Co to jest plazmid?
Jest to element dziedziczenia pozachromosomalnego. Może mieć kształt kolistej cząsteczki lub postać superzwiniętą. Forma pośrednia to forma zrelaksowana. Może być koniugacyjny i niekoniugacyjny. Posiada sekwencję ori, która umożliwia dziedziczenie pozachromosomalne.
Co to jest plazmid F?
Od Fertility - płodność. Jest to plazmid koniugacyjny, który zawiera geny (tra) warunkujące zdolność do koniugacji. Komórka zawierająca plazmid F, nosi nazwę komórki płodnej (męskiej) F+. Komórka biorcy nie posiada plazmidu F (komórka żeńska F-). Geny tra kodują m.in. białko F-pilusów.
Co to jest F - pilus?
Jest to nitkowata struktura białkowa, która łączy się z powierzchnią komórki F- wytwarzając w ten sposób parę koniugacyjną. Niemożliwe jest połączenie dwóch komórek F+ z powodu zjawiska tzw. wykluczania powierzchniowego, które jest warunkowane przez dwa białka kodowane w regionie tra umiejscowione w błonie zewnętrznej komórek F+.
Co to jest episom?
Jest to plazmid, który ma zdolność do wbudowywania się do chromosomu i ulegania wraz z nim replikacji.
Co to jest Hfr?
High frequency replication- wysoka częstość replikacji. Jest to szczep posiadający plazmid F wbudowany do chromosomu. Taki plazmid ma wciąż zdolność do pośredniczenia w tworzeniu par koniugacyjnych i inicjowania koniugacyjnej replikacji DNA w punkcie oriT. Taki chromosom i plazmid tworzą jeden ogromny plazmid F i ten jednoniciowy DNA nie może recyrkularyzować odtwarzając plazmid lub drugi chromosom. Jednak w procesie homologicznej rekombinacji może ulec wbudowaniu do chromosomu biorcy, przez co geny dawcy będą na trwałe przekazane biorcy. Szczepy Hfr są stosowane do mapowania chromosomu metodami genetycznymi (na podstawie czasu wejścia genu do komórki)
Co to jest plazmid F' ?
Jest to plazmid, który wyciął się z chromosomu w procesie będącym odwrotnością integracji. Sporadycznie występuje błąd, w wyniku którego w plazmidzie pozostaje przylegający do niego fragment chromosomu. Takie plazmidy mogą być wykorzystywane do wprowadzania do komórki biorcy określonych genów chromosomowych.
Co powstanie w wyniku połączenia komórki F+ i F-?
Dwie komórki F+.
Jakie są funkcje plazmidu F?
Koduje określone funkcje, np.:
oporność na antybiotyki
synteza pili
nowotwory u roślin
wiązanie azotu
synteza toksyn p/insektom
synteza antybiotyków
Który koniec DNA „idzie” do komórki?
Koniec 5'. Koniec 3' inicjuje replikację nici DNA.
Jaki model replikacji występuje w komórce dawcy?
Model σ (sigma), czyli model toczącego się koła.
W jaki sposób możemy poznać kolejność genów?
Zatrzymując proces koniugacji w dowolnym momencie, możemy sprawdzić, który gen przeszedł po jakim czasie do komórki biorcy.
Skąd wiemy, że mapa genów jest kolista?
Jeżeli w danym plazmidzie znajduje się kilka fragmentów F, proces koniugacji zaczyna się od innej cechy i na innej kończy, ale kolejność ich pozostaje ta sama.
Co było potrzebne, aby czynnik F przeszedł w czynnik F'?
Przejściowe zintegrowanie go z chromosomem bakterii.
Co to są łysinki fagowe?
Są to przejrzyste obszary po zlizowanych komórkach bakteryjnych na tle jednolitej murawy bakterii. Są one podstawą do szacowania liczby bakteriofagów w zawiesinie badanej.
W jaki sposób można liczyć bakteriofagi?
Do zawiesiny fagów (rozcieńczonej) dodaje się zawiesinę bakterii i miesza. Po krótkim czasie potrzebnym na adsorpcję faga na komórkach, dodaje się miękkiego agaru (0,5%) i wylewa się powstałą mieszaninę na powierzchnię płytki agarowej. W wyniku infekcji komórki bakteryjnej następuje jej liza i uwolnienie dużej liczby fagów. Atakują one sąsiadujące komórki bakteryjne, ale nie przedostają się dalej, gdyż mieszanina jest unieruchomiona w agarze. Niezainfekowane komórki kontynuują podziały, tworząc murawę. Po kilkunastogodzinnej inkubacji pierwotne centrum infekcji bakterii przez faga jest widoczne jako przejrzysty obszar - łysinka fagowa. Liczba płytek po uwzględnieniu współczynnika rozcieńczenia wskazuje liczbę infekcyjnych fagów w oryginalnej próbce (jest to liczba jednostek tworzących łysinki - plaque-forming units - pfu)
Na czym polega cykl lityczny?
Bakteriofag wstrzykuje swój DNA do komórki bakterii, następuje powielenie DNA wirusa i liza komórki. Jest to cykl bakteriofagów zjadliwych.
