New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here


by: Cara Cahalan

2/22-2/26 Bios 312

Cara Cahalan
GPA 3.8

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

Notes on Exam 2 including the second lecture on metabolic regulation, viruses, and viral diversity.
Karrie Weber
Class Notes
25 ?




Popular in Microbiology

Popular in Biology

This 9 page Class Notes was uploaded by Cara Cahalan on Thursday April 7, 2016. The Class Notes belongs to Bios 312 at University of Nebraska Lincoln taught by Karrie Weber in Spring 2016. Since its upload, it has received 10 views. For similar materials see Microbiology in Biology at University of Nebraska Lincoln.


Reviews for 2/22-2/26


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 04/07/16
2/22: Metabolic Regulation  Readings: Ch. 7.7­7.13 III: Sensing and Signaling Transduction  7.7 Two­Component Regulatory System   Signal transduction pathway components:  o Sensor protein kinase­ in membrane, detect a signal from environment and autophosphorylate. Phosphate  is transferred from sensor to response regulator o Regulator protein­ in cytoplasm, binds to DNA tro regulate transcription (positive or negative)   Feedback loop­ complete regulatory circuit to terminate response, employs phosphatase (removes phosphate from response regulator)  Example of 2 component system:  o Low osmotic pressure­ OmpF  larger pore  o High osmotic pressure­ OmfC  smaller pore  o EnvZ­ sensor kinase, detects changed in osmotic pressure  7.8 Regulation of Chemotaxis   Regulation of chemotaxis:  o Two­ component: 1. Response to signal. 2. Controlling Flagellar Rotation  o Modification: 3.Adaptation    1. Response to signal o Sensory proteins response to presence of attractants/repellents, interact with sensor kinases, monitor  environment  Methyl­accepting chemotaxis proteins (MCPs) o MCP binds­ changes conformation of CheA (sensor kinase)  CheA­P o Attractant  decreases autophosphorylation  Repellents  increase   o CheA­P passes P to CheY (response regulator) that controls rotation  CheB (adaptation)   2. Controlling rotation:  o CheY­ governs direction of rotation (CCW­run, CW­ tumble)  o CheY­P­ induce CW (tumble)  CheY­ induce CCW (run)  o CheZ­ dephosphorylates CheY, allowing for runs  o Repellents­ increase CheY­P  tumbling.  Attractants­ lower levels of CheY­P  run  3. Adaptation­ must stop responding to signal (feedback loop)  o CheR methylates: Methylated­ sensitive to repellants.  Unmethylated­ sensitive to attractants  o Attractant level high: CheA autophosphorylation is low  swim  o CheB is phosphorylated, CheB­P demethylates MCPs  cell stops swimming if conc. remains high  Only swims if encounters higher level of attractant 7.9 Quorum Sensing  Quorum sensing­ sensing how many cells are present in environment  o If not enough cells, waste of nutrients to produce toxins. Wait until enough are present to make a diff.  o Triggers expression of subset of genes necessary for biofilm formation   Auto­inducer­ molecule synthesized when quorum sensing used, freely diffuses, binds to transcriptional activator protein  transcription of genes  7.10 Other Global Control Networks   Heat shock proteins­ counteract damage in cells that experience heat stress, HSP70, 60, and 10 o 70­ Stabilizes unfolded proteins. 60 and 10­ catalyze correct refolding   Response­  o DnaK binds to unfolded proteins. More denatured proteins  lower levels of DnaK and higher of RpoH   heat shock gene expression   IV: Regulation of Development in Model  Bacteria  7.11 Sporulation in Bacillus Adverse conditions lead to production of sporulation factors Spo0A­ highly phosphorylated  sporulation proceeds  4 sigma factors control development of endospore:  o F and G­ developing endospore.  E and K­ activate mother cell genes Endospore cannibalizes neighboring sister cells to gain nutrients  o Cells making Spo0A lyse nearby cells that are not producing it. Also make antitoxic proteins to protect  from own toxin release  7.12 Caulobacter Differentiation  CtrA­ phosphorylated activated genes  swarmer. CtrA­P represses GcrA  inhibits DNA replication. CtraA­P degraded  rise in DnaA  origin of replication unblocked  DNA replication  DnaA degraded  GcrA rises  cell elongation  forms immobile stock  Decrease  Increase  Result  CtrA DnaA Deblock origin of replication DnaA GcrA Stalk formation  GcrA CtrA Swarmer formation  Lecture:   Quorum sensing­ bioluminescence (ensures enough members are present to make a difference)  o Examples: Virulence factors, switching from free­living to growing as biofilm  o Exists in microbial eukaryotes and Archaea   Biofilm formation: Pseudomonas aeruginosa o Produces polysaccharides  increase pathogenicity and antibiotic resistance (2 quorum­sensing systems) o Produces AHLs and cyclic di­guanosine monophosphate (c­di­GMP) o Leads to exopolysaccharide production and flagella synthesis   Caulobacter­ differentiation to form:  o Swarmed cell­ dispersal, cannot replicate Stalked cell­ reproductive role  o Controlled by three major regulatory proteins  CtrA­ activated by phosphorylation in response to stimuli, concentrations rise, GcrA declines  DnaA­ degraded and GcrA increases allowing for cell elongation, levels rise when CtrA degraded  Access to origin of replication when CtrA is absent  o Externa stimuli and internal factors play a role in affecting life cycle   During a growth curve of Aliivibrio fischeri, when would you expect to see the strongest bioluminescence?  