paskutinis kolis

7-12

kaip prokariotai valdo genų raišką transkripcijos lygyje

kaip prokariotai valdo genų raišką transkripcijos lygyje

prisijungia specifiniai su DNR sąveikaujantys baltymai (prisijungiamas ar atsipalaidavimas)

konstitutyvi raiška

genų raiška vyksta nuolat; housekeping genes; genai susiję su centriniais metaboliniais keliais

Indukuojama raiška

genai skirti naujų sąlygų prisitaikymui, raiškos iniciacija tik specifinėms sąlygoms

baltymų aktyvumo valdymas

valdoma tik po transliacijos (labai greitas); reikia tam tikros baltymo koncentracijos, kad būtų įtaka metabolizmui

baltymo kiekio valdymas

valdoma kiek to baltymo išskiria (transkripcijos valdymas)

DBP (DNA-binding protein)

mažos molekulės, kurios:

1. reguliuojant transkripciją padidina prisijungimo galimybę reguliaciniams elementams (baltymai, tiesiogiai valdantys transkripciją)

2. Baltymo-nukleorūgšties sąveika

Specifinė baltymo-nukleorūgšties sąveika

tarp baltymo aminorūgščių šoninių grupių ir specifinių heterociklinės bazės cheminių grupių ir DNR karkaso.

Homodimeras

DBP suformuota stuktūra iš dviejų baltyminių domenų

Spiralė-posūkis-spiralė (helix-turn-helix / HTH)

Pirmoji spiralė atpažįsta ir specifiškai sąveikauja su DNR didžiuoju grioviu

Antroji spiralė stabilizuoja pirmąją spiralę (hidrofobinė sąveika)

Posūkis iš 3 aminorūgščių (pirma yra Glicinas)

Cinko pirštų motyvas (zinc finger)

sudarytas iš 23 aminorūgščių, kur po 2 cistenai ir histidinai kartu kordinuoja viena cinko joną

baltymuose, kurie sąveikauja su DNR papratai yra 2-3 cinko pirštų motyvai

Leucino užtrauktuko motyvas (leucine zipper)

dimerizuojasi

iš viso yra 30-40 a.r, kurios formuoja amfipatinę alfa spiralę (kas 7 yra leucinas). Leucinai išsidėsto vienoje hidrofobinėje alfa spiralės pusėje

du polipeptidai sudaro superspiralės struktūros dimerą (vieno monomero alfa sprialės leucino a.r šoninės grupės įsiterpia į tarp kito

Su DNA sąveikauja bazinės grupės alfa-spiralėje

bZIP (basic leucine zipper)

leucino užtrauktuko struktūra, primenanti apverstą Y raidę

kotelį sudaro dviejų alfa spiralių superspiralė, o kiekvieno monomero bazinių a.r fragmentai - dvi rankas

transkripcijos valdymas

neigiama transkripcijos kontrolė - fermentų sintezės slopinimas/aktyvinimasarginino operonas ir laktozės operonas

induktorius

madžiagos, kurios indukuoja fermentų sintezę

korepresoriai

medžiagos, kurios slopina fermento sintezę

Arginino operonas

transkripcija blokuojama, nes prie arginino operono, esančio iškart po promotoriaus, prisijungia represorius ir korepresorius (argininas) jo viduje

laktozės operonas

įprastai prie šio operono yra prisijungęs represorius, bet jei reikia kad transkripcija vyktų, tada prie represoriaus prisijungia induktorius ir visas apsikabina ir RNR polimerazė gali lengvai transliuoti baltymą

teigiama transkripcijos kontrolė

reguliacinia baltymas - aktyvatorius

maltozės operonas (E. coli)

maltozės operonas

aktyvatorius prisijungia prie aktyvatoriaus prisjungimo saito prie polimerazės (prieš promotorių) ir prisijungus induktoriui transliacija vyksta. kartais aktyvatoriaus prisijungimo saitas yra nutolęs, tada grandinė turi susilenkti (padaryti kilpą) kad aktyvarius prisijungų ir prie RNR polimerazės

regulonas

tai operonai, valdomi vieno reguliacinio baltymo

operonas → regulonas → modulonas → stimulonas

Modulonas

visi genai ir operonas, kurie yra reguliuojami bendro ligando

stimulonas

visi genai ir operonai, kurių veikimas yra rezultatas vieno bendro stimulo (signalo)

katabolinė represija (gliukozės efektas)

globalios kontrolės mechanizmas, kurio pagalba nusprendžiama kurį substratą pirmiau metabolizuoti.

genai aktyvuojasi tik kai prisijungia CRP(cyclic AMP receptor protein) (teigiama kontrolė). CRP yra alosterinis baltymas, kuris jungiasi prie DNR tik kai yra prisijungusi cAMP.