Na czym polega cykl lizogenny?
Po wstrzyknięciu DNA do komórki bakterii, ulega on wbudowaniu do genomu gospodarza. DNA egzystuje w nim jako profag. Takie bakteriofagi mogą przebywać w komórce przez wiele pokoleń, ale mogą też „uzjadliwić się” nagle i spowodować lizę komórki.
Który DNA jest dłuższy: liniowy czy kolisty?
Liniowy jest dłuższy o 12 nukleotydów.
Kiedy następuje zmiana DNA z liniowego na kolisty?
Po wstrzyknięciu DNA do komórki bakteryjnej zamyka się ono w formę kolistą. W fagu było w formie liniowej.
Co to są „lepkie końce”?
Są to jednoniciowe zakończenia dwuniciowego DNA, komplementarne do siebie. Umożliwiają zamknięcie cząsteczki w formę kolistą.
Który fragment DNA bakteriofaga odpowiada za integrację z DNA gospodarza?
Fragment att.
Jak nazywa się enzym biorący udział w wbudowywaniu się DNA faga do DNA bakterii?
Integraza.
Jak nazywa się enzym wycinający DNA faga z DNA komórki?
EXCISIONASA???
Co jest impulsem do wycinania DNA faga z DNA bakterii?
Światło UV.
Jakie mechanizmy odpowiadają za wycinanie DNA faga z DNA bakterii? Co to jest transdukcja?
Mechanizmy SOS. Mogą one zadziałać niedokładnie. Wówczas część genomu faga pozostanie w chromosomie bakterii, a część DNA bakterii (sąsiadująca z genomem faga) zostanie przeniesiona do genomu faga. Taki wirus po zainfekowaniu kolejnej komórki przeniesie do jej chromosomu obce geny. Komórka nabędzie wówczas nową cechę, np.:
a) bakteriofagi Vi atakują Salmonella thyphi i przekazują jej informację o modyfikacji cukru Vi.
Jakie są sposoby przenoszenia materiału genetycznego między komórkami bakteryjnymi?
a) transdukcja bakteriofag
b) transformacja DNA
c) koniugacja bakteria
d) transpozycja
Na czym polega konwersja lizogenna?
Polega na nabyciu nowej cechy na drodze lizogenizacji (wbudowanie się DNA wirusa do DNA bakterii i przebywanie tam)
Co to jest lizogen?
Przykłady konwersji lizogennej:
a) synteza toksyny botulinowej
b) synteza toksyny C.diphteriae
c) synteza toksyny erytrogennej
d) synteza toksyny (choleragenu) przez Vibrio cholerae po otrzymaniu genu tox od bakteriofaga
Na czym polega transpozycja?
Doświadczenie z kukurydzą. Jest to zjawisko przenoszenia fragmentów genomu z jednego miejsca (np. plazmidu) w inne (np. do chromosomu). Transpozon składa się z genu i dwóch sekwencji insercyjnych zakończonych fragmentami „odwróconymi” - miejsce to jest rozpoznawane przez enzymy transkrypcyjne.
Jakie są metody identyfikacji bakterii?
a) analiza numeryczna
b) oznaczanie % zawartości par cytozyna - guanina
c) hybrydyzacja
d) analiza sekwencji signature
Co to są sekwencje signature?
Różnica w DNA może być miarą odległości ewolucyjnej 2 organizmów pochodzących z jednego organizmu. Fragmenty rRNA charakterystyczne dla danego organizmu to sekwencje SIGNATURE. rRNA jest składnikiem aparatu syntezy białek, jest więc bardzo istotny dla komórki. Dlatego jest chroniony przed częstymi zmianami - wolno ewoluuje.
Nukleotydy jakiej wielkości są najkorzystniejsze do określania odległości ewolucyjnej między organizmami?
5s - za krótki
23s - za długi, trudno nim manipulować
Najlepszy u Prokariota - 16s (1500 nukeotydów). U Eukariota - 18s.
Które fragmenty DNA pozwalają na odróżnianie bliżej spokrewnionych organizmów?
Są to fragmenty pomiędzy sekwencjami SIGNATURE. Nie są one silnie konserwowane - zachodzą w nich zmiany. Na ich podstawie można rozróżnić rodzaje bakterii.
Wymień czynniki chorobotwórcze bakterii
a) możliwość oddziaływania z receptorem na powierzchni komórki
b) czynniki adhezyjne
- śluz
c) czynniki umożliwiające rozprzestrzenianie w organizmie (kolonizacja)
- rzęski
- otoczki
- enzymy (fibrynolizyna, hialuronidaza, koagulaza)
- fimbrie
- glikokaliks, tworzący dodatkową osłonę komórki
d) toksyny
- endotoksyny
- egzotoksyny
Dlaczego dziecko po urodzeniu jest odporne na Streptococcus?
Ponieważ nie ma receptorów, które mogłyby rozpoznać bakterie. Receptory te pojawiają się dopiero po kilku dniach. Podobnie człowiek nie jest wrażliwy na wirusy występujące u psa.
