phage. Ang impeksyon ng recipient strain B na may normal na phage ay humahantong, bilang panuntunan, sa cell lysis. Gayunpaman, ang ilang mga cell ay natagos ng mga may sira na transducing phages, na ang DNA ay may kakayahang muling pagsamahin sa recipient chromosome. Isang pagpapalitan ng mga homologous na seksyon ng DNA nangyayari, na maaaring humantong sa pagpapalit ng may sira na gene ng tatanggap ng isang buo na gene donor.
Dahil ang maliliit na fragment lamang ng DNA ang na-transduce, ang posibilidad ng recombination na makakaapekto sa isang partikular na katangian ay napakaliit: ito ay mula 10-b hanggang 10-8. Ito ay nagiging malinaw na sa tulong ng isang particle ng Salmonella phage P22 o ang nonspecifically transducing phage PI ng Escherichia coli, sa bawat kaso ay isang gene lamang (o ilang napakalapit na lokasyong gene) ang maaaring ma-transduce. Ang dami ng bacterial DNA na maihahambing sa phage genome ay 1-2% lamang ng kabuuang dami ng DNA na nakapaloob sa isang bacterial cell. Ang isang pagbubukod ay ang Bacillus subtilis bacteriophage PBS 1, na maaaring maglipat ng hanggang 8% ng host genome.

Tiyak na transduction.
Ang pinakakilalang halimbawa ay ang transduction na isinagawa ng phage X. Tulad ng nabanggit na, ang phage na ito, sa paglipat sa estado ng prophage, ay kasama sa isang tiyak na rehiyon ng chromosome ng host bacterium. Ang paghihiwalay ng phage DNA mula sa bacterial chromosome (halimbawa, bilang resulta ng UV irradiation) ay maaaring hindi maganap nang tumpak, i.e. ang ilang fragment nito ay mananatili sa chromosome, at ang malapit na kinalalagyan na mga gene ng host cell ay kukunan ng phage DNA. Tila, ang dahilan para dito ay maaaring hindi tamang recombination.
Sa kaso ng impeksyon ng mga cell na may depekto sa isang partikular na gene, halimbawa gal, sa pamamagitan ng transducing phage, maaaring mangyari ang recombination sa pagpapalit ng sariling depektong gene ng bacteria na may buo na transduced gene; sa kasong ito, ang mga recombinant (transductant) gal + ay nabuo.
Sa katulad na paraan, ang mga gene ay inililipat ng bacteriophage Phi 80. Ang DNA nito ay kasama sa chromosome malapit sa mga gene na nag-encode ng mga enzyme na responsable para sa biosynthesis ng tryptophan. Para sa kadahilanang ito, ang Phi 80 ay partikular na angkop para sa trp gene transfer.
Ang isang kinakailangan para sa matagumpay na paglipat ng gene sa panahon ng tiyak na transduction (kumpara sa nonspecific) ay ang pagsasama ng phage sa genome ng host cell.
Sa ilang mga kaso, ipinakita na ang transduced DNA fragment ay hindi muling pinagsama sa tatanggap na chromosome, ngunit nananatili sa labas ng chromosome. Sa kasong ito, ang cell ay nagiging heterozygous para sa mga inilipat na gene. Ang inilipat na DNA ay na-transcribe (ipinahiwatig ng synthesis ng kaukulang produkto ng gene), ngunit hindi ginagaya. Ito ay humahantong sa katotohanan na sa panahon ng cell division, ang donor fragment ay pumasa sa isa lamang sa mga anak na selula (abortive transduction). Kung ang tatanggap ay auxotrophic, at itinutuwid ng inilipat na fragment ang kaukulang depekto, kung gayon ang mga cell lamang na nagmana ng fragment na ito ay maaaring lumago; kapag inihasik sa agar ay bumubuo sila ng maliliit na kolonya.

Abortive transduction
Sa panahon ng abortive transduction, ang ipinakilalang donor DNA fragment ay hindi isinama sa recipient chromosome, ngunit nananatili sa cytoplasm at gumagana doon nang nakapag-iisa. Kasunod nito, ipinapadala ito sa isa sa mga anak na selula (i.e., minana nang unilineally) at pagkatapos ay nawala sa mga supling.
Ang mga katangian ng transducing phage particle ay ang mga sumusunod:
Ang mga particle ay nagdadala lamang ng bahagi ng phage DNA, iyon ay, hindi sila functional na mga virus, ngunit sa halip ay mga lalagyan na nagdadala ng mga fragment ng bacterial DNA.
Tulad ng iba pang mga may sira na virus, ang mga particle ay hindi maaaring magtiklop.
Ang mga transducing phage ay maaaring maglaman ng anumang bahagi ng host chromosome na may mga gene na nagbibigay sa tatanggap ng bacterium ng ilang mga pakinabang (halimbawa, mga gene na lumalaban sa antibiotic o mga gene na nag-encode ng kakayahang mag-synthesize ng iba't ibang mga sangkap). Ang pagkuha ng mga bagong katangian ng bakterya ay tinatawag na phenomenon ng lysogeny.
Ang transduction phenomenon ay maaaring gamitin upang i-map ang bacterial chromosome kung ang parehong mga prinsipyo ay sinusunod tulad ng para sa pagmamapa gamit ang transformation phenomenon.

Pagbabago sa bakterya
Ang pagbabagong-anyo ay ang proseso ng pagsipsip ng isang cell ng isang organismo ng isang libreng molekula ng DNA mula sa kapaligiran at ang pagsasama nito sa genome, na humahantong sa paglitaw sa naturang cell ng mga bagong namamana na katangian na katangian ng organismo ng donor ng DNA. Minsan ang pagbabago ay nauunawaan bilang anumang proseso ng pahalang na paglipat ng gene, kabilang ang transduction, conjugation, atbp.
Kasaysayan ng pag-aaral
Ang pagbabagong-anyo ay natuklasan noong 1928, nang ipinakita ng British scientist na si F. Griffith ang posibilidad na baguhin ang mga di-pathogenic na strain ng Streptococcus pneumoniae sa mga pathogenic (naiiba sa pagkakaroon ng polysaccharide capsule na nagpapahintulot sa kanila na mag-attach sa mga tisyu ng mas mataas na mga organismo) bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa mga napatay na selula ng mga pathogenic strain. Noong 1944, ipinakita ng O. Avery (USA) na upang magpadala ng isang katangian, sapat na upang iproseso ang DNA ng isang pathogenic strain ng pneumococcus. Ang pagtuklas na ito ay ang unang katibayan ng papel ng DNA bilang isang carrier ng pagmamana.
Noong 1960s, nagsimula ang pag-aaral ng pagbabago sa mga hayop, at sa huling bahagi ng 1970s - sa mga halaman.

Pagbabago sa prokaryotes
Sa anumang populasyon, isang bahagi lamang ng bakterya ang may kakayahang sumipsip ng mga molekula ng DNA mula sa kapaligiran. Ang estado ng mga selula kung saan posible ito ay tinatawag na estado ng kakayahan. Karaniwan, ang maximum na bilang ng mga karampatang cell ay sinusunod sa dulo ng logarithmic growth phase.
Sa isang estado ng kakayahan, ang bakterya ay gumagawa ng isang espesyal na low-molecular na protina (competence factor) na nagpapagana sa synthesis ng autolysin, endonuclease I at DNA-binding protein. Ang Autolysin ay bahagyang sumisira sa cell wall, na nagpapahintulot sa DNA na dumaan dito, at binabawasan din ang resistensya ng bakterya sa osmotic shock. Sa isang estado ng kakayahan, ang pangkalahatang metabolic rate ay bumababa din. Posibleng artipisyal na dalhin ang mga cell sa isang estado ng kakayahan. Upang gawin ito, gumamit ng media na may mataas na nilalaman ng calcium, cesium, rubidium ions, electroporation, o palitan ang mga cell ng tatanggap ng mga protoplast na walang mga cell wall.
Ang kahusayan ng pagbabago ay tinutukoy ng bilang ng mga kolonya na lumaki sa isang Petri dish pagkatapos magdagdag ng 1 μg ng supercoiled plasmid DNA sa mga cell at pag-seeding ng mga cell sa isang nutrient medium. Ginagawang posible ng mga makabagong pamamaraan na makamit ang kahusayan 10 6 -10 9 .
Ang na-absorb na DNA ay dapat na double-stranded (ang transformation efficiency ng single-stranded DNA ay mga order ng magnitude na mas mababa, ngunit bahagyang tumataas sa isang acidic na kapaligiran), ang haba nito ay dapat na hindi bababa sa 450 base pairs. Ang pinakamainam na pH para mangyari ang proseso ay humigit-kumulang 7. Para sa ilang bakterya (Neisseria gonorrhoeae, Hemophilus), ang hinihigop na DNA ay dapat maglaman ng ilang mga pagkakasunud-sunod.
Ang DNA ay irreversibly adsorbed sa isang DNA-binding protein, pagkatapos kung saan ang isa sa mga strands ay pinutol ng endonuclease sa mga fragment na 2-4 thousand base pairs ang haba at tumagos sa cell, ang pangalawa ay ganap na nawasak. Kung ang mga fragment na ito ay may mataas na antas ng homology sa anumang mga seksyon ng bacterial chromosome, posibleng palitan ang mga seksyong ito sa kanila. Samakatuwid, ang kahusayan ng pagbabago ay nakasalalay sa ebolusyonaryong distansya sa pagitan ng donor at ng tatanggap. Ang kabuuang oras ng proseso ay hindi lalampas sa ilang minuto. Kasunod nito, sa panahon ng paghahati, ang DNA na binuo batay sa orihinal na DNA strand ay pumapasok sa isang cell ng anak, at ang DNA na binuo batay sa isang strand na may kasamang banyagang fragment (cleavage) ay pumapasok sa isa pang cell ng anak na babae.

Mga yugto ng pagbabagong-anyo ng bacterial
Ang pagbabagong-anyo ay nangyayari sa tatlong yugto:
1) adsorption ng double-stranded DNA sa mga lugar ng cell wall ng mga karampatang cell;
2) enzymatic cleavage ng nakagapos na DNA sa ilang random na matatagpuan na mga lugar na may pagbuo ng mga fragment 4-5 * 10 6 D;
3) pagtagos ng mga fragment ng DNA na may molekular na timbang na hindi bababa sa 5 * 10 6 D, na sinamahan ng pagkasira ng isa sa mga chain ng DNA (ang huling yugto ay umaasa sa enerhiya). Ang natagos na DNA strand ay muling pinagsama sa genetic material ng recipient cell.