Norint kad lac genai būtų transkribuojami, reikia kad būtų daug cAMP (teigiama kontrolė)[atsiranda tik kai yra mažai gliukozės] ir daug laktozės (neigiama kontrolė) [laktozė slopina represorių]

dvikomponentė sistema (two-component system)

sudaryta iš baltymo sensorinės kinazės (histidino) [detektuoja signalą iš aplinkos ir vykdo autofosforilinimą ir sukuria savo atsako reguliatorių] ir atsako reguliatoriaus.

griežtas atsakas

tai periodas, kai sumažinus maisto medžiagų kiekį, augimo kreivėje matome tiesią liniją. taip yra dėl to nes nėra gaminamos naujos ribosomos, o senosios vyksdo naujų baltymų, atsakingų už trūkstamų a.r sintezę. šio periodo metu yra apribota baltymų DNR sintezė bei rRNR ir tRNR numažėja iki minimumo.

griežto atsako valdymas

reguliaciniai nukleotidai - ppGpp (guanozino tetrafosfatas), pppGpp (guanozino pentafosfatas), alarmonai (juos sintetina RelA)

kai pradeda trūkti a.r atsiranda daug nepakrautų tRNR, kurių uždelsimas aktyvuoja RelA → alarmonų sintezė → slopinama tRNR ir rRNR sintezė prisijungdami prie RNR polimerazės bei stabdomas ląstelės dalijimąsis

alarmonų prisijungimui prei RNR polimerazės reikia DksA (teisingai pozicionuoja prie aktyviojo centro)

SpoT baltymas sintetina, bet dažniau degraduoja (p)ppGpp

!Bakterijose!

globali kontrolė

reguliuojamas atsakas į aukštą temperatūrą.

išsilankščiusius baltymus atpažįsta proteazės, kurios juos degraduoja.

karščio šoko atsakas (heat shock)

ląstelės, pasiekusios temperatūrinius maksimumus indukoja baltymų sintezę (heat shock proteins), tai gali sukelti daug UV ar didelės cheminių medžiagų koncentracijos.

1. Hsp70 - DnaK - apsaugo naujus baltymus

2. Hsp60 - GroEL - molekulinis šaperonas (padeda teisingai susilanktyti netaisyklingiems baltymams)

3. Hsp10 - GroES - šaperonas

   visi yra koncervatyvūs

4. RpoH - (sigma32) - normalioje ląstelėje yra labai mažai, tačiau kai patiriamas karščio šokas, tada DnaK koncentracija mažėja ir daugėja RpoH (jis skatina Hsp transkripciją)

5. RpoE - (sigma24) -

virionas

visa viruso dalelė, yra metaboliškai inertinė struktūra

kapsidė

baltyminis vienetas, kuris apgaubia viriono nukleorūgštis, sudaryta iš kapsomerų

T4 bakteriofagas

kompleksinis virusas, kurio uodegą sudaro daugiau nei 20 skirtingų baltymų

virusų koduojami baltymai

lizocimas, atvirkštinė transkriptazė, nuo RNR priklausoma RNR polimerazė, neuraminidazė (paviršiaus baltymas skeliantis glikozidinius ryšius)

virusų kiekybinė analizė

negyvųjų kolonijų metodas (plasque assay) - ant agarizuotos mitybinės terpės užpilama agaro, bakterijų ir virusų mišinys ir spebima gautas negatyvias kolonijas

viroidai

transkripciniai parazitai, infekcinės RNR molekulės (kaip virusai be kapsidės), turi stabilią ekstraląstelinę formą („nuoga“ RNR, vg RNR kovelentiškai cirkuliarizuota), infekuoja tik augalus.

Į augalus patenka per mažus plyšeliu ,padarytus vabzdžių ar mechaninio poveikio ir viduje juda per plazmodezmas.

viroidų infekcijos mechanizmas

replikacija vyksta branduolyje arba chloroplaste, sentezę vykdo viena iš augalo RNR polimerazių; po sintezės gaunama multimerinė RNR molekulė, kuri dėl savo riboziminio aktyvumo skelia save į daug virionų

virionų replikacija

3 svarbiausi fermentai:

1. RNR polimerazė

2. RNazė

3. RNR/DNR ligazė

virusoidai

į viroudus panašios satelinitės RNR (satRNR). reikalingas pagalvinis virusas

prionai

infekcinės, užkrečiamos dalelės (baltymai) ir sukelia gyvūnų ligas.

bendrai - transmisinė spongiforminė encefalopatija.