Podaj przykłady bakterii, które atakują różne miejsca organizmu, w zależności od szczepu.
Haemophilus influenzae - mogą atakować drogi oddechowe lub oko
Streptococcus pyogenes - mogą atakować nos/gardło lub skórę
Co umożliwia E.coli i Str.mutans adhezję? W jakich miejscach?
Śluz. Str.mutans - do zębów, E.coli w jelicie.
Co to jest endocytoza?
Bakterie przenoszą się do nabłonka, wnikają do środka, uszkadzają błonę podstawną i przedostają się do krwiobiegu.
Czym różni się szczep inwazyjny od nieinwazyjnego?
Szczep inwazyjny może wnikać do krwiobiegu, a nieinwazyjny może wytwarzać toksyny.
Przykłady bakterii rozprzestrzeniających się drogą egzocytozy:
Neisseria gonorrhoeae i Salmonella sp.
Mechanizmy obronne bakterii:
Riketsja - może żyć tylko wewnątrz komórek - jest chroniona przed działaniem układu immunologicznego i antybiotyków. Może uciec z fagosomu przed strawieniem przez lizozym.
S. ureus - wytwarza koagulazę - tworzenie skrzepów - komórki ukł. immuno. nie mogą go atakować, wytwarzają leukocydynę, która zabija fagocyty
M.tuberculosis - zmienia powierzchnię fagosomu tak, że lizosom nie może się z nim połączyć.
Y.pestis - może się namnażać wewnątrz fagolizosomu - unika strawienia przez enzymy
Str.pneumoniae - chroni się otoczką.
Jak sprawdzamy, czy w leku pozajelitowym nie ma endotoksyn (pirogennych)?
a) test LAL - do lizatu amebocytów skrzypłocza dodajemy badanej substancji. Jeśli występują w niej pirogeny, następuje żelifikacja, precypitacja lub zmętnienie.
b) test na królikach - lek podawany jest do żyły brzeżnej królika, następnie mierzy się temperaturę co 30 min.
Co to jest anatoksyna?
Jest to inaktywowana toksyna bakteryjna.
Podaj 5 przykładów bakterii chorobotwórczych dla zdrowego człowieka
a) Yersinia pestis
b) Clostridium botulinum
c) Treponema pallium
d) Vibrio cholerae
e) Bacillus anthracis
Podaj 5 przykładów bakterii oportunistycznych:
a) Staphyococcus aureus
b) Escherichia coli
c) Clostridium tetani
d) Serratia marcescens
e) Streptococcus pneumoniae
Podaj przykłady bakterii chorobotwórczych w szczególnych przypadkach (rany):
a) Staphylococcus epidermidis
b) Enterobacter aerogenes
Rodzaje toksyn E.coli
ETEC - bakterie są poza nabłonkiem, kiepska adhezja, wydziela toksynę, która przechodzi do nabłonka → szczep nieinwazyjny
EHEC - niszczy kosmki nabłonka jelitowego, białko intimina uszkadza komórki → toksyna Shiga → szczep inwazyjny, wyspa patogenności
EAEC - enteroagregacyjne, wytwarza pęczek rzęsek, które oddziaływają z nabłonkiem
EPEC - też „siada” na siodełku z intiminy, ale nie wytwarza toksyn → szczep nieinwazyjny
EPEC - w chromosomie tej bakterii jest gen EAE → koduje intiminę, fragment DNA, który koduje cechy patogenne
Co to jest wyspa patogenności?
Jest to fragment DNA, który koduje cechy patogenne, także w plazmidzie (np. rzęski)
Jak można sprawdzić, czy szczep jest enteropatogenny?
Należy wprowadzić sondę komplementarną do EAE - fragment plazmidu wykrywa się szczep patogenny
Jak działa toksyna Corynebacterium diphteriae?
Działa ona na biosyntezę białka. Składa się z 2 komponentów: podjednostka B umożliwia przyczepianie się do receptora, podjednostka A - wnika do środka i poprzez rybozylację wpływa na EF - 2.
Jak działa toksyna Bortadella pertussis?
Receptor łączy się z ligandem - tworzy się gangliozyd. Białko G (II-rzędowy przekaźnik) przekazuje sygnał. Ulega inaktywacji (podjednostka α związana jest z GDP).
Jak działa toksyna Vibrio cholerae?
Składa się z 2 podjednostek. Podjednostka B (pentamer) wiąże się z receptorem. Podjednostka A wchodzi do komórki, powoduje wzrost stężenia cAMP i wychodzenie wody, Na+, K+, Ca2+, CO32- do światła jelita → biegunka. Podwiązywanie jelita…
Co to jest choleragen?
Jest to silne odwodnienie organizmu - trzeba podawać duże ilości lekko osolonej wody® Kał zawiera białe grudki jak ryż.
Z czego składa się wirus zwierzęcy?
kwas nukleinowy
osłonka białkowa lub lipidowo - białkowa
białka na powierzchni (ewentualnie)
widoczne są tylko w mikroskopie!!
Jak zbudowany jest wirus grypy?
otoczka lipidowo - białkowa
2 rodzaje białek sterczące na powierzchni
8 segmentów RNA
Czy wirusy mogą mieć 2 różne kwasy nukleinowe naraz?