Konklusyon
Ang transduction ay nagsisilbing isang aktibong mekanismo para sa pagbuo ng mga kultura na may mga nabagong katangian at maaaring magkaroon ng malaking papel sa ebolusyon ng mga mikroorganismo. Ang kakayahang magbago ay natagpuan sa isang bilang ng mga bacterial genera, ngunit, tila, ang papel nito sa pagpapalitan ng genetic na materyal sa mga bakterya sa ilalim ng natural na mga kondisyon ay hindi gaanong makabuluhan kaysa sa papel ng iba pang mga mekanismo, dahil maraming mga bakterya ang may espesyal na paghihigpit at mga sistema ng pagbabago. .

Panitikan

Tiyak na transduction

Ito ay naiiba sa hindi tiyak na sa kasong ito, ang mga transducing phage ay palaging naglilipat lamang ng ilang mga gene, ibig sabihin, ang mga matatagpuan sa chromosome ng isang lysogenic cell sa kaliwa ng attL o sa kanan ng attR. Ang partikular na transduction ay palaging nauugnay sa pagsasama ng isang temperate phage sa host cell chromosome. Kapag lumalabas (hindi kasama) mula sa chromosome, maaaring makuha ng prophage ang isang gene mula sa kaliwa o kanang flank, halimbawa, alinman sa gal o bio. Ngunit sa kasong ito, dapat itong mawala ang parehong dami ng DNA nito mula sa kabaligtaran na dulo upang ang kabuuang haba nito ay mananatiling hindi nagbabago (kung hindi, hindi ito maaaring ipasok sa phage head). Samakatuwid, sa ganitong paraan ng pagbubukod, ang

Tiyak na transduction sa E. coli isinasagawa hindi lamang ng lambda phage, kundi pati na rin ng mga kaugnay na lambdoid at iba pang mga phage. Depende sa lokasyon ng mga site ng attB sa chromosome, kapag sila ay hindi kasama, maaari nilang i-on ang iba't ibang mga bacterial gene na naka-link sa prophage at ilipat ang mga ito sa ibang mga cell. Maaaring palitan ng materyal na isinama sa genome ang hanggang 1/3 ng genetic material ng phage.

Kapag ang isang cell ng tatanggap ay nahawahan, ang isang transducing phage ay sumasama sa chromosome nito at nagpapakilala ng isang bagong gene (isang bagong katangian) dito, na namamagitan hindi lamang sa lysogenization, kundi pati na rin sa lysogenic conversion.

Kaya, kung sa panahon ng nonspecific transduction ang phage ay isang passive carrier lamang ng genetic material, kung gayon sa panahon ng tiyak na transduction ang phage ay kasama ang materyal na ito sa genome nito at inililipat ito, lysogenizing ang bacteria, sa tatanggap. Gayunpaman, ang lysogenic conversion ay maaari ding mangyari kung ang genome ng isang temperate phage ay naglalaman ng sarili nitong mga gene na wala sa cell, ngunit responsable para sa synthesis ng mahahalagang protina. Halimbawa, tanging ang mga pathogen ng diphtheria na may katamtamang prophage na nagdadala ng tox operon ang isinama sa kanilang mga chromosome upang makagawa ng exotoxin. Ito ay responsable para sa synthesis ng diphtheria toxin. Sa madaling salita, ang temperate phage tox ay nagiging sanhi ng lysogenic conversion ng isang nontoxigenic diphtheria bacillus sa isang toxigenic.

Ang pamamaraan ng agar layer ay ang mga sumusunod. Una, ang isang layer ng nutrient agar ay ibinuhos sa tasa. Pagkatapos ng hardening, 2 ml ng 0.7% agar, natunaw at pinalamig sa 45 °C, ay idinagdag sa layer na ito, kung saan ang isang drop ng isang puro suspensyon ng bakterya at isang tiyak na dami ng phage suspension ay unang idinagdag. Matapos tumigas ang tuktok na layer, inilalagay ang tasa sa isang termostat. Ang mga bakterya ay dumami sa loob ng malambot na layer ng agar, na bumubuo ng tuluy-tuloy na opaque na background, kung saan ang mga kolonya ng phage ay malinaw na nakikita sa anyo ng mga sterile spot (Larawan 84, 2). Ang bawat kolonya ay nabuo sa pamamagitan ng pagpaparami ng isang paunang phage virion. Ang paggamit ng paraang ito ay nagbibigay-daan sa: a) sa pamamagitan ng pagbibilang ng mga kolonya, tumpak na matukoy ang bilang ng mga viable na phage virion sa isang ibinigay na materyal;

b) pag-aralan ang namamana na pagkakaiba-iba sa mga phage batay sa mga tampok na katangian (laki, transparency, atbp.).

Ayon sa spectrum ng kanilang pagkilos sa bakterya, nahahati ang mga phage sa polyvalent(lyse related bacteria, halimbawa, ang polyvalent Salmonella phage lyses halos lahat ng Salmonella), monophagous(nagli-lyse sila ng bakterya ng isang uri lamang, halimbawa, ang phage Vi-I ay nagli-lyse lamang ng mga sanhi ng typhoid fever) at tukoy sa uri mga phage na piling nagli-lyse ng ilang variant ng bacteria sa loob ng isang species. Sa tulong ng naturang mga phage, ang pinaka banayad na pagkakaiba-iba ng bakterya sa loob ng isang species ay isinasagawa, na hinahati ang mga ito sa mga variant ng phage. Halimbawa, gamit ang Vi-II phage set, ang causative agent ng typhoid fever ay nahahati sa higit sa 100 phage variant. Dahil ang pagiging sensitibo ng bakterya sa mga phage ay isang medyo matatag na katangian na nauugnay sa pagkakaroon ng kaukulang mga receptor, ang pag-type ng phage ay may mahalagang diagnostic at epidemiological na kahalagahan.

Habang nag-aaral ng mga bacteriophage, natuklasan ang isang phenomenon na tinatawag transduction.

Transduction(mula sa lat. transductio- paggalaw) - ang proseso ng paglilipat ng bacterial DNA mula sa isang cell patungo sa isa pa sa pamamagitan ng isang bacteriophage.

Mayroong dalawang uri ng transduction:

1. tiyak

2. nonspecific (pangkalahatan).

Nonspecific (pangkalahatan) transduction:

Ito ay isinasagawa ng phage P1, na umiiral sa bacterial cell sa anyo ng isang plasmid, at sa pamamagitan ng phage P22 at Mu, na sumasama sa anumang bahagi ng bacterial chromosome. Pagkatapos ng prophage induction, na may posibilidad na 10−5 bawat cell, posible ang maling packaging ng isang bacterial DNA fragment sa phage capsid; sa kasong ito, walang phage DNA dito. Ang haba ng fragment na ito ay katumbas ng haba ng normal na phage DNA, ang pinagmulan nito ay maaaring anuman: isang random na bahagi ng chromosome, isang plasmid, iba pang mga mapagtimpi na phage.

Sa sandaling nasa isa pang bacterial cell, ang isang fragment ng DNA ay maaaring isama sa genome nito, kadalasan sa pamamagitan ng homologous recombination.

Ang mga plasmid na inilipat ng phage ay maaaring magsara sa isang singsing at magtiklop sa isang bagong cell. Sa ilang mga kaso, ang isang fragment ng DNA ay hindi isinama sa chromosome ng tatanggap at hindi ginagaya, ngunit naka-imbak sa cell at na-transcribe. Ang phenomenon na ito ay tinatawag na abortive transduction.

Tiyak na transduction:

Ang partikular na transduction ay pinakamahusay na pinag-aralan gamit ang halimbawa ng phage λ. Ang phage na ito ay isinama sa isang site lamang (att-site) ng chromosome E. coli na may isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng nucleotide (homologous sa rehiyon ng att sa phage DNA). Sa panahon ng induction, ang pagbubukod nito ay maaaring mangyari nang may error (probability 10−3-10−5 per cell): ang isang fragment na kapareho ng laki ng phage DNA ay pinutol, ngunit sa maling lugar ang simula. Sa kasong ito, ang bahagi ng mga gene ng phage ay nawala, at bahagi ng mga gene E. coli ay nahuli niya.

Ang bawat temperate phage na partikular na isinama sa chromosome ay nailalarawan sa pamamagitan ng sarili nitong att site at, nang naaayon, ang mga gene na matatagpuan sa tabi nito na kaya nitong ipadala. Ang isang bilang ng mga phage ay maaaring isama sa anumang lugar sa chromosome at ilipat ang anumang mga gene sa pamamagitan ng isang tiyak na mekanismo ng transduction.

Kapag ang isang temperate phage na nagdadala ng bacterial genes ay isinama sa chromosome ng isang bagong host bacterium, mayroon na itong dalawang magkaparehong gene - ang sarili nito at ang mga dinala mula sa labas. Dahil ang phage ay walang bahagi ng sarili nitong mga gene, kadalasan ay hindi ito maaaring ma-induce at magparami. Gayunpaman, kapag ang parehong cell ay nahawahan ng isang "helper" phage ng parehong species, ang induction ng isang depektong phage ay nagiging posible. Parehong lumalabas mula sa chromosome ang DNA ng normal na "helper" phage at ang DNA ng may sira na phage, kasama ang mga bacterial genes na dala nito.

24 . Pag-uuri ng mga virus

Ito ay itinatag na ang lahat ng pinag-aralan na organismo ay apektado ng mga virus. Maraming iba't ibang mga virus ang nagdudulot ng sakit o nakatagong nakakahawa sa mga vertebrate at invertebrate na hayop, gayundin sa protozoa, halaman, fungi at bacteria. Mahigit sa 4,000 iba't ibang mga virus ang kilala, kung saan ilang daang nakakahawa sa mga tao at hayop.

Pag-uuri ng ICTV:

Noong 1966, ang International Committee on Taxonomy of Viruses ay nagpatibay ng isang sistema ng pag-uuri ng mga virus batay sa pagkakaiba sa uri (RNA at DNA), bilang ng mga molekula ng nucleic acid (single- at double-stranded) at ang pagkakaroon o kawalan ng isang pangunahing sobre. . Ang sistema ng pag-uuri ay isang serye ng hierarchical taxa:

pangkat ( -virales)

pamilya ( -viridae)

Subfamily ( -virinae)

Genus ( -virus)

Tingnan ( -virus)

Pag-uuri ng Baltimore ng mga virus:

Ang biologist ng Nobel laureate na si David Baltimore ay nagmungkahi ng kanyang sariling pamamaraan para sa pag-uuri ng mga virus batay sa mga pagkakaiba sa mekanismo ng produksyon ng mRNA. Kasama sa sistemang ito ang pitong pangunahing grupo:

(I) Mga virus na naglalaman ng double-stranded na DNA at walang RNA stage (halimbawa, herpesviruses, poxviruses, papovaviruses, mimivirus).

