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mcb 4403 fsu

mcb 4403 fsu


School: Florida State University
Department: Microbiology
Course: Microbiology
Term: Fall 2015
Cost: 50
Name: Exam 2 study guide
Description: Will update in a day with rest of the information and quiz review section. covers all the lectures for exam 2
Uploaded: 03/19/2018
10 Pages 5 Views 6 Unlocks

∙ Know the quizzes 

Who discovered Poliovirus?

∙ HIV Life Cycle 

◦ Reverse transcriptase replicates DNA from RNA

◦ Acts as transposon

◦ Eukaryotic cells have many retroelements

▪ old inactivated retrovirus copies

◦ HIV virion attaches to CD4 and CCR5 in the host cell membrane 

◦ Virion fuses to membrane and releases core into cytoplasm 

◦ Core dissolves and reverse transcriptase copies/replaces RNA to make dsDNA  intermediate of viral genome 

▪ (­) strand DNA made then 2nd 

▪ drug AZT targets Reverse Transcriptase 

◦ dsDNA enters nucleus through nuclear pore 

◦ viral genome integrates into host chromosome 

◦ dsDNA copy is transcribed to make mRNA 

◦ Differnential splicing allows production of Gag­Pol or Env proteins ◦ +strand RNA exits nucleus – associate a dimers for packaging in progeny virions ◦ Env proteins are transclocated into ER, modified during transport and exported to cell membrane 

What happened on Pandemic of 1918?

◦ Membrane­embedded Env proteins assist packaging of RNA dimers and Gag­Pol  peptides into core 

◦ Core particles assemble coated with envelope membrane and released ◦ As the virus buds off the PR protease cleaves Gag­Pol peptide to complete the  maturation of core (Protease is target of protease inhibitor drugs) 

◦ Reverse transcriptase replicates DNA from RNA

▪ Uses host tRNA as primer

▪ RNA destroyed as DNA made

▪ Forms dsDNA (RT makes both strands and is target of AZT)

◦ Acts as transposon

▪ moves to nucleus

▪ inserts into host genome (random position)

∙ Drugs that interfere with HIV life cycle 

◦ Nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTI)

▪ ­zidovudine and AZT

◦ Nucleotide reverse transcriptase inhibitors

▪  Tenofovir (also used to treat HBV (Hepatitis B virus))

What is herpesviruses?

We also discuss several other topics like wwxmm

◦ Non­nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTI)

▪ nevirapine

▪ inactivates reverse transcriptase

◦ Protease inhibitors

▪ Indinavir and nelfinavir

▪ Blocks cleavage of HIV proteins into functional units

◦ Fusion inhibitors (acts after HIV attaches to CCR5 and CD4)

▪ Enfurvirtide

▪ Blocks fusion of HIV with cell membrane

◦ CCR5 antagonist (acts earliest) 

▪ Maraviroc

▪ Blocks binding of HIV with CCR5 receptor

  ∙       PCR 

◦ Picking primers using melting temperature (Tm) If you want to learn more check out econ 11 ucla

▪ Tm=4(#G + #C) + 2(#A + #T)

▪ primer needs to be in the 5’ to 3’ orientation

◦ Necessary parts 

▪ DNA template

▪ primers (start and end)

▪ DNA polymerase 

∙ usually Taq Polymerase

∙ It needs to have good activity rate around 75°C and needs to withstand high  temperatures (95­100°C)

▪ 4 deoxyribonucleotides (dNTPs)

∙ A, G, C, T

▪ Reaction Buffer

∙ this provides a stable pH

∙ If MgCl2 is not in solution it must be added separately Mg2+ is an important  cofactor of PCR

∙ MMR Vaccine

◦ protects against  Mumps, Measles, and Rubella (Paramyxoviridae) ◦ Mumps: Rubulavirus: spherical, enveloped virion

◦ Measles: Paramyxovirus (Morbillivirus)

◦ Rubella: Togavirus

∙ Major childhood disease that forms a latent infection that can appear later in life ◦ Chicken pox

◦ Later in life disease is shingles

∙ Poliovirus (Polio)

◦ Human enterovirus

◦ in the family Picornaviridae

◦ Composed of an RNA genome and a protein capsid, single stranded (+) RNA ∙ Sulk and Sabin vaccines

◦ both protect against polio

◦ Sulk: used dead viruses (inactivated)

▪ used in the US today

▪ administered by injection

▪ has minimal side effects

◦ Sabin: live­virus vaccine (used weakened “attenuated” virus)

▪ he believed that long term immunity could only be accomplished with weak but  living viruses Don't forget about the age old question of cepillarse subjunctive