Oczywiście, że nie. Mogą mieć tylko RNA bądź tylko DNA. Przecież to verelogiczne!
Jak dzielimy wirusy pod względem materiału genetycznego?
a) posiadające DNA
- jednoniciowe (ss)
- dwuniciowe (ds)
b) posiadające RNA
- jednoniciowe (ss)
- dwuniciowe (ds)
Co to jest Hepodnaviride i Picornaviride?
Picornaviride - mały wirus z RNA
Hepodnaviride - DNA- wirus wątroby
Co oznacza symbol + i - przy nazwie wirusa?
Oznacza on rodzaj replikacji DNA:
”+” - nić jest matrycą do syntezy białka
”-” - najpierw należy zsyntetyzować nić „+”, która będzie matrycą, a później dorobić nić „ - ”
Jak wygląda materiał genetyczny wirusa grypy???
Do jakiej grupy wirusów należy wirus grypy?
Do adenowirusów - posiada dwuniciowe DNA.
Za jakie infekcje odpowiadają adenowirusy?
Za infekcje dróg oddechowych.
Jaki kwas nukleinowy zawiera wirus grypy?
8 segmentów sRNA
Jaki jest kształt cząstki wirusa grypy?
Zmienny, helikalny.
Co to jest hemaglutynina?
Jest to białko (trimer), powodujący hemaglutynację. Potrzebny jest w procesie zarażenia. Wiąże się z receptorami komórkowymi.
Co to jest neuramidaza?
Jest to białko (tetrametr) potrzebne do uwalniania wirusa.
Co wpływa na właściwości antygenowe wirusa grypy?
Hemaglutynina (H) i neuramidaza (N)
Jakie są grupy wirusów grypy?
A - najgroźniejsza
B - groźna
C - niegroźna dla człowieka
Które typy antygenów są groźne dla człowieka?
H1, H2, H3 oraz N1 i N2
Jakie rodzaje białka występują w poszczególnych grupach wirusa grypy?
grupa A - 13 typów H oraz 9 typów N
grupa B - H i N. Nie podaje się liczb.
Co to jest skok antygenowy?
Inaczej: reasortacja. Jest to zjawisko zmienności antygenowej wirusa grypy. Polega na zmianie jednego bądź kilku fragmentów jednoniciowego RNA wirusa. Dochodzi do niej w wyniku zakażenia komórki jednocześnie przez dwa różne wirusy. Powstały wirus jest odrębny antygenowo. Zmiany zachodzą w cząstkach H i N wirusa A. Wywołuje on grypę i u ludzi, i u zwierząt. Często organizmem pośredniczącym w przekazywaniu nowych szczepów wirusa jest świnia, która jest wrażliwa zarówno na wirusa ludzkiego, jak i ptasiego. Zmienione wirusy często są przyczyną epidemii i pandemii, gdyż organizm nie ma wytworzonej przeciwko nim odporności.
Co to jest przesunięcie antygenowe?
Są to spontaniczne, punktowe mutacje występujące w przebiegu replikacji wirusów grypy - najistotniejsze są zmiany antygenowe glikoprotein (H i N).
Powstają nowe warianty wirusa, przeciwko którym organizm nie ma wytworzonej uprzednio odporności. Konieczna jest coroczna zmiana składu szczepionek.
Skąd wiadomo, jaki był podtyp w 1918 roku?
Bo ludzie, którzy przeżyli tę grypę mieli odpowiednie immunoglouiny. Przebieg pandemii II (H3N2) był łagodniejszy niż pandemii I (H2N2)
Co ile lat średnio wybuchają epidemie?
Co 10 lat.
Co ile lat przebieg grypy się nasila?
Co 4 lata - wirus jest już dość mocno zmieniony, a pamięć organizmu słaba.
Co stanie się, gdy świnia zarazi się od człowieka wirusem grypy?
Powstanie całkowicie nowy wirus - skokowa zmiana genotypu. 8 segmentów ludzkich + 8 segmentów świni → kombinacje. Zmianie ulega segment 4 i 6 albo 4 lub 6.
Dlaczego ptasia grypa (H5N1) nie wywołuje poważnej pandemii?
Bo nie jest przenoszona drogą kropelkową z człowieka na człowieka. Należy mieć kontakt z zakażonym mięsem dzikiego ptactwa lub drobiu.
Jakie leki stosuje się w profilaktyce i leczeniu grypy?
a) Amantadyna - blokuje proces odpłaszczania wirusa (uwalniania materiału genetycznego) poprzez blokowanie kanałów jonowych, które miały na celu obniżenie pH wewnątrz komórki. Działa tylko na wirusa A. Działania uboczne podobne do amfetaminy.
b) Rymantadyna - amantadyna, która posiada dodatkowo grupę metylową
c) Zanamivir - działa na wirusa A i B. Jest inhibitorem neuramidazy. Przez to uniemożliwia jej odcinanie receptora, który związał wirusa na swojej powierzchni. Uniemożliwia jej również rozbijanie agregatów wirusa. W skrócie: łączy się z centrum aktywnym neuramidazy zapobiegając pączkowaniu wirusa. Działania uboczne słabsze niż w przypadku amantadyny.
d) Oseltamivir - jw.