(II) Double-stranded RNA virus (hal. rotaviruses).

(III) Mga virus na naglalaman ng isang solong-stranded na molekula ng DNA (hal., mga parvovirus).

(IV) Mga virus na naglalaman ng isang single-stranded na molekula ng RNA ng positibong polarity (halimbawa, mga picornavirus, mga flavivirus).

(V) Mga virus na naglalaman ng isang single-stranded na molekula ng RNA ng negatibo o dobleng polarity (halimbawa, orthomyxoviruses, filoviruses).

(VI) Mga virus na naglalaman ng single-stranded na molekula ng RNA at mayroong yugto ng pagbubuo ng DNA sa isang template ng RNA sa kanilang ikot ng buhay, mga retrovirus (halimbawa, HIV).

(VII) Mga virus na naglalaman ng double-stranded na DNA at mayroon sa kanilang life cycle ang yugto ng DNA synthesis sa isang RNA template, mga retroid na virus (halimbawa, hepatitis B virus).

Sa kasalukuyan, ang parehong mga sistema ay ginagamit nang sabay-sabay upang pag-uri-uriin ang mga virus, bilang pantulong sa isa't isa.

Modernong pag-uuri:

Ang modernong pag-uuri ng mga virus ay pangkalahatan para sa mga virus ng vertebrates, invertebrates, halaman at protozoa. Ito ay batay sa mga pangunahing katangian ng mga virion, kung saan ang mga nangunguna ay ang mga katangian ng nucleic acid, morphology, genome strategy at antigenic properties. Ang mga pangunahing katangian ay inilalagay sa unang lugar, dahil ang mga virus na may katulad na mga katangian ng antigenic ay mayroon ding katulad na uri ng nucleic acid, katulad na morphological at biophysical na mga katangian.

Ang isang mahalagang tampok para sa pag-uuri, na isinasaalang-alang kasama ang mga tampok na istruktura, ay ang diskarte ng viral genome, na nauunawaan bilang paraan ng pagpaparami na ginagamit ng virus, na tinutukoy ng mga katangian ng genetic material nito.

Ang modernong pag-uuri ay batay sa mga sumusunod na pangunahing pamantayan:

Uri ng nucleic acid (RNA o DNA), ang istraktura nito (bilang ng mga hibla).

Ang pagkakaroon ng isang lamad ng lipoprotein.

Diskarte sa viral genome.

Sukat at morpolohiya ng virion, uri ng simetrya, bilang ng mga capsomeres.

Mga phenomena ng genetic na pakikipag-ugnayan.

Saklaw ng mga madaling kapitan na host.

Pathogenicity, kabilang ang mga pathological na pagbabago sa mga cell at ang pagbuo ng intracellular inclusions.

Heograpikal na pamamahagi.

Paraan ng paghahatid.

Mga katangian ng antigenic.

Mga virus ng tao at hayop:

Ang modernong pag-uuri ng mga virus ng tao at vertebrate ay sumasaklaw sa higit sa 4/5 ng mga kilalang virus, na nahahati sa 17 pamilya; sa mga ito, 6 ay DNA genomic virus at 11 ay RNA genomic virus.

25 . Sa pangkalahatan, ang isang mature na viral particle (virion) ay binubuo ng nucleic acid, mga protina at lipid - mga kumplikadong virus (nakasuot), o naglalaman lamang ito ng mga nucleic acid at mga protina - mga simpleng virus (hubad).

Isang protina na ang pangunahing papel ay upang bumuo ng isang proteksiyon na takip para sa nucleic acid. Batay sa katotohanan na limitado ang dami ng genetic na impormasyon sa mga virus, iminungkahi nina Crick at Watson (1956) na ang mga pabalat ng protina ng mga simpleng virus ay binubuo ng paulit-ulit na mga subunit. Minsan ang viral protein ay kinakatawan ng isang solong uri ng polypeptide, ngunit mas madalas mayroong dalawa o tatlo. Ang mga protina sa ibabaw ng virion ay may espesyal na pagkakaugnay para sa mga pantulong na receptor sa ibabaw ng mga sensitibong selula.

Ang mga lipid ay matatagpuan sa kumplikadong organisadong mga virus at higit sa lahat ay matatagpuan sa lipoprotein shell (supercapsid), na bumubuo sa lipid bilayer nito kung saan ipinapasok ang mga supercapsid na protina.

Ang lahat ng kumplikadong organisadong mga virus na naglalaman ng RNA ay naglalaman ng malaking halaga ng mga lipid (mula 15 hanggang 35% ng tuyong timbang). Sa mga virus na naglalaman ng DNA, ang mga lipid ay naglalaman ng bulutong, herpes at hepatitis B na mga virus. Humigit-kumulang 50-60% ng mga lipid sa mga virus ay mga phospholipid, 20-30% ay kolesterol.

Ang sangkap ng lipid ay nagpapatatag sa istraktura ng viral particle.

Ang carbohydrate component ng mga virus ay matatagpuan sa glycoproteins. Ang halaga ng mga sugars sa komposisyon ng glycoproteins ay maaaring masyadong malaki, na umaabot sa 10-13% ng virion mass. Ang kanilang chemical specificity ay ganap na tinutukoy ng cellular enzymes na nagsisiguro sa paglilipat at pagdaragdag ng kaukulang mga residue ng asukal. Ang mga karaniwang sugar moieties na makikita sa mga viral protein ay fructose, sucrose, mannose, galactose, neuraminic acid, at glucosamine. Kaya, tulad ng mga lipid, ang bahagi ng carbohydrate ay tinutukoy ng host cell, dahil sa kung saan ang parehong virus na lumago sa mga cell ng iba't ibang species ay maaaring mag-iba nang malaki sa komposisyon ng asukal.

26 . Ang genetic na impormasyon na naka-encode sa isang gene ay maaaring isipin bilang mga tagubilin para sa paggawa ng isang partikular na protina sa isang cell. Ang ganitong pagtuturo ay nakikita ng cell kung ito ay ipinadala sa anyo ng mRNA. Ang mga cell na ang genetic na materyal ay kinakatawan ng DNA ay dapat "muling isulat" ang impormasyong ito sa isang komplementaryong kopya ng mRNA.

Unang yugto ng pagtitiklop ang mga virus ay nauugnay sa pagtagos ng viral nucleic acid sa host cell. Ang prosesong ito ay pinadali ng mga espesyal na enzyme na bahagi ng capsid o panlabas na shell ng virion, at ang shell ay nananatili sa labas ng cell o ang virion ay nawala kaagad pagkatapos ng pagtagos sa cell. Nakahanap ang virus ng isang cell na angkop para sa pagpaparami nito sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa mga indibidwal na seksyon ng capsid nito na may mga partikular na receptor sa ibabaw ng cell tulad ng isang "susi at lock." Kung walang tiyak ("pagkilala") na mga receptor sa ibabaw ng cell, kung gayon ang cell ay hindi sensitibo sa impeksyon sa viral: ang virus ay hindi tumagos dito.

Upang mapagtanto ang genetic na impormasyon nito, ang viral DNA na pumasok sa cell ay na-transcribe ng mga espesyal na enzyme sa mRNA. Ang nagreresultang mRNA ay gumagalaw sa cellular na "pabrika" ng synthesis ng protina - ribosomes, kung saan pinapalitan nito ang cellular "mga mensahe" sa sarili nitong "mga tagubilin" at isinalin (basahin), na nagreresulta sa synthesis ng mga viral protein. Ang viral DNA mismo ay nagdodoble (mga duplicate) nang maraming beses na may partisipasyon ng isa pang hanay ng mga enzyme, parehong viral at yaong kabilang sa cell.

Ang synthesized na protina, na ginagamit upang bumuo ng capsid, at ang viral DNA, na pinarami sa maraming kopya, pinagsama at bumubuo ng mga bagong, "anak na babae" na mga virion. Ang nabuong viral na supling ay umaalis sa ginamit na selula at nakakahawa ng mga bago: umuulit ang siklo ng pagpaparami ng virus.

Mga yugto ng pagtitiklop ng virus:

1. Pagkakabit sa lamad ng selula-adsorption. Upang ang isang virion ay ma-adsorbed sa ibabaw ng isang cell, ito ay dapat na may isang protina (madalas isang glycoprotein) sa kanyang plasma membrane - isang receptor na tiyak para sa isang partikular na virus. Ang pagkakaroon ng receptor ay madalas na tumutukoy sa hanay ng host.

2. Pagpasok sa cell. Sa susunod na yugto, kailangang ihatid ng virus ang genetic na impormasyon nito sa loob ng cell.

3. Cell reprogramming. Kapag ang isang cell ay nahawahan ng isang virus, ang mga espesyal na mekanismo ng pagtatanggol ng antiviral ay isinaaktibo. Ang mga nahawaang selula ay nagsisimulang mag-synthesize ng mga molekula ng pagbibigay ng senyas - mga interferon, na naglilipat ng nakapaligid na malusog na mga selula sa isang estadong antiviral at nagpapagana ng immune system. Ang pinsalang dulot ng pagdami ng virus sa isang cell ay maaaring matukoy ng mga internal na cellular control system, at ang cell ay kailangang "magpatiwakal" sa pamamagitan ng prosesong tinatawag na apoptosis. Ang kaligtasan ng buhay nito ay direktang nakasalalay sa kakayahan ng virus na mapagtagumpayan ang mga antiviral defense system.

4. Pagtitiyaga. Ang ilang mga virus ay maaaring pumasok sa isang nakatagong estado, mahinang nakakasagabal sa mga prosesong nagaganap sa cell, at maging aktibo lamang sa ilalim ng ilang mga kundisyon.

5. Paglikha ng mga bagong bahagi ng viral. Ang pagpaparami ng mga virus sa pinakakaraniwang kaso ay nagsasangkot ng tatlong proseso - 1) transkripsyon ng viral genome - iyon ay, ang synthesis ng viral mRNA, 2) ang pagsasalin nito, iyon ay, ang synthesis ng mga viral protein at 3) ang pagtitiklop ng viral genome . Maraming mga virus ang may mga control system na nagsisiguro ng pinakamainam na pagkonsumo ng mga host cell biomaterial.