o late log to early stationary phase  o early to middle log phase o lag phase o middle to late stationary phase  Key Concepts:  o Two­component regulatory systems respond to environmental factors with a kinase that senses and  environmental signal and phosphorylates a response regulator which results in expression or activity o Quorum Sensing allows for communication between microorganisms and expression of genes  o Five sensor kinases detect conditions which control endospore formation in a system that is similar to a  two­component regulatory system but is much more complicated involving sigma factors.   o Three major global regulators control differentiation of cells of Caulobacter to yield a swarmer cell that  can freely disperse in the environment but cannot divide and a stalked cell for reproduction 2/24: Viruses Readings: Ch. 8.1­8.8 I: The Nature of Viruses  8.1 What is a Virus?  Viruses possess nucleic acid genome, and the virion (infectious virus particle; nucleic acid genome surrounded by protein coat, extracellular) allows movement between host cells, cannot replicate without host cell (infection)   Virus structure:  o Capsid­ protein shell, contains viral genome, arranged in repetitive pattern  o Most are naked (no further layers), some are enveloped (protein plus lipid layer)  Virulent (lytic) infection­ replicate and destroy host cell, host metabolism used to support viral replication   Lysogenic infection­ host cell isn’t destroyed, but genetically altered because of incorporation of viral genome   Viral genomes can be:  o Either DNA or RNA o Single stranded or double stranded o Linear or circular o Plus sense (exact same base sequence as viral mRNA) or minus (complementary base sequence to  mRNA)  Viruses classified on what organisms they infect (i.e. bacteriophage­ bacterial viruses)  8.2 Structure of the Virion  Capsomeres­subunit of capsid   Small size of viral genomes restricts the number of distinct viral proteins that can be encoded   Folding and assembly of viral proteins:  o Often embedded in amino acid sequence (self­assembly)  o Some require assistance (i.e. lambda require assistance from E. coli chaperone GroE)  Viral symmetry:  o Helical symmetry (rod shaped)  o Icosahedral symmetry (helical) ­ most efficient arrangement because it requires the smallest amount of  capsomeres. (smallest needs 60, can be 180, 240, or 360)  Enveloped viruses­ infect animal cells, assist in fusing with membrane and allow easy exit from animal cell   Enzymes in viruses­  o Resemble lysozyme to allow a hole to form in infection and also in lysis o Nucleic acid polymerases­ cells cannot make RNA from RNA template  o Reverse transcriptase­ cannot make RNA from DNA template  8.3 Overview of Virus Life Cycle   Steps of replication cycle: duration from 20­6­ minutes in bacteria, 8­40 hours in animals  o Attachment of virion to cell  o Penetration of virion nucleic acid into host cell  o Synthesis of virus nucleic acid and protein by host cell machinery redirected by virus o Assembly and packaging of viral genomes into new virions  o Release of new virions   Latent period:  o Eclipse­virus is attaches, cannot infect another cell. If infected cell breaks no, virion no longer infectious o Maturation phase­ new nucleic acid packaged inside capsids, number of virions increase   End of maturation­ mature virions are released (burst size­ number of virions released per cell)  8.4 Enumeration of Viruses   Titer­ virions per volume of fluid  Plaque assay­ virus infects host cell growing on flat surface, zone of lysis (plaque) appears as a clear area   Counting number of plaques (one virus), can calculate titer (plaque­forming units)  Plating efficiency­ higher than 50% for bacterial viruses, 0.1­1% for animal viruses  II: Bacteriophage Life Cycles  8.5 Attachment and Entry of Bacteriophage T4  Attachment: lock and key, external surface interact with specific host cell surface components (receptors­  including proteins, glycoproteins, lipids, lipoproteins, or complexes) o Attachment changes host cell and virus to facilitate penetration   o Mutation of cell may lead to resistance to virus  o Carbs on LPS outer membrane of gram negative bacteria recognize T4, which binds to E. coli   Penetration­ capsid remains outside cell and viral genome enters cytoplasm (bacteriophage T4) o Viral proteins must also enter host cell to allow replication  o Tail fibers interact with LPS layer and retract o T4 lysozyme forms a small pore in peptidoglycan and tail sheath contracts, T4 DNA enters cytoplasm  8.6 T4 Genome  T4 genome encodes DNA polymerase, helicase, primases, and DNA replisome complex  Circular permutation­ genomes with same set of genes arranged in different order, open identical circular  genomes at different places o Terminally redundant­ DNA sequences are duplicated on both ends of DNA   Concatemer­ long DNA unit composed of genomic units recombined end to end   Headful packaging­ linear segments of DNA fill phage