Wady i zalety leków przeciw grypie.
”+” szybkie efekty, nawet w ciągu 1 godz.
”+” można podawać w ramach profilaktyki
”-” amantadyna może spowodować uodpornienie poprzez zmianę białka M2 - po 5 dniach. Nie potrafi ono wówczas wiązać amantadyny.
Podział retrowirusów.
a) onkovirinae, np. HTRV - wirus wywołujący białaczkę
b) lenitivirinae, np. HIV - jego rozwój jest powolny, podstępny
Cechy retrowirusów:
a) zawierają odwrotną transkryptazę
b) zawierają RNA - 2 cząsteczki jednoniciowe
c) końce LTR
d) wirus HIV jest bardzo płodny - 10 mld cząsteczek na dobę
e) wirus HIV ma kształt dzbanka
Jakie geny zawierają retrowirusy?
a) rev
b) tat
c) vif
d) nef
e) gag
f) pol
g) env
h) onk - posiada go retrowirus wywołujący nowotwory (obok gag, pol i env)
Jakiego antygenu poszukujemy, gdy chcemy sprawdzić, czy ktoś jest nosicielem wirusa HIV?
p24
Po co potrzebne są proteazy?
Gdy geny gag i pol są produkowane razem, należy je przeciąć przy pomocy proteaz.
W którym roku wykryto wirusa HIV, a w którym HTLV?
HIV - 1981
HTLV - 1978 (I odkryty wirus powodujący białaczkę, z komórkami typu V)
Na co umierali ludzie zarażeni wirusem HIV?
Np. na zapalenie płuc wywołane przez Pneumocystic carini.
Co to jest LTR?
Long Terminal Repeat - długie końcowe powtórzenia znajdujące się na końcach genomowego DNA. Występują w nich czynniki regulacji transkrypcji wirusowego mRNA
Jak przebiega zakażenie wirusem HIV?
Zaczyna się podobnie jak grypa, powraca co jakiś czas. Atakuje komórkę, wchodzi do środka. Zainfekowana komórka produkuje białka i RNA wirusa. Pączkowanie z powierzchni komórki - makrofag atakuje powstałe wirusy. Rozkłada je i pokazuje limfocytowi Th w kompleksie z MHC II. Th wydziela cytokiny.…………………
Komórki zaatakowane zawierają receptor CD4, do którego przyłącza się białko gp120 - atak na limfocyty pomocnicze, które pełnią podstawowe funkcje w układzie immunologicznym.
Jak można walczyć z AIDS?
a) rozpuszczanie CD4
b) hamowanie odwrotnej transkryptazy - analogi nukleotydów
c) hamowanie integrafy
d) hamowanie transkrypcji przez hamowanie genów regulatorowych
e) hamowanie proteaz
f) zablokowanie białka gp120, przez które wirus łączy się z receptorem CD4.
Leki wykorzystywane w walce z AIDS.
a) inhibitory proteaz: sakcoinadir, indinadir i ritonadir
b) analogi nukleotydów: AZT, Ribavirina, Idoxuridina
Dlaczego 1% białej populacji nigdy nie zachoruje na AIDS?
Ponieważ ich komórki zawierające CD4 nie posiadają receptora CCR5 nie są atakowane przez wirusa.
Jaki jest związek między chemokinami a infekcją HIV?
Chemokiny działają w trakcie stanu zapalnego - przyłączają się do receptora CCR5, blokując go i hamując infekcję wirusa.
Potencjalne punkty działania leków przeciwwirusowych:
a) związanie z wolną cząsteczką wirusa
b) interferencje z adsorpcją, np. rozpuszczalne CD4 w przypadku infekcji HIV
c) hamowanie procesu odpłaszczenia wirusa i uwolnienia kw. nukleinowego
d) hamowanie transkrypcji i replikacji wirusowego kw. nukleinowego
Co to jest acyklovir i jak on działa?
Jest to lek na opryszczkę. Mało toksyczny. Musi być przeprowadzony w trójfosforan. Dokonuje tego kinaza wirusowa. Tylko ona akceptuje acyklovir - kinaza ludzka nie. Dodanie II i IV grupy fosforanowej przez enzymy komórkowe. Hamuje wirusową polimerazę DNA. Może pojawić się oporność - mutacja, w wyniku której nie zajdzie fosforylacja - nie powstanie forma aktywna.
Działanie p/wirusowe interferonu.
Idealny lek p/wirusowy. Otrzymywany jest na drodze rekombinacji
Hamują transkrypcję kwasów nukleinowych wirusa, translację białek wirusowych, angiogenezę, dziala antyproliferacyjnie i immunostymulacyjnie. Ma wiele skutków ubocznych.
Jaki lek stosujemy przeciwko syfilizmowi?
I lek - Prontozin.
Co to jest indeks terapeutyczny?