▪ The live virus in the vaccine occasionally became strong enough to be harmful ▪ still used in some parts of the world

▪ administered orally

∙ Know these viruses in detail 


▪ Infection cycle highlighted above

◦ Influenza ((­)strand RNA, multiple strands, enveloped) 

▪ influenza viruses A & B

∙ seasonal epidemic

▪ Influenza C (mild)

▪ Structure

∙ segmented RNA genome inside capsid

∙ Capsid is inside lipid envelope

∙ 2 major envelope proteins

◦ Neuraminidase

◦ Hemagglutinin

▪ gets the name from that ability to agglutinate red blood cells

◦ strain names

◦ H1N1: Hemagglutinin1, Neuraminidase1

∙ Pandemic of 1918: Greatest one year loss of life in history We also discuss several other topics like gity karami utd

▪ Envelope proteins

▪ 8 separate RNAs in genome

∙ each encodes one protein

▪ (­)strand RNA can’t be red by ribosome

∙ must be copied to (+)RNA

∙ No replicating RNA polymerase in host

∙ (­) RNA viruses must bring own polymerase protein into host cell ∙ (­) strand RNAs and viral polymerase move to nucleus

∙ (+) strand RNA made by viral polymerase

∙ (+) strand RNA transported to cytoplasm and translated by host ribosomes  ∙ Viral envelope proteins transported to cell emmbrane via ER, Golgi, etc…. ▪ (+) strand RNA used as replicative intermediate to make (­) strand copies of the  genome for packaging in virions

∙ virions assemble at the host cell plasma membrane

∙ Viral envelope proteins picked up as virus buds off from membrane ▪ Viral RNA polymerase are inaccurate and introduce many mutations during  replication

◦ Antigenic drift

∙ Rapid evolution

◦ New flu virus strains every year Don't forget about the age old question of bms 300

◦ New vaccine necessary

∙ When 2 strains infect a single host cell, the genome RNAs can recombine &  reassort

◦ Assemble new combinations of RNAs

▪ reassortment = antigenic shift

◦ polio ((+)strand RNA, non­enveloped)

▪ Enterovirus

▪ Re­emerging in Syria

▪ Sabin/sulk vaccines

▪ capsid resistant to stomach acid and initially infects intestinal cells then moves to  neurons

▪ transmitted by swallowing contaminated water (swimming pools, water supply,  etc….)

▪ Icosahedral capsid

∙ Picornavirus (pico, very small RNA)

▪ Binds to receptors

∙ Endocytosed

∙ Uncoats inside endosome

▪ Releases ssRNA into cytoplasm

∙ (+)strand can be translated directly by ribosome in cytoplasm

▪ Makes a single protein

∙ single protein includes autocatalytic protease (Cuts itself into pieces) ▪ Cell cannot replicate RNA

∙ RNA viruses always encode own polymerase

◦ Since it doesn’t use cell polymerase it can avoid the nucleus

∙ RNA replicates in endosome

◦ ER­derived vesicle

◦ (­) RNA is replicative intermediate

◦ Uses its own polymerase (translated from (+)RNA genome)

▪ Assembles in cytoplasm

▪ Exits cell (lysis?)

∙ details not fully understood

◦ herpesviruses (enveloped) 

▪ dsDNA genome

∙ encodes over 70 proteins

▪ multiple envelope proteins

▪ Tegument between capsid and envelope (contains many proteins) ▪ Virus can bind to many host receptors (envelope fuses w/ plasma membrane) ▪ Capsid moves to nucleus and uses host plasmid to replicate Don't forget about the age old question of distress maintaining attributions

▪ Lytic infection

▪ mRNA

▪ latent infection (maintained as inactive plasmid inside nucleus)

▪ double stranded DNA

▪ Herpes simplex virus (HHV­1 &2)

∙ Genital and oral herpes

∙ Latent infection in nerves

▪ Varicellovirus (HHV­3)

∙ Variclla zoster (chickenpox and shingles)

∙ MMRV (MMR + varicella) is avilable

▪ Lymphocryptovirus (HHV­4)

▪ Cytomegalovirus (HHV­5)

▪ Roseolovirus (HHV­6)

▪ some herpes virus can remain latent in host cells

◦ hepatitis C (enveloped)

▪ Rick from needle sticks in medical setting is very high


▪ Long term liver damage, liver cancer, but can now be cured by treatement ◦ Childhood disease viruses covered by MMR

▪ Measles

▪ Mumps

▪ Rubella (enveloped, (+) strand RNA)