6. Pagkahinog ng mga virion at paglabas mula sa cell., ang bagong synthesize na genomic RNA o DNA ay binibihisan ng naaangkop na mga protina at umalis sa cell.

27 .Mga Rhabdovirus– isang pamilya ng mga virus na naglalaman ng isang non-segmented na single-stranded RNA molecule ng linear form. Nagdudulot sila ng mga nakakahawang sakit sa vertebrates, invertebrates at halaman. Ang mga virus na nakakahawa sa mga hayop ay hugis bala, habang ang mga halaman ay hugis bacilli. Ang nucleocapsid ay double-stranded, helical, sa isang lipoprotein shell. Ang virus ay sensitibo sa pagkilos ng mga fat solvents, acids, at init. Kasama sa mga Rhabdovirus ang 2 genera - vesiculoviruses at lyssaviruses. Kasama sa una ang mga virus ng grupong vesicular stomatitis, ang huli - mga virus ng pangkat ng rabies. Kasama rin sa pamilya ng rhabdovirus ang mga virus ng lagnat. Vesicular stomatitis ay isang viral disease ng mga hayop, kung minsan ay nakakaapekto sa mga tao at nagpapakita ng sarili bilang isang acute self-limited influenza-like infection. Ang mga Virion ay hugis bala. Ang panlabas na shell ay nabuo sa pamamagitan ng isang lipid bilayer. Ang Vesicular stomatitis virus ay naililipat ng mga lamok. Ang virus ay dumarami sa katawan ng mga insekto. Kasama sa genus Lyssavirus ang rabies virus at rabies-like virus (Mokola, Duvenhage - pathogenic para sa mga tao at hayop;). Rabies- nakakahawang sakit ng viral etiology. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pinsala sa central nervous system at humahantong sa kamatayan. Ang mga tao ay nahawahan sa pamamagitan ng pagkagat, paglalaway, o pagkamot. Ang panahon ng pagpapapisa ng itlog ay mula 10 araw hanggang 3-4 (ngunit mas madalas 1-3) buwan.May 3 panahon ng sakit: 1. Ang panahon ng mga precursor ay tumatagal ng 1-3 araw. Sinamahan ng isang pagtaas sa temperatura sa 37.2-37.3 °C, isang nalulumbay na estado, mahinang pagtulog, sakit sa lugar ng kagat.2. Heightened stage (hydrophobia) Tumatagal ng 1-4 na araw. Ito ay ipinahayag sa matinding pagtaas ng sensitivity sa pinakamaliit na pangangati ng mga organo ng pandama, ang ingay ay nagiging sanhi ng mga cramp ng kalamnan sa mga limbs, Ang mga pasyente ay nagiging agresibo.3. Ang panahon ng paralisis (ang yugto ng "ominous calm") ay nangyayari ang paralisis ng mga kalamnan ng mata at mas mababang paa't kamay, na tumatagal ng 5-8 araw. Ang pagtitiklop ng mga rhabdovirus ay nangyayari sa cytoplasm ng mga nahawaang selula at maaaring mangyari kahit sa mga selulang walang nucleus. Pagtitiklop Ang RNA ay ibinibigay ng enzymatic na aktibidad ng mga protina ng L+ NS at nagpapatuloy upang mabuo ang plus strand at ang replicative precursor. Mayroong mga mekanismo para sa pag-regulate ng synthesis, bilang isang resulta kung saan ang mga minus na mga hibla ng RNA ay nabuo nang maraming beses nang mas madalas kaysa sa mga plus strand, at ang iba't ibang mga protina ay na-synthesize sa iba't ibang dami. Sa panahon ng RNA synthesis, ang iba't ibang klase ng mga particle ng DI ay nabuo. Ang pagpupulong ng mga nucleocapsid ay nangyayari sa cytoplasm, at ang mga virion ay nabuo sa mga lamad ng cell, na iniiwan ang cell sa pamamagitan ng budding.

28 . Sa isang nucleocapsid, ang pakikipag-ugnayan ng nucleic acid at protina ay nangyayari kasama ang parehong axis ng pag-ikot. Ang bawat virus na may helical symmetry ay may katangiang haba, lapad, at periodicity ng nucleocapsid. Mga Nucleocapsid Karamihan sa mga pathogenic virus ng tao ay may helical symmetry (halimbawa, coronaviruses, rhabdoviruses, para- at orthomyxoviruses, bunyaviruses at arenoviruses). Kasama rin sa grupong ito ang tobacco mosaic virus. Ang organisasyon batay sa prinsipyo ng helical symmetry ay nagbibigay sa mga virus ng hugis na baras. May spiral symmetry mas mahusay na pinoprotektahan ng takip ng protina ang namamana na impormasyon, ngunit nangangailangan ng malaking halaga ng protina, dahil ang patong ay binubuo ng medyo malalaking bloke.

Ang tobacco mosaic virus ay ang unang virus na nahiwalay sa purong anyo. Kapag nahawahan ng virus na ito, lumilitaw ang mga dilaw na speck sa mga dahon ng isang may sakit na halaman - ang tinatawag na leaf mosaic. Napakabilis na kumakalat ng mga virus alinman sa mekanikal kapag ang mga may sakit na halaman o bahagi ng halaman ay nadikit sa malulusog na halaman, o sa pamamagitan ng hangin sa pamamagitan ng usok mula sa mga sigarilyong gawa sa mga nahawaang dahon.

29 . Acquired immune deficiency syndrome (AIDS) ay isang kondisyon na nabubuo laban sa background ng impeksyon sa HIV at nailalarawan sa pamamagitan ng pagbaba sa bilang ng mga lymphocyte, maramihang oportunistikong impeksyon, hindi nakakahawa at mga sakit sa tumor. Ang AIDS ay yugto ng terminal Impeksyon sa HIV. Sa ngayon, walang nagawang bakuna laban sa HIV; ang paggamot sa impeksyon sa HIV ay makabuluhang nagpapabagal sa kurso ng sakit, ngunit isang kaso lamang ng kumpletong lunas ng sakit bilang resulta ng isang binagong stem cell transplant ang nalalaman. Mga ruta ng paghahatid ng impeksyon sa HIV: 1. Sekswal 2. Injection at instrumental - kapag gumagamit ng mga syringe, karayom, catheter na kontaminado ng virus 3. Hemotransfusion (pagkatapos ng pagsasalin ng nahawaang dugo o mga bahagi nito - plasma, platelet, leukocyte); 4. Perinatal (antenatal, transplacental - mula sa isang nahawaang ina); 5. Transplantation (paglilipat ng mga nahawaang organ, bone marrow, artipisyal na pagpapabinhi na may nahawaang tamud); 6. Gatas (impeksyon ng isang bata na may nahawaang gatas ng ina); 7. Propesyonal at sambahayan - impeksyon sa pamamagitan ng napinsalang balat at mauhog na lamad ng mga taong may kontak sa dugo. Ang HIV ay hindi nakukuha sa pamamagitan ng kaswal na pakikipag-ugnayan. Mga yugto ng pag-unlad ng HIV: Ang yugto ng pagpapapisa ng itlog ay tumatagal mula sa sandali ng impeksyon hanggang sa reaksyon ng katawan sa anyo ng mga pagpapakita ng isang talamak na impeksyon o ang paggawa ng mga antibodies (mula 3 linggo hanggang 3 buwan, ngunit sa ilang mga kaso maaari itong tumagal ng hanggang isang taon). Ang Stage 2 ng mga pangunahing manifestations ay may karagdagang hanay ng mga katangian: acute infection, asymptomatic infection, persistent generalized lymphadenopathy (pagpapalaki ng hindi bababa sa dalawang lymph nodes sa dalawang magkaibang grupo, hindi kasama ang inguinal lymph nodes. Sa yugto ng acute infection, lumilipas na pagbaba sa Ang mga T-lymphocytes ay madalas na nabanggit, na kung minsan ay sinamahan ng pag-unlad ng mga pagpapakita ng pangalawang sakit (candidiasis, herpetic infection). Ang mga pagpapakitang ito ay banayad, panandalian at mahusay na tumutugon sa therapy (paggamot). yugto ay 2-3 linggo, pagkatapos kung saan ang sakit ay nagiging asymptomatic infection. 3). Ang yugto ay karaniwang nagsisimulang umunlad 3-5 taon pagkatapos ng impeksiyon. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng bacterial, fungal at viral lesyon ng mauhog lamad at balat, at mga nagpapaalab na sakit ng upper respiratory tract. Sa yugto (5-7 taon mula sa sandali ng impeksyon), ang mga sugat sa balat ay mas malalim at malamang na pinahaba. Ang yugto (pagkatapos ng 7-10 taon) ay nailalarawan sa pamamagitan ng pag-unlad ng malubhang, pangalawang sakit, ang kanilang pangkalahatan (pangkalahatang) kalikasan, at pinsala sa gitnang sistema ng nerbiyos.