Stosunek najmniejszej dawki która jest toksyczna do najmniejszej dawki która wywołuje efekt terapeutyczny.
Historia penicyliny:
Aleksander Fleming zajmował się odpornością gospodarza na pasożyta. Zauważył, że obecność pleśni powoduje lizę bakterii - szczep Penicillium notatum. Penicillium chryzogenum zawiera b.dużo kwasu penicylinowego. Produkt naturalny - penicylina benzylowa. Pojawiła się oporność. Lek bardzo wrażliwy na β-laktamazę. W 1957 roku wyprodukowano sztuczną penicylinę.
Penicylina cechuje się b.niską toksycznością, gdyż struktura, na którą działa (PG) nie występuje w organizmie człowieka.
Nowe formy penicyliny:
- fenoksymetylopenicylina (penicylina V) - oporna na działanie kwasów (m.in. żołądkowego)
- ampicylina - szerokie spektrum, odporna na kwas
- metycylina - odporna na działanie penicylinaz
- oksacylina - odporna na działanie kwasów i penicylinaz.
Z jakich szczepów bakterii można wyizolować antybiotyki?
Bacillus - tyrotrycyna
Streptomyces
Cefalosporin
Fusidum
Dlaczego antybiotyki β-laktamowe są mało toksyczne?
Ponieważ działają na strukturę, która występuje tylko u bakterii (peptydoglikan)
Jakie wyróżniamy grupy antybiotyków β-laktamowych?
a) penicyliny
b) cefalosporyny
c) monobaktamy
d) trójbaktamy
e) karbapenemy
f) penicyliny z inhibitorami β-laktamazy
g) cefamycyny
Jaka była kolejność syntezy penicylin?
a) penicylina benzylowa była rozkładana przez kwasy żołądkowe → uzyskano penicylinę odporną na te kwasy - penicylina V (fenoksymetylopenicylina)
b) odkryto ampicylinę → szerokie spektrum działania
c) uzyskano metycylinę odporną na penicylinazy (leczenie gronkowców)
d) uzyskano oksacylinę odporną na penicylinazy i kwasy.
Co to jest walinomycyna?
Jest to antybiotyk będący przykładem jonoforu. Jest zbudowany z 12-członowego pierścienia zawierającego walinę. Struktura ta umożliwia wiązanie jonu K+ w jego centrum. Ułatwia to transport tego kationu przez błony. Charakteryzuje się litofilnością - łatwe przechodzenie przez błony. Zatem dodatek walinomycyny do zawiesiny bakterii powoduje utratę przez nie jonów potasowych.
Jaki jest mechanizm oporności na metycylinę?
Oporność ta związana jest z obecnością w komórce genu mecA. Dlatego aby wykryć oporność bakterii na metycylinę nie trzeba wykonywać antybiogramu (czas!). Wystarczy wykorzystać technikę PCR w poszukiwaniu genu mecA.
Na czym polega mechanizm działania penicyliny?
Łączy się ona z transpeptydazą (PBP - białko wiążące penicylinę). Blokuje ją, bo nie zachodzi hydroliza takiego połączenia.
Dlaczego S. aureus jest tak oporny na penicylinę?
Ponieważ w obecności penicyliny następuje intensywna synteza penicylinazy (jej ilość rośnie 300-krotnie i stanowi do 5% białek syntetyzowanych w komórce). Ponadto penicylinaza nie jest wydzielana do przestrzeni periplazmatycznej, lecz na zewnątrz komórki. W wyniku jej działania powstają krótkie fragmenty ściany, które przedostają się do wnętrza komórki i łączą się z DNA powodując indukcję genów kodujących penicylinazę.
Na czym polega działanie β-laktamaz na penicylinę?
Są one strukturalnie bardzo zbliżone do PBP. Penicylina łączy się z nimi. Następuje rozcięcie pierścienia β-laktamowego i hydroliza połączenia: penicylina - β-laktamaza. Wskutek tego odtwarzana jest cząsteczka penicylinazy, a unieczynniana cząsteczka penicyliny.
Miejsce działania antybiotyków wpływających na syntezę mureny:
a) fosfomycyna - blokowanie łączenia PEP z NAG → nie powstaje NAMA
b) cykloseryna, alafosfalina - blokowanie przejścia L-ala do D-ala
c) cykloseryna - blokowanie łączenia 2 cząsteczek D-ala
d) bacytracyna - blokuje przejście fosfolipidów w lipidy łączące się z NAMA
e) wankomycyna - łączy się wiązaniami wodorowymi z D-ala-D-ala - blokuje pentapeptyd będący prekursorem peptydoglikanu
f) β-laktamy - blokują tworzenie usieciowania poprzecznego PG poprzez wiązanie transpeptydaz
Dlaczego puromycyna nie jest tak dobrym (selektywnym) antybiotykiem jak β-laktamy?
Ponieważ jest ona podobna do końca tRNA związanego z resztą tyrozyny. Łączy się w jednym z miejsc na rybosomie przerywając syntezę białka. Problem polega na tym, że zarówno ludzie, jak i bakterie posiadają RNA.