∙ german measles

∙ transmitted by inhalation, person­person contact

∙ Causes birth defects if mother is exposed during pregnancy ◦ Poxviridae (enveloped, double stranded DNA)

▪ Smallpox

∙ variola virus

∙ has been eradicated (no cases since 1970’s)

▪ Cowpox

∙ early smallpox vaccines used the related vaccinia virus

◦ Norovirus

▪ (+)Strand RNA non­enveloped

▪ causes gastroenteritis

∙ ship virus

∙ VERY contagious

∙ Very robust for a virus and survives on surfaces (nonenveloped) ∙ often food borne

◦ Chikungunya fever

▪ 2013­2014 outbreak in the Caribbean (now in US)

▪ transmitted by insect bites

▪ Caused by Alphavirus (transmitted by arthropods = arbovirus) ◦ Ebola ((­)strand RNA, enveloped)

▪ hemorrhagic fever

▪ sporadic, severe outbreaks in central Africa

▪ Major epidemic in West Africa

▪ Person­to­person transmission

∙ Amino Acids   (Acidic/Basic)

◦ Charged

▪ Arginine (Arg) 

▪ Lysine (Lys) 

▪ Aspartic acid (Asp) 

▪ Glutamic acid (Glu) 

◦ Polar

▪ Glutamine (Gln)

▪ Asparagine (Asn)

▪ Histidine (His) 

▪ Serine (Ser)

▪ Threonine (Thr)

▪ Tyrosine (Tyr)

▪ Cysteine (Cys)

▪ Tryptophan (Trp)

◦ Non­Polar

▪ Alanine (Ala)

▪ Isoleucine (Ile)

▪ Leucine (Leu)

▪ Methionine (Met)

▪ Phenylalanine (Phe)

▪ Valine (Val)

▪ Proline (Pro)

▪ Glycine (Gly)

∙ Gene regulation controls

◦ two­component sensor­kinase

◦ two­component response regulators

◦ the lac operon (lactose operon)

▪ 3 genes produced

∙ lacZ (B­galactosidase):not having this makes people lactose intolerant ∙ lacY (lactose permase): allows entry of lactose

∙ lacA (thiogalactoside)

▪ When glucose present and lactose absent

∙ no lac operon transcription

∙ Lacl (repressor) is bound to operator

▪ When glucose absent and lactose present

∙ maximum transcription of lac operon

∙ Lacl (repressor) falls off

∙ CRP­cAMP complex (activator) binds

▪ Both glucose and lactose present

∙ leaky lac operon transcription

∙ CRP (activator) is inactive without cAMP

∙ Lacl (repressor) falls off due to presence of lactose, so there is no repression ◦ the ara operon

▪ without arabinose

∙ AraC dimer acts as a repressor to block transcription

∙ Binds to site aral1 and araO2

▪ with arabinose

∙ conformation changes and now acts as an activator

∙ Binds to sides aral1 and aral2

∙ this conformation also allows CRP­cAMP to bind and further activate  transcription

∙ Advantage is  AraC can stay associated with this DNA sequence ut change the consequences of binding

◦ trp operon (tryptophan operon)

▪ Cell must make the amino acid tryptophan

∙ Trp biosynthesis requires many proteins transcribed from one operon ∙ when tryptophan is plentiful, cell stops synthesis

▪ Trp repressor (TrpR) must bind tryptophan to bind DNA

∙ opposite f lac repressor, which falls off DNA when it binds allolactose ∙ Tryptophan functions as a “co­repressor” with the TrpR repressor protein ▪ Trp operon “attenuation” translation regulates transcription

∙ leader peptide on mRNA encodes 2 tryptophans (in trpL)

◦ here the ribosome acts as a sensor of tryptophan levels

∙ Ribosome binds to mRNA & begins to translate the newly transcribed mRNA ◦ translates leader peptides

◦ ribosome stalls if level of tryptophan is low

∙ stalled ribosome prevents mRNA from forming a transcription terminator,  permits formation of “anti­attenuator loop”

∙ if tryptophan levels are high, the ribosome does not stall on the leader ◦ this allows the “attenuation loop” to form in the mRNA which will allow  transcription termination.

∙ Be able to predict what will occur under different conditions with a gene regulation  scenario

∙ Open Reading Frame (ORF)

◦ the part of the reading frame that has the ability to be translated 

◦ continuous sequence of codons that has a start codon (AUG) and a stop codon (UAA,  UAG, UGA)

∙ Important codons (again)

◦ Start : AUG

◦ Stop : UAA, UAG, UGA

∙ Western Blot 

◦ What does it determine?