30. Mga Paramyxovirus (Paramyxoviridae) ay isang pamilya ng mga virus na nagdudulot ng tigdas, beke, parainfluenza, sakit na Newcastle, at distemper sa mga aso. Posibleng magdulot ng atypical pneumonia. Ang mga Virion ay may spherical na hugis. Ang genome ay kinakatawan ng single-stranded unfragmented RNA, na naglilimita sa paglaban sa mutation. Ang siklo ng buhay ng mga parainfluenza virus ay nagaganap sa cytoplasm ng cell; ang mga paramyxovirus ay hindi nangangailangan ng primer mRNA para sa kanilang transkripsyon. Pag-uuri: Kasama sa pamilya ang sumusunod na taxa: subfamily Paramyxovirinae:genus Avulavirus - Virus ng sakit na Newcastle,genus Henipavirus,genus Morbillivirus - virus ng tigdas, virus ng canine distemper, genus Respirovirus - human parainfluenza virus, serotypes 1 at 3, genus Rubulavirus human parainfluenza virus serotypes 2 at 4, beke, genus Mga virus na parang TPMV;subfamilyPneumovirinae:genus Pneumovirus- respiratory syncytial virus, genus Metapneumovirus. Mga Tampok ng Replikasyon: Ang genome ay kinakatawan ng isang linear na molekula ng negatibong polarity, single-stranded. Mayroong 6 na gene na pinaghihiwalay ng mga conserved na non-coding na rehiyon na nagpapahiwatig ng pagsisimula at pagtatapos ng polyadenylation. Pitong protina ang natagpuan sa paramyxovirus: NP (o N), P, M, F, L, at HN (o H o G). Karaniwan ang mga ito sa lahat ng genera. Tinitiyak ng protina ng HN ang pagkakabit ng mga virion sa mga cell at nagiging sanhi ng pagbuo ng VNA, na pumipigil sa adsorption ng virus sa mga cellular receptor. Ang F protein ay kasangkot sa pagtagos ng virus sa cell. Pagpaparami Ang mga paramyxovirus ay nangyayari sa cytoplasm. Ang mga virion, gamit ang HN protein, ay nakakabit sa mga glycolipid receptors ng cell. Ang F protein pagkatapos ay pinagsama ang viral envelope sa plasma membrane ng cell. Bilang isang resulta, ang nucleocapsid ay nagtatapos sa cell na may tatlong protina na nauugnay dito (N, P at L), pagkatapos nito ay nagsisimula ang proseso ng transkripsyon, na isinasagawa ng virion RNA-dependent RNA polymerase. Ang genome ay na-transcribe upang bumuo ng 6-10 discrete unprocessed mRNAs bilang resulta ng sequential discontinuous synthesis mula sa isang solong promoter. Ang isang buong-haba na kopya ng genomic RNA (+RNA) ay na-synthesize din at nagsisilbing template para sa synthesis ng genomic RNA (-RNA). ang synthesized genomic RNAs na nauugnay sa N-protein at transcriptase ay bumubuo ng mga nucleocapsid. Ang pagkahinog ng Virion ay kinabibilangan ng:
1) pagpapakilala ng viral glycoproteins sa mga binagong lugar ng cell plasma membrane;
2) pagbubuklod ng matrix protein (M) at iba pang non-glycosylated na protina sa binagong lamad ng cell;
3) paglalagay ng mga subunit ng nucleocapsid sa ilalim ng M protein;
4) pagbuo at pagpapalabas ng mga mature na virion sa pamamagitan ng pag-usbong.

Ang pinakamahalagang kinatawan: Ang mga virus ng Parainfluenza ay napakakaraniwang mga pathogen ng mga impeksyon sa talamak na respiratory tract. virus ng parainfluenza ng tao mas madalas na nakakaapekto sa mga selula ng larynx, kaya ang sakit ay nangyayari sa mga sintomas ng laryngitis (tuyong masakit na "barking cough", namamaos na boses). Sa mga bata, ang mga sakit na dulot ng HPV ay mas malala at mas malamang na magkaroon sila pagkalasing. Respiratory syncytial virus Ang pathogen ay kabilang sa genus Pneumovirus ng paramyxovirus family at isa sa mga pinakakaraniwang sanhi ng mga acute respiratory disease sa mga bata sa mga unang taon ng buhay. virus ng tigdas- isang kinatawan ng genus Morbillivirus ng pamilya paramyxovirus. Sa morpolohiya ito ay halos walang pinagkaiba sa ibang miyembro ng pamilya. Kulang ito ng neuraminidase. Mayroon itong hemagglutinating, hemolytic at symplastic na aktibidad. Ang virus ay may hemagglutinin, hemolysin (F), nucleoprotein (NP) at matrix protein, na naiiba sa antigenic specificity at immunogenicity. Ang virus ng tigdas ay may mga serovar at nagbabahagi ng mga antigenic determinants sa iba pang mga morbillivirus (canine distemper virus at rinderpest virus).

31 Sa isometric na istruktura, ang packaging ng nucleic acid ng viral genome ay kumplikado: ang nucleocapsid envelope proteins ay medyo mahinang nauugnay sa nucleic acid o nucleoproteins, na nagpapataw ng kaunting mga paghihigpit sa paraan ng pag-package ng nucleic acid. Sa kasong ito, ang mga nucleoprotein ng "core" ay maaaring napaka kumplikadong organisado: halimbawa, sa mga papovavirus, ang double-stranded na pabilog na DNA, na nagbubuklod sa mga histone, ay bumubuo ng mga istruktura na halos kapareho ng mga nucleosome.

Sa ganitong mga virus, ang nucleic acid ay napapalibutan capsomeres, na bumubuo ng pigura ng isang icosahedron - isang polyhedron na may 12 vertices, 20 triangular na mukha at 30 anggulo. Kasama sa mga virus na may katulad na istraktura ang mga adenovirus, reovirus, iridovirus, herpesvirus at picornavirus. Ang organisasyon batay sa prinsipyo ng cubic symmetry ay nagbibigay sa mga virus ng isang spherical na hugis. Ang prinsipyo ng cubic symmetry ay ang pinaka-ekonomiko para sa pagbuo ng isang closed capsid, dahil ang medyo maliit na mga bloke ng protina ay ginagamit upang ayusin ito, na bumubuo ng isang malaking panloob na espasyo kung saan ang nucleic acid ay malayang magkasya.

32. Ang mga siklo ng buhay ng karamihan sa mga virus ay malamang na magkatulad. Ngunit lumilitaw na tumagos sila sa cell sa iba't ibang paraan, dahil, hindi tulad ng mga virus ng hayop, ang mga virus ng bacterial at halaman ay kailangan ding tumagos sa cell wall. Ang pagtagos sa cell ay hindi palaging nangyayari sa pamamagitan ng iniksyon, at ang protina na shell ng virus ay hindi palaging nananatili sa panlabas na ibabaw ng cell. Sa sandaling nasa loob ng host cell, ang ilang mga phage ay hindi gumagaya. Sa halip, ang kanilang nucleic acid ay isinama sa DNA ng host. Dito ang nucleic acid na ito ay maaaring manatili sa loob ng ilang henerasyon, na umuulit kasama ng sariling DNA ng host. Ang mga naturang phage ay kilala bilang temperate phages, at ang bacteria kung saan sila nagtatago ay tinatawag na lysogenic. Nangangahulugan ito na ang bacterium ay maaaring potensyal na mag-lyse, ngunit ang cell lysis ay hindi sinusunod hanggang

hanggang sa ipagpatuloy ng phage ang aktibidad nito. Isang hindi aktibong phage

tinatawag na prophage o provirus.

33. Istraktura at kemikal na komposisyon. Ang mga Virion ay spherical sa hugis. Sa gitna ay may isang nucleocapsid na may isang spiral na uri ng simetrya, na napapalibutan ng isang panlabas na shell na may mga proseso ng styloid. Single-stranded “–” RNA. Ang nucleocapsid ay naglalaman ng ilang mga enzyme na partikular sa virus, kabilang ang RNA polymerase. Ito ay may supercapsid at 3 virus-specific na protina: 2 – NH glycoproteins (may hemagglutinating at neuraminidase activity), 3 – F protein (nakikilahok sa pagsasanib ng cell membranes sa viral envelope).

CLASSIFICATION NG FLU VIRUS
Ang lahat ng miyembro ng pamilyang orthomyxovirus ay mga virus ng trangkaso. Ang mga ito ay inuri sa mga virus ng trangkaso ng mga uri A, B at C ng RNP antigen, na hindi nagbibigay ng mga cross-type na serological na reaksyon." Ang isang katangian na katangian ng mga uri ng A influenza virus ay isang pagbabago sa mga antigenic na katangian ng parehong mga protina sa ibabaw (glycoproteins). ) hemagglutinin at neuraminidase. Maraming antigenic na variant ng influenza virus." na may iba't ibang uri ng hemagglutinin at neuraminidase ay nakahiwalay sa mga alagang hayop at ligaw na hayop. Ang pagkakaroon ng iba't ibang antigenic variant ay nangangailangan ng pinag-isang pag-uuri ng mga virus batay sa mga antigenic na katangian ng hemagglutinin at neuraminidase. Dahil ang uri ng virus ng trangkaso C ay naiiba sa mga uri ng virus ng trangkaso A at B sa isang bilang ng mga pangunahing katangian, ito ay inuri bilang isang hiwalay na genus. Kahit na ang influenza B virus ay may mga antigenic na variant, hindi gaanong marami sa kanila. hindi nila kailangan ng klasipikasyon. Hindi tulad ng mga virus ng type A, na kumakalat sa parehong mga tao at hayop, ang mga virus ng type B na influenza ay nahiwalay lamang sa mga tao.

34. Ang pangunahing tampok ng viral genome ay ang namamana na impormasyon ng mga virus ay maaaring maitala sa parehong DNA at RNA. Ang genome ng mga virus na naglalaman ng DNA ay double-stranded (maliban sa mga parvovirus, na may single-stranded DNA), hindi naka-segment at nagpapakita ng mga nakakahawang katangian. Ang genome ng karamihan sa mga RNA virus ay single-stranded (ang exception ay reoviruses at retroviruses, na may double-stranded genome) at maaaring i-segment o hindi-segmented. Ang mga viral RNA ay nahahati sa dalawang grupo depende sa kanilang mga pag-andar. Kasama sa unang grupo ang mga RNA na may kakayahang direktang magsalin ng genetic na impormasyon sa mga ribosom ng isang sensitibong cell, ibig sabihin, gumaganap ng mga function ng mRNA at mRNA. Ang mga ito ay tinatawag na plus-strand RNA. Mayroon silang mga katangiang pagtatapos ("caps") para sa tiyak na pagkilala sa mga ribosom. Sa isa pang pangkat ng mga virus, ang RNA ay hindi kayang magsalin ng genetic na impormasyon nang direkta sa mga ribosom at gumana bilang mRNA. Ang mga naturang RNA ay nagsisilbing isang matrix para sa pagbuo ng mRNA, i.e. , sa panahon ng pagtitiklop, ang isang matrix ay unang na-synthesize ( +RNA) para sa -RNA synthesis. Sa mga virus ng pangkat na ito, ang RNA replication ay naiiba sa transkripsyon sa haba ng mga resultang molekula: sa panahon ng pagtitiklop, ang haba ng RNA ay tumutugma sa mother strand, at sa panahon ng transkripsyon, nabubuo ang mga pinaikling molekula ng mRNA. Ang pagbubukod ay ang mga retrovirus, na naglalaman ng single-stranded +RNA, na nagsisilbing template para sa viral RNA-dependent DNA polymerase (reverse transcriptase). Sa tulong ng enzyme na ito, ang impormasyon ay kinopya mula sa RNA patungo sa DNA, na nagreresulta sa pagbuo ng isang DNA provirus na sumasama sa cellular genome.