Jakie antybiotyki są jonoforami?
a) walinomycyna - pyt. 105
b) gramicydyna - zbudowana z 2 podjednostek, tworzy kanał jonowy
c) nigerycyna - cechuje ja 10x większe powinowactwo do K+ niż do Na+. Powoduje wchodzenie potasu do środka, a wychodzenie protonów na zewnątrz komórki - nie powstaje różnica potencjałów.
Co było pierwsze, antybiotyk czy oporność?
Antybiotyk - udowodnił to Murray, który przez długi czas gromadził różne szczepy Enterobacteriaceae. Spośród 433 szczepów tylko 11 okazało się być opornych, z czego 9 na tetracyklinę, a 2 na ampicylinę. Można więc stwierdzić, że właściwie wszystkie były wrażliwe. Stąd wniosek, że to antybiotyki, poprzez promowanie osobników opornych, powoduje selekcję całych szczepów opornych na antybiotyk.
Antybiotyk będący ostatnią deską ratunku?
Wankomycyna.
Skąd oporność w chromosomie?
Drobnoustroje wytwarzają antybiotyki i muszą mieć mechanizmy obronne, naturalna oporność. Mogą przekazać ją na drodze: koniugacji, transdukcji lub transformacji i transpozycji.
Jakie są główne mechanizmy oporności na antybiotyki?
a) niszczenie i hamowanie antybiotyków przez enzymy.
b) zmiana celu by antybiotyk nie mógł do niego trafić.
c) modyfikacja kanałów transportujących antybiotyki.
d) wyrzucanie antybiotyków z komórki
Dlaczego β-laktamaza jest enzymem indukowanym?
Ponieważ jest ona syntetyzowana dopiero w obecności penicyliny. Nie jest stale obecna w wystarczającym stężeniu w komórce. Indukcja zachodzi poprzez krótkie fragmenty ściany (produkt działania penicyliny), które oddziałują z DNA i powodują syntezę penicylinazy
Jak działają sulfonamidy?
Są one antymetabolitami. Zastępują PABA (są jego analogami) w ciągu reakcji syntezy kwasu foliowego.
Sulfametaksazol - konkuruje z PABA w reakcji syntezy kwasu dihydrofoliowego.
Na czym polega oporność na sulfonamidy?
a) nadmiar PABA
b) zmiana DHPS na taki, który nie wykazuje powinowactwa do sulfonamidu
c) nadmiar DHPS (zmienionego bądź zwykłego)
d) utrudnione wniknięcie antybiotyku do wnętrza komórki
Mechanizm działania aminoglikozydów.
Działają na podjednostkę 30S rybosomu, łączą się z nią → hamują biosyntezę białek
Oporność na aminoglikozydy
a) enzymy: fosfotransferazy, nukleotydylotransferazy, acetylotransferazy → modyfikują antybiotyk; enzymy konstytutywne, geny dla nich znajdują się na plazmidach;
b) mutacja chromosomalna w genie dla białka S12 podjednostki 30S
c) inaktywacja / obniżenie aktywności mechanizmów transportu czynnego
d) enzymatyczna modyfikacja - metyzacja 16SrRNA
Mechanizm działania tetracyklin.
Działają na podjednostkę 30S hamując biosyntezę białek.
Oporność na tetracykliny
a) wydalanie antybiotyku na zewnątrz (Efflux)
b) enzymatyczna - inaktywacja antybiotyku
c) receptorowa - białko chroniące podjednostkę 30S przed przyłączeniem antybiotyku
Mechanizm działania kwasu fusydowego
Blokowanie translokacji łańcucha polipeptydowego w obrębie rybosomy (działa na czynnik G)
Oporność na kwas fusydowy
Mutacja w genie czynnika G.
Nitrofurany - mechanizm działania
Ulegają redukcji (przez reduktazę) do czynnych metabolitów, które tną kwas nukleinowy.
Nitrofurany - oporność
Brak reduktaz niezbędnych do przeprowadzenia ich w aktywną formę.
Metronidazol - mechanizm działania
Ulega redukcji do czynnych metabolitów, które są toksyczne dla komórki - prawdopodobnie uszkadzają DNA.
Metronidazol - oporność
Mutacja reduktazy pirogronianowej - nie jest przeprowadzany w formę aktywną
Fluorochinolony - mechanizm działania
Działają na gyrazę DNA (topoizomeraza II) hamując syntezę DNA.
Fluorochinolony - oporność
Mutacja w obrębie podjednostki A lub B gyrazy DNA - zmniejszenie lub utrata powinowactwa do fluorochinolonu
Rifampicyna - mechanizm działania
Zahamowanie syntezy mRNA poprzez związanie z podjednostką β polimerazy RNA (kodowana przez rpoB)
Rifampicyna - oporność
Polega na zmianie aminokwasu znajdującego się w pobliżu centrum aktywnego, gdzie wiąże się antybiotyk
Wankomycyna - mechanizm działania
Glikopeptyd, wiąże się z D-ala-D-ala, tworzy wiązania wodorowe, uniemożliwia wykorzystanie dipeptydu do sieciowania mureiny.