Priono baltymas PrnP yra labai panašus į RrTc, randamą smegenyse. priono baltymas turi mažiau alfa spiralių ir daugiau beta struktūrų

prionų paplitimas

[URE3] - Ure2 baltymo proninė forma, dalyvauja azoto katabolinėje represijoje mielių lątselėse

[PSI+] - Sup35 baltymo proninė forma, yra transliacijos terminacijos faktoriaus subvienetes

taksonomijos šakos

klasifikacija - mikrooganizmų suskirstymas į grupes pagal jų panašumą

nomenklatūra - klasifikuojant suskirtytų grupių įvardijimas

identifikacija - procesas, kurio metu nustatoma, ar organizmas priklauso vienai iš klasifikacijos metu gautų grupių

polifazinė klasifikacija

fenotipinė klasifikacija - skirstoma pagal fenotipą

filogenetinė klasifikacija - nustatoma analizuojant konservatyvių (retai kintančių) genų sekų skirtumus

genotipinė klasifikacija - pagal genotipą

taksonominiai vienetai

domenas → tipas → klasė → eilė → šeima → gentis → rūšis

biovaras

kamienų grupė, pasižyminti bendromis fiziologinėmis ir biocheminėmis savybėmis

morfovaras

kamienų grupė, nuo kitų besiskirianti morfologinėmis savybėmis

serovaras

kamienų grupė išsiskirianti savo antigeninėmis savybėmis

filogenetiniai medžiai

neįšaknydintas medis - neorientuotas medis paroto tik ryšius tarp mazgų

įšaknydintas medis - orientuotas medis, kuris rodo evoliucijos kryptį

metodai, su kuriais galima tirti filogenetinius medžius

• FISH (fluorescent in situ hybridization) - filogenetiniai zondai - stebima fluoresuojančių pasirinktų vgDNR fragmentai

• ribotipavimas - rDNR sekomis paremtas, gaunami DNR pirštų atspaudai - ribotipas

riebalų rūgščių metilo esteriai (RRME) (fatty acid methyl esthers)

fenotipinei analizei dažniausiai naudojamas metodas, kurio metu tiriami skirtumai tarp bakterijų riebalų rūgščių kompozicija tarp skirtingų rūšių (grandinės ilgis, dvigubieji ryšiai, žiedai, šakotumas, hidroksi grupės)

genotipinė analizė

lyginamos DNR sekos, jų G+C santykis….

DNR-DNR hibridizacija - dujungiami skirtingų organizmų DNR fragmentai ir pagal procentrus kiek hibridizavosi galima pasakyti ar tai ta pati rūšis ar ne (jei >70% tai ta pati rūšis, jei tarp 70%ir 25%, tai ta pati gentis, bet kita rūšis, o jei <25%, tai yra skirtingos gentys)

šią analizę darome tik jei rūšių 16S rDNR panašumas (sekmenuojant) mažesnis nei 97%

DNR profiliavimas

ribotipavimas

pasikartojantis ekstrageninis palindrominis PGR - pep-PGR - tiriami pasikartojantys elementai REP (rep-PCR)

pagausinto fragmento ilgio polimorfizmas - PFIP - (daroma AFLP) naudojant RE sukarpoma ir žiūrima frakcionuojant ir vizualizuojant

generacijos laikas

laikas, reikalingas pilnam ląstelės pasidalijimui (ląstelės elongacija, septos formavimas ir atsiskyrimas)

Fts (filamentous temperature sensitive) baltymai

pagrindiniai baltymai dalyvaujantys mikrooganizmų dalijimąsi.

FtsZ randami visuose prokariotuose, panašūs į tubuliną, formuoja divisomą

divisoma

susiaro kai

1. FtsZ baltymai suformuoja žiedą aplink ląstelės centrą (z-ring formation at the division site)

2. FtsA - inkaruoja FtsZ žiedą, įjungia FtsI ir FtsK ATPazinius aktyvumus

3. ZipA - inkarinis baltymas, kuris stabilizuoja FtsZ žiedą prie citoplazminės membranos

4. FtsI - peptidoglikano sintezės baltymas

5. FtsK - chromosomų atskyrimas ir paskirstymas

kaip ląstelė randa savo centrą dalijantis

padeda Min baltymai:

1. MinC - stabdo FtsZ žiedo formąvimąsi

2. MinD - formuoja spiralinę struktūrą prie citoplazminės membranos vidinės pusės ir migruoja nuo vieno ląstelės poliaus prie kito

3. MinE - juda nuo vieno poliaus iki kito ardydamas MinCD kompleksus

   The oscillatory behavior of the Min proteins creates a concentration gradient across the cell, with higher concentrations at the poles and lower concentrations at the center. This gradient helps the cell "sense" where the center is by ensuring that the Z-ring forms at the region of lowest Min protein concentration, which corresponds to the cell midpoint.