35. Ang mga virus na naglalaman ng DNA ay naiiba sa kanilang paraan ng pagtitiklop mula sa mga virus na naglalaman ng RNA. Karaniwang umiiral ang DNA sa anyo ng mga double-stranded na istruktura: dalawang polynucleotide chain ay konektado sa pamamagitan ng hydrogen bond at pinaikot sa paraang nabuo ang isang double helix. Ang RNA, sa kabilang banda, ay karaniwang umiiral bilang mga single-stranded na istruktura. Gayunpaman, ang genome ng ilang mga virus ay single-stranded DNA o double-stranded RNA. Ang unang yugto ng viral replication ay nauugnay sa pagtagos ng viral nucleic acid sa host cell. Ang prosesong ito ay maaaring mapadali ng mga espesyal na enzyme na bahagi ng capsid o panlabas na shell ng virion, na ang shell ay natitira sa labas ng cell o ang virion ay nawawala kaagad pagkatapos ng pagtagos sa cell. Nakahanap ang virus ng isang cell na angkop para sa pagpaparami nito sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan sa mga indibidwal na seksyon ng capsid nito (o panlabas na shell) na may mga partikular na receptor sa ibabaw ng cell sa paraang "key-lock". Kung walang tiyak ("pagkilala") na mga receptor sa ibabaw ng cell, kung gayon ang cell ay hindi sensitibo sa impeksyon sa viral: ang virus ay hindi tumagos dito. Upang mapagtanto ang genetic na impormasyon nito, ang viral DNA na pumasok sa cell ay na-transcribe ng mga espesyal na enzyme sa mRNA. Ang nagreresultang mRNA ay gumagalaw sa mga ribosom, na nagreresulta sa synthesis ng mga viral protein. Ang viral DNA mismo ay nagdodoble ng maraming beses sa partisipasyon ng isa pang hanay ng mga enzyme, parehong viral at yaong kabilang sa cell. Ang synthesized na protina, na ginagamit upang bumuo ng capsid, at ang viral DNA, na pinarami sa maraming kopya, pinagsama at bumubuo ng mga bagong, "anak na babae" na mga virion. Ang nabuong viral na supling ay umaalis sa ginamit na selula at nakakahawa ng mga bago: umuulit ang siklo ng pagpaparami ng virus. Ang ilang mga virus, sa panahon ng pag-usbong mula sa ibabaw ng cell, ay kumukuha ng bahagi ng lamad ng cell kung saan ang mga viral protein ay na-embed "nang maaga", at sa gayon ay nakakakuha ng isang sobre. Sa ilang mga RNA virus, ang genome (RNA) ay maaaring direktang kumilos bilang mRNA. Gayunpaman, ang tampok na ito ay katangian lamang ng mga virus na may "+" strand ng RNA (ibig sabihin, may RNA na may positibong polarity). Para sa mga virus na may "-" strand ng RNA, ang huli ay dapat munang "muling isulat" sa "+" strand; Pagkatapos lamang nito magsisimula ang synthesis ng mga viral protein at nangyayari ang pagtitiklop ng virus. Ang tinatawag na mga retrovirus ay naglalaman ng RNA bilang isang genome at may hindi pangkaraniwang paraan ng pag-transcribe ng genetic na materyal: sa halip na i-transcribe ang DNA sa RNA, gaya ng nangyayari sa isang cell at tipikal para sa mga virus na naglalaman ng DNA, ang kanilang RNA ay na-transcribe sa DNA. Ang double-stranded DNA ng virus ay isinama sa chromosomal DNA ng cell. Sa matrix ng naturang viral DNA, isang bagong viral RNA ang na-synthesize, na, tulad ng iba, ay tumutukoy sa synthesis ng mga viral protein.

36. Ang pamilyang Bunyaviridae ay itinuturing na pinakamalaki sa mga tuntunin ng bilang ng mga virus na nilalaman nito (mga 250). Naililipat sa pamamagitan ng contact, airborne dust at nutritional route. Ang mga virion ng Bunyavirus ay spherical sa hugis at may diameter na 90-100 nm. Ang genome ay nabuo ng isang molekula ng RNA na binubuo ng tatlong (L, M at S) na mga segment. Ang nucleocapsid ng bunyavirus ay isinaayos ayon sa helical symmetry. Ang labas ng nucleocapsid ay natatakpan ng isang bilayer lipid supercapsid, kung saan matatagpuan ang mga istruktura ng protina na may aktibidad na hemagglutinating, na nagkakaisa sa anyo ng isang ibabaw na sala-sala. Ang komposisyon ng protina ng iba't ibang bunyavirus ay nag-iiba, ngunit lahat ay naglalaman ng mga pang-ibabaw na glycoprotein G1 at G2 at isang panloob na glycoprotein na nauugnay sa RNA N-protein. Karamihan sa mga virus ay naglalaman ng RNA-dependent na RNA polymerase. Ang siklo ng pagtitiklop ng mga bunyavirus ay nangyayari sa cytoplasm. Mga pathogen ng impeksyon sa arboviral: Ang mga virus ng genus Phlebovirus ay nagdudulot ng iba't ibang lagnat ng lamok (halimbawa, pappataci fever, Neapolitan at Sicilian fever, Rift Valley fever, Punta Toro fever, atbp.). Kasama sa genus Nairovirus ang Crimean-Congo hemorrhagic fever virus, na nagdudulot ng sakit sa Russia, Moldova, Ukraine, Balkans at Africa. Malawak ang hanay ng mga likas na host ng bunyavirus: ang natural na reservoir ng higit sa kalahati ng mga species ay mga rodent, 1/4 na ibon at 1/4 na iba't ibang artiodactyls. Karamihan sa mga bunyavirus ay naililipat ng mga lamok ng pamilyang Culicinae; mahigit 20 uri ng mga virus ang naipapasa ng mga ticks ng mga pamilyang Ixodidae at Argasidae; Maraming mga virus ang dinadala ng mga nakakagat na midges at lamok. Pinagsasama ng Calicivirus genus ng pamilyang Caliciviridae ang mga virus na may "hubad" na cubic capsid na may diameter na 37-40 nm. Ang genome ng caliciviruses ay nabuo sa pamamagitan ng isang +RNA molekula. Ang negatibong contrast microscopy ay nagpapakita ng 32 cup-shaped depressions sa ibabaw ng mga virion, kaya naman nakuha ng mga virus ang kanilang pangalan [mula sa Greek. kalyx, mangkok]. Ang mga calicivirus ay hindi nagpaparami sa mga kilalang cell culture; ang immune electron microscopy ay karaniwang ginagamit para sa kanilang diagnosis. Ang mga uri ng caliciviruses na pathogenic sa mga tao ay nagdudulot ng gastroenteritis at hepatitis. Bilang karagdagan sa totoong caliciviruses, kabilang sa genus ang Norwalk virus at ang causative agent ng hepatitis E. Causative agents of gastroenteritis Ang pathogenesis ng mga sakit ay sanhi ng necrotic lesions ng epithelium ng mucous membrane ng maliit na bituka ng mga calicivirus, na sinamahan ng pag-unlad ng diarrhea syndrome. Ang panahon ng pagpapapisa ng itlog ng calicivirus gastroenteritis ay hindi lalampas sa 1-2 araw; Tinutukoy ng karamihan sa mga may-akda ang tatlong pangunahing uri ng mga sugat: mga sakit na may matinding pagsusuka (karaniwan ay sinusunod sa mga buwan ng taglamig, mas madalas sa mga bata); epidemya pagtatae (sa mga kabataan at matatanda) at gastroenteritis (mas madalas sa mga bata). Ang Calicivirus gastroenteritis ay sinamahan ng myalgia at sakit ng ulo; 50% ng mga pasyente ay nag-uulat ng katamtamang lagnat. Ang diarrheal syndrome na may calicivirus gastroenteritis ay banayad - ang dumi ay puno ng tubig, walang dugo. Pagkatapos ng 7-10 araw, nangyayari ang kusang pagbawi. Ang paggamot ng calicivirus gastroenteritis ay nagpapakilala; Walang paraan ng etiotropic therapy at tiyak na pag-iwas. Kabilang sa genus coronaviruses ang maraming mahahalagang pathogenic virus ng mga mammal at ibon na nagdudulot ng mga sakit sa paghinga, enteritis, polyserositis, myocarditis, hepatitis, nephritis at immunopathology. Sa mga tao, ang mga coronavirus, kasama ng iba pang mga virus, ay nagdudulot ng common cold syndrome. Karamihan sa mga coronavirus ay may binibigkas na tropismo para sa mga epithelial cells ng respiratory tract at intestinal tract. Ang ilang mga coronavirus ay nahihiwalay nang may kahirapan at sa paggamit lamang ng mga kultura ng organ. Ang mga kinatawan ng genus coronaviruses ay may mga bilog na virion na may diameter na 80-220 nm. Ang mga virion ng Coronavirus ay binubuo ng isang nucleocapsid ng helical symmetry at isang glycoprotein shell, sa ibabaw nito ay may mga katangian, malawak na espasyo, hugis club na mga protrusions na 20 nm ang haba, na bumubuo ng isang bagay na parang solar corona. Ang ilang mga coronavirus ay nagpapaikli din ng mga peplomere na may sukat na 5 nm ang haba. Ang mga coronavirus ay naglalaman ng tatlo o apat na pangunahing istrukturang protina: nucleocapsid protein N; pangunahing peplomeric glycoprotein S; transmembrane glycoproteins M at E. Ang ilang mga virus ay naglalaman din ng HE protein. Ang mga Torovirus ay naglalaman ng parehong mga protina tulad ng mga coronavirus, ngunit hindi naglalaman ng E protein. Ang torovirus ng baka ay naglalaman ng HE protein (M, 65000). Sa mga kinatawan ng genus coronaviruses, tatlong antigenic group ang nakikilala. Ang mga sumusunod na istrukturang protina ay natagpuan sa mga kinatawan ng genus coronaviruses. Ang Glycoprotein S (150-180 kDa) ay bumubuo ng malalaking protrusions sa ibabaw ng mga virion. Ang Glycoprotein S ay maaaring nahahati sa 3 structural segment. Malaking panlabas na transmembrane at cytoplasmic na mga segment. Ang malaking panlabas na segment, sa turn, ay binubuo ng dalawang subdomain na S1 at S2. Ang mga mutasyon sa S1 segment ay nauugnay sa mga pagbabago sa antigenicity at virulence ng virus. Ang S2 segment ay mas konserbatibo. Ang bovine coronavirus S protein (180 kDa) ay hinahati ng mga cellular protease sa S1 at S2 habang o pagkatapos ng virion maturation, na nananatiling non-covalently bound sa virion peplomer. Ang pagkasira ng S protein sa iba't ibang mga coronavirus ay nakasalalay sa cellular system. Ang S protein ay nagiging sanhi ng pagbuo ng VNA at responsable para sa pagsasanib ng viral envelope sa cell membrane. Ang protina ng S ay multifunctional.