Wankomycyna - oporność
Związana jest z transpozonem. Polega na modyfikacji dipeptydu D-ala-D-ala. VanR i VanS „szukają” wankomycyny. Jeśli jest ona obecna w otoczeniu, aktywują VanH, który przeprowadza pirogronian w mleczan, VanA, który łączy D-ala z D-mleczanem (nie ma D-ala-D-ala, więc wankomycyna się nie łączy) oraz VanX, który hydrolizuje D-ala-D-ala (inaczej D-ala-D-mleczan nie byłby włączany do PG.
Terapia skojarzona - kiedy i po co się ją stosuje?
1) Terapia empiryczna - gdy jeszcze nie wiemy, jaki drobnoustrój powoduje objawy, a chcemy rozpocząć od razu leczenie, lepiej jest podać kilka antybiotyków przeciw różnym mikroorganizmom (o różnych mechanizmach działania), aby mieć większą pewność, że któryś z nich zadziała. Szczególnie w sytuacjach zagrożenia życia
2) Leczenie zakażeń mieszanych - gdy choroba wywołana jest przez kilka drobnoustrojów
3) Ryzyko oporności na antybiotyk
4) Zmniejszenie dawki leku
5) Działanie synergistyczne
Na czym polega dobieranie antybiotyków w terapii skojarzonej?
Należy łączyć ze sobą antybiotyki z różnych grup - działające według różnych mechanizmów, np. aminoglikozydy + β-laktamy, makrolity + metronidazol, klindamycyna + cefalosporyna.
Jakie leki stosuje się w przypadku gruźlicy?
1) izoniazyd (lub streptomycyna) + rifampicyna + etambutol + pirazynamid
2) Izoniazyd + rifampicyna + pirazynamid
Na czym polega terapia genowa?
Na dostarczeniu bądź usunięciu białek poprzez zmiany w genomie.
np. białka kontrolujące punkt S cyklu komórkowego, receptor nawołujący do podziałów bez powodu
Jakimi metodami można usunąć nadmiar białek?
1) Użycie antysensownych DNA - przyłączają się one do mRNA (bo są do niego komplementarne) i blokują je → brak translacji → brak biosyntezy białka. Początkowo wiele było skutków ubocznych (przyspieszone bicie serca, zaburzenia układu immunologicznego. Wynikały one z braku metylacji używanych odcinków DNA. Organizm rozpoznawał je jako obce i atakował. Obecnie metyluje się używane DNA.
2) Rybozymy - specjalne odcinki RNA, komplementarne do mRNA. mRNA przyłącza się do niego i dzięki aktywności enzymatycznej rybozymu jest cięte na fragmenty i unieczynniane. Mechanizm ten wykorzystywany jest do walki z wirusem HIV. Pozwala osiągnąć zmniejszenie miana wirusa do niewykrywalnego poziomu.
Co jest dowodem tego, że RNA było przed DNA?
Rybozym. Posiada on właściwości katalityczne (enzymatyczne)
Jak można wprowadzić gen do komórki?
1) Gołe DNA na drodze transformacji, np. pod wpływem impulsów elektrycznych - niska wydajność
2) Liposomy
Tłuszcze tworzą micele. Kwas nukleinowy wnika do środka miceli i w takiej postaci może przechodzić przez błony komórkowe. Taki plazmid nie łączy (nie wbudowuje się) w chromosom, wobec czego geny te w trakcie podziałów ulegają rozcieńczeniu. Poza tym enzymy (nukleazy) degradują plazmid.
3) Retrowirusy
Należy usunąć geny gag, pol, env i na ich miejsce wprowadzić gen terapeutyczny. Potrzebna jest komórka pomocnicza, która umożliwia replikację wirusa dzięki obecności genów gag-pol-env w chromosomie (wirus nie może namnażać się samodzielnie). RNA z komórki pomocniczej trafia do komórki docelowej. Tam za sprawą odwrotnej transkryptazy jest zamieniany w DNA i ulega integracji z genomem komórki.
4) Adenowirusy
Na miejsce genu E1 niezbędnego do replikacji wirusa wstawiamy kasetę ekspresyjną z genem terapeutycznym. Umieszczamy w komórce pomocniczej zawierającej gen E1 - namnażanie wirusa. Wirus przyczepia się do powierzchni komórki, wprowadza DNA, które nie integruje się z chromosomem gospodarza i pozostaje w formie ekstrachromosomalnej. krótkotrwały efekt terapeutyczny, rozcieńczenie. Wirus ten jest immunogenny i wywołuje reakcję organizmu przy ponownym wprowadzeniu.
Plusy i minusy przy wprowadzaniu retrowirusa.
”+” długotrwała ekspresja
”+” efektywny transfer
”+” relatywnie łatwy do przygotowania
”-” mała pojemność kw. Nukleinowego
”-” niskie miano
”-” losowe wbudowanie DNA
”-” ryzyko replikacji
Plusy i minusy przy wprowadzaniu adenowirusa.
”+” efektywny transfer
”+” duże miano
”+” działa na niedzielące się komórki
”-” immunogenne
”-” ryzyko replikacji
”-” krótkotrwała ekspresja
7