Par baltymai

atsakingi už chromosomų ir plazmidžių atskyrimą ląstelės dalijimosi metu

MreB baltymas

lemia ląstelės formą pritraukdamas kitus baltymus į kompleksus, kurie atsakingi už ląstelės komponentų ir citoplazminės membranos sintezę

kokia turėto būti pradinė ląstelių forma

kokinė, nes jos neturi MreB geno

vibrio formos ląstelė

nepilna spiralė (užlinkimas), atsiranda dėl krescentino (MreB fmunkcinis analogas)

ląstelės ciklą valdantys baltymai (caulobacter crescentus)

GcrA - transkripcijos reguliatorius (G2 fazė) - atsakingas už DNR replikacijos eigą, ląstelės dalijimąsi ir kotelio formavimąsi (storas žiuželis)

CtsA - transkripcijos reguliatorius (G1 fazė) - žiuželio ir kitų laisvai plaukiojančios ląstelės komporentų sintezė, blokuoja DNR replikaciją

DnaA - replikacijos ir transkriocijos reguliatorius (S fazės galas) atsiranda tik kai sumažėja CtrA

Sintetinės antimikrobinės medžiagos

augimo faktorių analogai:

1. sulfanilamidiniai preparatai - NR pirmtakas, stabdo folio r. sintezę

2. izoniazidas - siauro veikimo sprektro, stabdo mikolinių r. sintezę

3. NR bazių (U, T, 5-fluorU, 5-brom-U) analogai - prieš virusus ir grybus

natūralios antimikrobinės medžiagos

antibiotikai - stabdo baltymų sintezę prisijungdami prie ribosomos

1. beta-laktaminiai antibiotikai

2. antibiotikai iš prokariotų - aminoglikozidai, daptomicinas, tetraciklinas

adapcijos

1. koncervatyvios - elgsenos pokyčiai - latentinė būsena, konformacijos pokyčiai

2. progresyvios - genetiniai pokyčiai - reguliaciniai pokyčiai

prisitaikymas prie žemos temperatūros

prichofilų (15 laipns.) baltymuose yra daugiau alfa spiralių ir mažiau beta struktūrų, lyginant su mezofilinių (39 laisn) mikrooganizmų

daugiau polinių ir mažiau hidrofobinių aminor.

daugiau ryšių tarp baltymo domenų

mažiau joninių ir vandenilinių ryšių

citplazminė membrana turi daugiau nesočiųjų r.

krioprotektantai (apsaugo nuo ledo kristalų formavimosi)

kodėl mikrooganizmai negali egzistuoti aukštesnėje nei 150 laisnių t

nes tokioje temperatūroje suskyla ATP molekulė

prisitaikymas prie aukštos temperatūros

termofilai ir hipertermofilai turi daugiau sočiųjų riebalų rūgščių, mažiau ryšių tarp aminor. yra hidrofobiškesnės.

hipertermofilai turi atvirkštinę DNR girazę, kuri superspiralizuoja teigiamai, apsaugodama nuo savaiminio išsilankstymo ir aukštos temperatūros

daugiau GC, stipriai baziniai histonai

alkalofilai

auga dideniame už pH8, dažnai kartu yra ir halofikai (didelė druskų koncentracija)

protonivarai naudoja Na+, vietoj H+ (išskyrus ATP sintezei)

osmosinis efektas

kserofilai - auga kur mažas vandens aktyvumas (daug druskos ar angliavandenių)

osmofilai - auga kur daug ištirpusių medžiagų (didelis aomosinis slėgis)

norint padidinti citoplazmoje ištirpusių medžiagų kiekį, ląstelė eksportuoja vandenį arba pats sintetina medžiagas (aminorūkštis, sacharozę, manitolį, gliukozę, KCl)

oksidatoriai

superoksido anijonas ir hidroksilo radikalas - oksiduoja beveik visas ląstelės struktūras

aplinkos mikrobiologijos tiriamos sritys

1. aplinkos veiksniai - mitybinės medžiagos, pH, temperatūra, oksidacinis-redukcinis potencialas, mikrobiniai veiksniai

2. biodegradacija

3. mikrooganizmai

4. medžiagų stuktūra ir savybės

kodėl tam tikri junginiai negali būti metabolizuojami?

neveikia fermentų indukuojamas mechanizmas (nėra degradacijos)

junginys negali būti transportuojamas į ląstelės vidų

…

metabolizmas

1. katabolizmas - reakcijų srautas, kai kaupiama energija yra paverčiama į ATP

2. anabolizmas - reakcijos, kurių metu yra panaudojama ATP (skaidant makromolekules į mažesnes molekules)

didžiaenerginiai junginiai

fosfoenolpiruvatas, ATP, gliukozės 6-fosfatas, acetil-KoA, acetil fosfatas

sintrofija

kai vienas mikrooganizmas metabolizuoja kito mikrooganizmo išskirtus metabolizmo produktus

simbiosoma

mutualistiniai santykai tarp ankštinių augalų ir gumbelinių bakterijų

svarbūs Nod genai