37. Ang isang malaking bilang ng mga mutant form ay kilala para sa mga virus ng hayop. Mayroong, sa partikular, mga mutants na naiiba sa morpolohiya ng mga plake at pockmarks; host- o mga mutant na umaasa sa temperatura; ang mga mutants ay hindi makapag-udyok ng thymidine kinase synthesis; lumalaban sa o umaasa sa ilang mga kemikal; naiiba sa thermosensitivity ng kanilang mga nakakahawang katangian o aktibidad ng enzymatic, sa mga antigenic na katangian ng mga protina ng lamad, sa kakayahang bumuo ng mga plake sa pagkakaroon ng iba't ibang mga inhibitor, pati na rin ang marami pang iba. Para sa genetic na pag-aaral, ang mga mutant na may malinaw na tinukoy, medyo matatag na phenotypic na katangian na madaling isaalang-alang ay kinakailangan; ang katangiang ito ay dapat na sanhi ng isang solong mutant gene na may ganap na pagtagos.

38. Ang mga temperate phage ay hindi nagli-lyse ng lahat ng mga cell sa populasyon; pumapasok sila sa symbiosis kasama ang ilan sa kanila, bilang isang resulta kung saan ang phage DNA ay isinama sa bacterial chromosome. Sa kasong ito, ang phage genome ay tinatawag na prophage. Ang prophage, na naging bahagi ng chromosome ng cell, ay umuulit nang sabay-sabay sa bacterial gene sa panahon ng pagpaparami nito, nang hindi nagiging sanhi ng lysis nito, at minana mula sa cell patungo sa cell sa walang limitasyong bilang ng mga inapo. Ang biological phenomenon ng symbiosis ng microbial cell na may temperate phage (prophage) ay tinatawag na lysogeny, at ang bacterial culture na naglalaman ng prophage ay tinatawag na lysogenic. Ang pangalang ito (mula sa Greek lysis - decomposition, genea - origin) ay sumasalamin sa kakayahan ng prophage na spontaneously o sa ilalim ng impluwensya ng isang bilang ng mga pisikal at kemikal na mga kadahilanan ay hindi kasama sa cell chromosome at lumipat sa cytoplasm, i.e. kumilos tulad ng isang mabangis na phage na lyses bacteria. Ang mga lysogenic na kultura ay hindi naiiba sa kanilang mga pangunahing katangian mula sa mga orihinal, ngunit sila ay immune sa muling impeksyon ng isang homologous o malapit na nauugnay na phage at, bilang karagdagan, nakakakuha ng mga karagdagang katangian na nasa ilalim ng kontrol ng mga prophage genes. Ang pagbabago sa mga katangian ng mga microorganism sa ilalim ng impluwensya ng isang prophage ay tinatawag na phage conversion. Ang huli ay nangyayari sa maraming uri ng mga microorganism at may kinalaman sa kanilang iba't ibang katangian: kultura, biochemical, toxigenic, antigenic, sensitivity sa antibiotics, atbp. Bilang karagdagan, ang pagpasa mula sa isang pinagsamang estado sa isang virulent na anyo, ang isang temperate phage ay maaaring makakuha ng bahagi ng isang cell chromosome at, kapag nililinis ang huli, inililipat ang bahaging ito ng chromosome sa isa pang cell. Kung ang isang microbial cell ay nagiging lysogenic, nakakakuha ito ng mga bagong katangian. Kaya, ang mga mapagtimpi na phage ay isang malakas na kadahilanan sa pagkakaiba-iba ng mga microorganism. Ang mga temperate phage ay maaaring makapinsala sa produksyon ng microbiological. Kaya, kung ang mga mikroorganismo na ginamit bilang mga producer ng mga bakuna, antibiotics at iba pang biological substance ay lumabas na lysogenic, may panganib na ang temperate phage ay magbabago sa isang virulent form, na hindi maaaring hindi humantong sa lysis ng production strain.

39. Mga retrovirus(lat. Retroviridae) - pamilya ng mga RNA virus,

pangunahing nakakahawa sa mga vertebrates. Ang pinaka sikat at aktibo

Ang kinatawan na pinag-aaralan ay ang human immunodeficiency virus. Mga retrovirus

sa tulong ng kung saan ang DNA ay na-synthesize sa virion RNA matrix.

Matapos mahawaan ng retrovirus ang isang cell, magsisimula ang synthesis sa cytoplasm

viral DNA-genome gamit ang virion RNA bilang isang matrix.

Gumagamit ang lahat ng mga retrovirus ng reverse mechanism upang kopyahin ang kanilang genome.

transkripsyon: viral enzyme reverse transcriptase (o baliktarin)

synthesize ang isang strand ng DNA sa isang viral RNA template, at pagkatapos ay sa template

kinukumpleto ng synthesized DNA strand ang pangalawa, complementary strand.

Ang isang double-stranded na molekula ng DNA ay nabuo, na, na natagos sa pamamagitan ng nuklear

kabibi, ay isinama sa chromosomal DNA ng cell at pagkatapos ay nagsisilbing isang matrix

para sa synthesis ng viral RNA molecules. Ang mga RNA na ito ay umalis sa cell nucleus at

ang mga cell ay nakabalot sa cytoplasm sa mga viral particle na maaari

makahawa sa mga bagong selula.

Ayon sa isang hypothesis, ang mga retrovirus ay maaaring nagmula sa retrotransposon-

mga mobile na rehiyon ng eukaryotic genome.

Pag-uuri ng mga retrovirus

Pamilya Retroviridae kabilang ang tatlong subfamily:

Oncovirinae(oncoviruses), ang pinakamahalagang kinatawan kung saan ay human T-lymphotropic virus type 1;

Lentivirinae(lentiviruses), na kinabibilangan ng HIV; At

Spumavirinae(mga spumavirus, o foaming virus).

Ang transduction ay ang paglipat ng mga gene mula sa isang bacterial cell patungo sa isa pa gamit ang isang bacteriophage. Ang kababalaghang ito ay unang itinatag noong 1952 nina N. Zinder at J. Lederberg. Nagsagawa sila ng pananaliksik sa bacteria na Salmonella typhimurium, na pathogenic para sa mga daga. Dalawang strain ng bacteria na ito ang napili: strain 22A, isang auxotrophic, hindi makapag-synthesize ng tryptophan (T~), at strain 2A, na may kakayahang mag-synthesize ng tryptophan (T1"). Ang mga strain na ito ay ibinhi sa isang hugis-U na tubo, na pinaghiwalay sa sa ilalim ng isang bacterial filter (Larawan 24 Strain 22A (T~) ay inoculated sa isang siko ng tubo, at strain 2A (T 1 ") sa isa pa. Pagkatapos ng isang tiyak na panahon ng pagpapapisa ng itlog, ang bakterya ng strain 22A, kapag inihasik sa isang minimal na nutrient medium, ay gumawa ng isang maliit na bilang ng mga kolonya (ang dalas ng paglitaw ng mga transduced na selula ay katumbas ng N0~ 5). Ipinapahiwatig nito na ang ilang mga cell ay nakakuha ng kakayahang mag-synthesize ng tryptophan. Paano makukuha ng bacteria ang ari-arian na ito? Pananaliksik

kanin. 24. Scheme ng eksperimento sa transducin

nagpakita na ang strain 22A ay lysogenic sa phage P-22. Ito
ang phage ay inilabas mula sa kulturang lysogenic, dumaan
filter at lysed strain 2A. Sa pamamagitan ng pagsali sa bahagi ng genetic
Matapos matanggap ang materyal mula sa strain 2A, bumalik ang Bacterial phage at inilipat ang genetic material na ito sa strain 22A. Salain 22A sa
nakuha ang mga tiyak na namamana na katangian ng strain 2A,
sa kasong ito, ang kakayahang mag-synthesize ng tryptophan. Ang iba pang mga katangian ay maaaring mailipat nang katulad, kabilang ang kakayahan
sa fermentation, paglaban sa cantibiotics, atbp.

Ang phenomenon ng transduction ay naitatag din sa Escherichia coli at actinomycetes. Bilang isang patakaran, ang isang gene ay na-transduce, mas madalas dalawa at napakabihirang tatlong naka-link na mga gene. Kapag inilipat ang genetic material, pinapalitan ang isang seksyon ng phage DNA molecule. Ang phage pagkatapos ay nawawala ang sarili nitong fragment at nagiging depekto. Ang pagsasama ng genetic material sa chromosome ng tatanggap na bacterium ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang mekanismo tulad ng pagtawid. Ang isang palitan ng namamana na materyal ay nangyayari sa pagitan ng mga homologous na rehiyon ng tatanggap na chromosome at ang materyal na ipinakilala ng phage.

May tatlong uri ng transduction: pangkalahatan, o hindi tiyak, tiyak at abortive. Sa panahon ng hindi tiyak na transduction, sa panahon ng pagpupulong ng mga particle ng phage, alinman sa mga fragment ng DNA ng apektadong bacterium ay maaaring isama sa kanilang mga ulo kasama ng phage DNA. Bilang resulta, ang iba't ibang mga gene mula sa donor bacterium ay maaaring ilipat sa mga cell ng tatanggap. Ang nonspecific transduction ay maaaring isagawa ng phages P-1 at P-22 sa Escherichia, Shigella at Salmonella. Sa panahon ng tiyak na transduction, ang prophage ay ipinasok sa isang tiyak na lugar sa bacterial chromosome at nag-transduce ng ilang mga gene na matatagpuan sa chromosome ng donor cell sa tabi ng prophage. Halimbawa, ang phage "k (lambda) sa prophage state ay palaging kasama sa parehong lugar sa E. coli chromosome at inililipat ang locus na tumutukoy sa kakayahang mag-ferment ng galactose. Kapag ang mga prophage ay nahiwalay sa host DNA, ang bacterial genes Ang katabi ng prophage ay inaalis mula sa komposisyon kasama nito ang chromosome, at ang bahagi ng prophage genes ay nananatili sa komposisyon nito.Ang dalas ng pangkalahatang transduction ay mula 1 sa 1 milyon hanggang 1 sa 100 milyon. Ang partikular na transduction ay nangyayari nang mas madalas.

