Chapter 9 Microbiology vol.2

Chapter 9 今日のメモ☆

Microbiologyの後半戦でMetabolism（代謝）とGenetics（遺伝学）の内容。

Chapter 8同様にATP産生には以下の２種類のリン酸化反応が関与している
Phosphorylation（リン酸化反応）
 -Substrate level phosphorylation（基質レベルのリン酸化反応）
   高エネルギーリン酸化合物（ジホスホグリセリン酸、ホスホエノールピルビン酸）から、ADPへリン酸基を転移させてATPをつくること。（酸素関連なし）

 -Oxidative phosphorylation（酸化的リン酸化反応）
   細胞内で起こる呼吸に関連した現象で、ATPを産生する回路の一つ。
   eukarya（真核生物）：ミトコンドリア内、protozoa（原核生物）：形質膜

  ＜補酵素(NADHやFADH)の酸化と、それによる酸素分子の水H₂Oへの還元＞
     ADP^3- + H⁺ + P_i ↔ ATP^4- + H₂O

Fermentation（発酵）
 -Glycolysis（解糖）が最初のステップ（glucose→pyruvate+2ATP）
   * Embden-Meyerhof (glycolytic) pathway [major]
   * Entner-Doudoroff pathway [alternate]
   * hexose monophosphate shunt [with glycolytic pathway]

 -Secondary fermentation process
   * Lactic acid fermentation: pyruvate→lactate（乳酸塩）
   * Alcohol fermentation: pyruvate→ethanol + CO₂
   * Mixed acid fermentation: ethanol + CO₂ + hydrogen(H₂)→lactic, formic（ギ酸）, acetic acid（酢酸）
   * Butanediol fermentation: pyruvate→acetoin（アセトイン）→2,3-butanediol
   * Butyric acid fermentation: →Butanol, isopropanol, acetone
   * Propionic acid fermentation: pyruvate→oxaloacetate + CO₂→propionic acid

Respiration（呼吸）
 -Aerobic respiration
   * TCA cycle: pyruvate→accetyl CoA  + H₂O + CO₂
   * Electron Transport System（電子伝達系）:
       Cytochromes, Flavoproteins（フラビンタンパク質FMN等）, Ubiquinones（ユビキノンCoQ）

 -Anaerobic respiration
   酸素以外（nitrate, sulfate, carbonate）が最後の電子受容体となる

Genetics（遺伝学）
 -Chromosomes（染色体）: 単一の染色体(n)　※真核細胞は複数の染色体(2n)
                                      continuous, circular, double-stranded（環状二重らせん構造）
 -Duplication（複製）: semiconservative（半保存的） replication

DNAのReplication（複製）、Transcription（転写）、Translation（翻訳）
 -Replication（複製）:
   accurate duplication of chromosomal DNA
 -Transcription（転写）:
   unwinding（巻き戻し）ながら、DNA template（鋳型）からRNA plymeraseで相補的なRNA(mRNA)を合成
   intron（イントロン：介在配列）もexone（エキソン：翻訳配列）は「ない」ためプロセシングは起こらない。
-Translation（翻訳）
   DNAの遺伝情報を転写したmRNAはタンパク質合成の場であるribosomeに運ばれる。
   ribosome上ではmRNAの塩基配列（triplet codon）に従って、codonと相補的配列であるanticodonをもつtRNAを介してアミノ酸がribosomeに運ばれる。
   そのアミノ酸が連なってタンパク質が合成される。

遺伝子の交換・伝達
 -Transformation（形式転換）
   * 細胞外部からDNAを導入し、その遺伝的性質を変えること
   * 適格なrecipient（受容細胞）と"leaky"（壊れやすい）細菌の細胞壁が必要。（媒介物を用いない）
   * この技術は、recombinant DAN technology（遺伝子組み換え技術）やcloningに用いられている。
   * plasmidのvectorが用いられる

 -Conjugation（接合）
   * 様々な細菌で、細胞間に接触を生じて互いの遺伝子の一部をやり取りする現象
   * donor（F⁺）とrecipient(F^-)の間でPlasmidを用いて伝達が行われ、PlasmidDNAのtranspozonにコードされている薬剤耐性がrecipientに伝達される。

 -Transduction（形質導入）
   * 特定の増殖様式を有するウイルス：bacteriophage（ファージ）が、感染した細菌の遺伝子を粒子内に取り込み、次に感染する細菌内に導入する現象。
     -Lytic（溶菌性）phages: 細菌の遺伝子を粒子内に取り込んだ後、Lyse（溶解して）細菌外に出る。
     -Lysogenic (; 溶原性temperate) phages: ファージが感染しても一部の細菌を除いて増殖が起こらず、部分的にしか溶菌を起こさない。安定化されたファージはprophageと呼ばれ、repressor（抑制体）を作ることで溶菌や他からの感染を抑制している。薬剤耐性もこれに関与している

Virus Replication（ウイルスの複製）
 VirusはNon-living organismであるため、生きた細胞に寄生しなければ増殖できない。（細菌との違い）
 - Attachment（接着）、Absorption（吸着）
     virus表面のたんぱく質が、宿主細胞表面にあるreceptorに特異的に結合
 - Penetration（侵入）
   * endocytosis（エンドサイトーシス）
   * fusion（溶解）: virusのenvelopeとcell membraneが融合してnucleocapsidが細胞質に入る。
 - Uncoating（脱穀）
     nucleic acid（核酸）に結合しているタンパク質が取り除かれ、nucleic acidが露出する。
 - Protein Synthesis（タンパク質合成）
    viral genome, capsidm envelope等のタンパク質が合成される
   * プラス(+)鎖RNAを遺伝子とするvirusではそのまま発現されるが、マイナス(－)鎖一本鎖RNAを遺伝子とするvirusでは、RNA polymeraseによりmRNAを合成する。
   * プラス(+)鎖RNAでも、retrovirus（レトロウイルス）の場合はreverse polymerase（逆転写ポリメラーゼ）が必要。
 - Assembly（組立）
 - Release（放出）
   * enveloped virus（エンベロープ有）: 細胞膜（や核膜）をかぶってbudding out（出芽）する。　
        ex) ヘルペスウイルス
   * nonenveloped virus（エンベロープ無）: 細胞膜をlyses（溶解して）細胞外へ放出する。

Today's question
- Gene transfer (遺伝子の伝達)の問題
Q: The mode of gene tranfer in which naked DNA is taken up is called
(A) transformation
(B) transduction
(C) conjugation
(D) cell fusion




A: (A) Transformation
Of the three methods of DNA transfer, on ly transformation takes up DNA without an intermediary.