▪ Size of protein made from gene of interest and amount produced ◦ What is being detected?

▪ Specific proteins under set conditions

▪ Comparative analysis of protein levels

◦ How is it prepared?

▪ Antibody to protein binds to the amino acid sequence

▪ Anti­rabbit IgG “secondary antibody” binds all antibodies made by rabbits ▪ Secondary antibody linked “conjugated” to an enzyme (alkaline phosphate) ▪ Alkaline phosphatase: color 

◦ What components needed for each step?

∙ Relative resistance and sensitivity to environmental stresses

∙ Know

◦ organotroph

▪ definition: organism that uses organic compounds as electron donors ▪ metabolic activity:

▪ identify/substrates maybe involved:

◦ lithotroph

▪ definition: organism that uses inorganic compounds as electron donors ▪ metabolic activity:

∙ Nitrification (Nitrogen oxidation) : ammonia or nitrite is electron donor ▪ identify/substrates maybe involved:

∙ nitrogen, sulfur

◦ chemotroph

▪ definition:

▪ metabolic activity:

▪ identify/substrates maybe involved:

◦ phototroph

▪ definition:

▪ metabolic activity:

▪ identify/substrates maybe involved:

◦ heterotroph

▪ definition:

▪ metabolic activity:

▪ identify/substrates maybe involved:

◦ autotroph

▪ definition:

▪ metabolic activity:

▪ identify/substrates maybe involved:

∙ Z­scheme of light reactions of plant­type, oxygenic photosynthesis ◦ products:

◦ How are these used in dark reactions?:

◦ What are the dark reactions?:

∙ Calvin Cycle of CO2 fixation

◦ Basics:

▪ Occurs in Cyanobacteria (purple), phototrophs (lithotrophs), Rubisco homologs  appear but their function is unclear, chloroplasts

▪ Also called reductive pentose phosphate cycle

▪ all organisms that fix using this cycle use the enzyme RuBisCO 

∙ Ribulose­Bisphosphate CO2 Reductase/Oxidase

∙ aka Ribulose­1,5­bisphosphate “carboxylase/oxygenase”

◦ 3 steps

▪ 1: Carboxylation & splitting

∙ Reaction catalyzed by Rubisco

∙ Addition of CO2 to ribulose bisphosphate (5 carbon)

∙ Split to 2 molecules of 3­phosphoglycerate (3 carbon)

▪ 2: Reduction

∙ Phosphorylate 3­phosphoglycerate to 1,3­bisphosphoglycerate

∙ Reduce 1,3­bisphosphoglycerate to glyceraldehyde­3­phosphate (G3P) ∙ Similar to step of glycolysis if run backward

▪ 3:Regeneration of ribulose bisphosphate

∙ See figure 15.8 in the book

∙ for every 6 G3P, one is diverted to production of glucose

∙ 5 out of 6 G3P are used to regenerate ribulose 1,3­bisphosphate to keep the  cycle going

◦ The most important enzyme? 

▪ RuBisCO

∙ Other types of CO2 fixation (don’t need to know mechanisms or intermediates) ◦ CO2 Concentrating Mechanism (CCM)

◦ TCA cycle

◦ Reductive acetyl­COA pathway

◦ 3­Hydroxypropionate cycle

∙ Know order electron passes through mitochondrial electron transport chain ∙ Know TCA cycle intermediates that are used in amino acid formation ◦ Oxaloacetate

◦ Pyruvate

∙ Net yield of ATP and NADH + H+ from 1 cycle of Embden­Meyerhof pathway  (conventional glycolysis)

◦ ATP: 2

◦ NADH + H+: 2

∙ Examples of polyketide antibiotics

∙ Major products of nitrification

◦ NO3­

∙ major products of denitrification

◦ Nitrous oxide and Nitrogen

∙ Reaction performed by glutamine synthetase in nitrogen assimilation

∙ The insolubility of which elements severely limits their bioavailability? ∙ Biochemical Oxygen Demand (BOD)

◦ Definition: 

◦ What causes high BOD?

∙ Environmental bacteria

◦ detoxify:

◦ make more toxic: 

∙ Know Definitions

◦ Oligotrophic:

◦ Eutrophic:

◦ Mycorrhizae:

◦ mutualism:

▪ Example:

◦ synergism:

▪ Example:

◦ commensalism:

▪ Example:

◦ amenalism:

▪ Example:

◦ parasitism:

▪ Example:

∙ Gas often produced in ethanolic fermentation:

∙ Major Fermentations

◦ ethanolic:

◦ alkaline:

◦ acidic:

∙ 12D treatment: 

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