Ito ay itinatag na ang isang fragment ng chromosome ng donor na inilipat sa cell ng tatanggap ay hindi palaging kasama sa chromosome ng tatanggap, ngunit maaaring mapanatili sa cytoplasm ng cell. Kapag ang bakterya ay nahati, ito ay napupunta sa isa lamang sa mga anak na selula. Ang kundisyong ito ay tinatawag na abortive transduction.

Pagbabago

Ang pagbabago ay ang paglipat ng purong DNA mula sa isang cell patungo sa isa pa. Ang pagbabago ay natuklasan ng bacteriologist na si F. Griffiths noong 1928 sa mga eksperimento sa pneumococci. Ang pneumococci ay may dalawang uri ng mga strain: S- at R-form.

Ang S-form ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang polysaccharide capsule, dahil sa kung saan, kapag artipisyal na nilinang, ito ay bumubuo ng makinis na makintab na mga kolonya; ang form na ito ay pathogenic para sa mga daga. Ang R-form ay walang kapsula, kapag artipisyal na nilinang, ito ay bumubuo ng mga magaspang na kolonya; ang form na ito ay non-pathogenic para sa mga daga. Ngunit kung ang mga pinatay na S-cell at ang mga live na R-cell ay sabay-sabay na iniksyon sa mga daga, ang mga daga ay namamatay. Samakatuwid, ang genetic properties ng isang strain ay nakakaimpluwensya sa genetic properties ng isa pang strain.

Noong 1944, pinatunayan ni O. Avery, K. McLeod at M. McCarthy na ang mga pagbabago sa namamana na katangian ng mga selula ay nauugnay sa paglipat ng DNA.

Ang kakayahan ng isang cell na magbago ay posible sa ilalim ng espesyal na kondisyon nito, na tinatawag na kakayahan. Sa karampatang mga cell, ang komposisyon ng cell wall at plasmalemma ay nagbabago: ang pader ay nagiging porous, ang plasmalemma ay bumubuo ng maraming invaginations, at ang mga espesyal na antigens ay lumilitaw sa panlabas na ibabaw - mga kadahilanan ng kakayahan (sa partikular, mga partikular na protina na may mababang molekular na timbang).

Sa ilalim ng natural na mga kondisyon, ang extracellular pure DNA ay nabuo sa panahon ng pagkamatay (lysis) ng mga prokaryote.

Bilang isang patakaran, ang pagbabagong-anyo ay nangyayari sa loob ng isang species ng prokaryotes, ngunit sa pagkakaroon ng mga homologous na gene, ang pagbabago ng interspecies ay sinusunod din.

Kasama sa proseso ng pagbabago ang mga sumusunod na yugto:

1. Attachment ng pagbabago ng double-stranded DNA sa mga receptor sa ibabaw ng cell ng tatanggap.

2. Conversion ng double-stranded DNA sa single-stranded.

3. Pagpasok ng single-stranded DNA sa cell.

4. Pagsasama-sama ng pagbabago ng DNA sa chromosome ng tatanggap at recombination ng genetic material.

Ang haba ng pagbabago ng DNA ay dapat mula 500 hanggang 200 libong bp. Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng isa sa mga DNA strands ay ginagamit para sa aktibong transportasyon ng natitirang strand sa cell.

Ang unang tatlong yugto ng pagbabagong-anyo ay hindi nakasalalay sa komposisyon ng nucleotide ng DNA. Gayunpaman, ang proseso ng pagsasama ng pagbabago ng DNA sa chromosome ng tatanggap ay mas malamang kung ang DNA na ito ay lubos na homologous sa DNA ng tatanggap.

Ang proseso ng pagbabago ay inilalarawan sa diagram. Ang bawat segment ng tuwid na linya ay tumutugma sa isang DNA strand. Ang pagbabagong DNA ay ipinahiwatig sa itim, at ang recipient cell DNA ay ipinahiwatig sa kulay abo.

Sa unang yugto, ang pagbabago ng DNA ay nakakabit sa mga site ng receptor sa ibabaw ng cell ng tatanggap.

Sa ikalawang yugto, ang double-stranded na DNA sa ibabaw ng cell ay na-convert sa single-stranded DNA dahil sa cleavage ng isa sa mga strand ng bacterial nucleases.

Sa ikatlong yugto, ang natitirang DNA strand ay dinadala sa buong lamad patungo sa cytoplasm. Ginagamit nito ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasira ng komplementaryong kadena.

Sa panahon ng pagtitiklop ng isang bacterial chromosome, ang nagbabagong DNA strand ay nakakabit sa isang homologous (partially complementary) na rehiyon ng DNA ng recipient cell. Sa kasong ito, dahil sa kakulangan ng kumpletong complementarity, nabuo ang isang heteroduplex ("molecular heterozygote") - isang seksyon ng double-stranded DNA kung saan hindi lahat ng mga pares ng nucleotide ay may mga nitrogenous na base na konektado ng mga hydrogen bond. Ang natitirang bahagi ng DNA ay umuulit nang normal.

Pagkatapos ng pagtatapos ng DNA replication, ang recipient cell ay nahahati upang bumuo ng dalawang cell: isang bahagyang nabagong cell na may chromosome na kinabibilangan ng heteroduplex DNA region, at isang hindi nabagong cell. Sa panahon ng pagtitiklop ng DNA sa isang bahagyang nabagong selula, ang mga pantulong na kadena ay nakumpleto sa parehong mga hibla ng DNA. Ang isang strand ay nagpapanatili ng orihinal na mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide, habang ang isa ay ganap na nagbabago. Pagkatapos ng paghahati ng isang bahagyang nabagong selula, isang hindi nabagong selula at isang ganap na nabagong selula ay nabuo, kung saan ang orihinal na pagkakasunud-sunod ng nucleotide ay pinalitan ng nucleotide sequence ng nagbabagong DNA.

Kaya, sa panahon ng pagbabagong-anyo, hindi ang pagdaragdag ng mga bagong gene ang nangyayari, ngunit ang pagpapalit ng mga gene ng tatanggap ng mga homologous nucleotide sequence.

Ang dalas ng pagbabagong-anyo sa mga prokaryote ay nakasalalay sa mga katangian ng nagbabagong DNA, ang konsentrasyon nito, ang estado ng cell ng tatanggap, at ang uri ng bakterya. Ang maximum na dalas ng mga nabagong cell ay hindi lalampas sa 1 bawat 100 na mga cell.

Ang pagbabago ay kilala rin para sa mga eukaryote. Gayunpaman, walang mga receptor site sa ibabaw ng mga eukaryotic cell, at ang pagbabago ng DNA ay artipisyal na ipinapasok sa mga cell. Halimbawa, ang DNA ay ipinapasok sa mga itlog ng hayop sa pamamagitan ng direktang microinjection, at sa mga itlog ng halaman sa pamamagitan ng microinjection sa pollen tube.

Ang transduction ay ang paglipat ng genetic material gamit ang mga virus mula sa isang donor cell patungo sa isang recipient cell.

Ang phenomenon ng transduction ay natuklasan noong 1951 ni N. Zinder (isang estudyante ni J. Lederberg).

Sa panahon ng transduction, ang DNA mula sa host cell ay pumapasok sa mga virion. Ang mga virion ay nakakahawa sa iba pang mga selula, at ang DNA ng orihinal na selula ng bakterya ay pumapasok sa isa pang selula ng bakterya. Ang viral DNA ay sumasama sa bacterial chromosome, at ang ipinakilala na bacterial DNA ay muling pinagsama sa DNA ng bacterial chromosome. Bilang resulta, 50% ng mga selula ay nababago.

Mayroong pangkalahatan (hindi tiyak), limitado (tiyak) at abortive transduction.

Pangkalahatang transduction

Sa panahon ng pangkalahatang transduction, ang mga fragment ng donor bacterial DNA ay random na kasama sa maturing phage particle kasama ng phage DNA o sa halip na phage DNA. Ang mga fragment ng bacterial DNA ay nabuo kapag ito ay pinutol ng isang enzyme na kinokontrol ng phage. Ang isang phage particle ay maaaring magsama ng hanggang 100 bacterial genes.

Limitadong transduction

Sa limitadong transduction, nangyayari ang recombination - pinapalitan ng bacterial DNA ang bahagi ng phage DNA. Ang recombinant DNA ay naglalaman ng isang maliit na bilang ng mga bacterial gene na katabi ng phage DNA na isinama sa bacterial chromosome.

Sa pangkalahatan at limitadong transduction, pinapalitan ng donor DNA ang mga homologous na rehiyon ng DNA ng tatanggap. Ang prosesong ito ay katulad ng pagbabago.

Ang abortive transduction ay maaaring parehong nonspecific at specific. Ang kakanyahan nito ay nakasalalay sa katotohanan na ang fragment ng DNA na inilipat ng phage ay hindi kasama sa chromosome ng tatanggap, ngunit umiiral bilang isang cytoplasmic replicon. Maaga o huli, mawawala ang replicon na ito.

Ang phenomenon ng transduction ng mga virus ay malawakang ginagamit sa gene transfer sa mga eukaryotes. Kung ang isang virus ay ginagamit na hindi makabuo ng isang capsid (iyon ay, umiiral lamang sa anyo ng DNA), kung gayon ang transduction ay hindi pangunahing naiiba sa pagbabagong-anyo o mula sa conjugative transfer ng genetic material gamit ang plasmid vectors. Ang mga vector system ay nilikha batay sa mga binagong SV40 virus (bumubuo sila ng hanggang 100 libong kopya sa isang cell), herpes, vaccinia, at cauliflower mosaic virus.

Dapat itong bigyang-diin muli na ang lahat ng inilarawan na mga uri ng recombination ay nauugnay hindi sa pagdaragdag ng mga bagong seksyon ng DNA, ngunit sa pagpapalit ng mga umiiral na nucleotide sequence. Kung mas mataas ang antas ng homology sa pagitan ng pagbabago at orihinal na DNA, mas mataas ang posibilidad ng matagumpay na recombination. Ang pinakamadaling paraan upang makamit ang recombination ay ang mga enzyme na matatagpuan sa lahat ng organismo. Mas mahirap magpakilala ng mga bagong regulator na lubos na partikular sa genome. Samakatuwid, upang ipakilala ang mga bagong gene sa genome, mas kumplikadong mga pamamaraan na nauugnay sa mga biochemical na pagbabago ng DNA ay ginagamit.