heads, heads can hold more so terminal repeats are added  Restriction­ restriction endonucleases cleave foreign DNA, prevent invasion, specific to double stranded DNA o Host protects its own DNA through modification (methylation of nucleotides)   T4 protects through substituting 5­hydroxymethylcytosine in place of C in viral DNA, glucose added and DNA is  resistant to attack  8.7 Replication of Bacteriophage T4  3 sets of proteins:  o Early proteins­ enzymes for synthesis of 5­hydrozyl.., to produce copies of phage­specific genome, and  modify host RNA pol o Middle and late­ RNA pol modifying proteins, and virion structural and release proteins   Anti­sigma factor binds to host RNA sigma factor preventing recognition of promoters on host genes, SWITCH o T4 late genes direct host RNA pol to promoters for these genes only, assembly now begins   Pumping process of T4 genome:  o Proheads (precursor to bacteriophage head) assembled but empty  o Packaging motor assembled at opening to prohead, ATP is driving force o Motor discarded and head is sealed   After, T4 tail and tai fibers self­assemble and cell osmotically lyses and virion are released (100­burst size)  8.8 Temperate Bacteriophages and Lysogeny­ Bacteriophage lambda  Temperate viruses­ infect host and establish long­term stable relationship  Lysogeny­ genes are not transcribed, genome is replicated with host genome and passed to daughter cells   Prophage­ replicated along with host cell  o Lambda­ genome integrated into host genome o P1­ plasmid in the cytoplasm   Induction to virulent phase  DNA excised  virions produced  cell lysis   Bacteriophage lambda­ double stranded DNA with head and tail, enters host cell and form the cos site (base pair)  to circularize genome  o Lytic pathway  rolling circle replication (one strand in circular genome nicked and rolled out as  template)   cut into lengths at cos sites  packaged into heads  o DNA damage can initiate lytic cycle   Transduction­ package chromosomes from lysed host in newly synthesized virions and transfer, gene transfer  Lysis vs. Lysogeny: genetic switch  o C1 protein­ represses Cro  lysogenic pathway  o Cro­ represses CII and CIII (required for lysogeny)  lytic pathway  Lecture:   Five sensor kinases detect conditions which control endospore formation in a system that is similar to a two­ com31nent regulatory system but is much more complicated involving sigma factors.    10  viruses on Earth  Virus particle: extracellular form of a virus; allows virus to exist outside host and facilitates transmission from  one host cell to another  Nucleocapsid: complete complex of nucleic acid and protein packaged in the virion  Question: A sample of ground water impacted by direct runoff from a cattle feedlot into an open well is collected  and diluted.  The diluted sample is equal to a 0.001­ml aliquot of the dilution was added to molten soft agar with  Escherichia coli and poured on to nutrient agar plates. After incubating the plates at 37°C for 24 hours, the plate  contained 100 plaque forming units.  How many bacteriophage infecting E. coli are present in the ground water? 100PFU −1 o 0.001mL =100,000 PFU mL streamwater  Permissive cell: host cell that allows the complete replication cycle of a virus to occur  Bacteriophage Lambda­ linear, dsDNA genome o Complementary, single­stranded regions 12 nucleotides long at the 5′­terminus of each strand o Upon penetration, DNA ends base­pair forms cos site, DNA ligates and forms double­stranded circle o When lysogenic, integrates into E. coli chromosome at the lambda attachment site (att  Lambda genome o At the 5’­terminus of each strand is a single stranded region 12 nucleotides long o When lambda enters the cell they base pair, DNA is ligated and forms a double stranded circle o Lambda integrates into  the E. coli chromosome o Lambda integrase recognizes phage and bacterial attachment sites  Outcomes of lysogeny:  o Via binary fission, host cell DNA & the provirus DNA are both replicated and passed on to the progeny. o Induction (i.e. stress) provirus DNA excises out of host genome  initiates the lytic cycle. o Genetic information in the provirus can provide new characteristics for the host cell. 2/26: Viral Diversity  Readings: 8.9­8.11, 9.1­9.2 III: Viral Diversity and Ecology   8.9 Overview of Bacterial Viruses  Bacteriophage examples:  o ϕX174­ circular DNA, possess only a few genes, plus sense, converted to replicative form  o MS2­ RNA genome encodes four proteins, RNA replicase (replicate viral RNA genome), needed because  RNA cannot be made from an RNA template   Overlapping genes­ open reading frames overlap, allowing virus to produce more than 1 protein from a 1 gene  8.10 Overview of Animal Viruses  Major tenets of virology:  o Presence of capsid to carry viral RNA/DNA genome o Infection and takeover of host metabolic processes o Assembly and release from cell   2 differences in animal viruses:  o Entire virion enters host cell  o Eukaryotic cells have a nucleus, animal viruses replicate here   Possible events in animal virus infection:  o Virulent infection­ cell lysis, most common  o Latent infection­ viral DNA does not replicate and host is unharmed o Persistent infection­ release of virions is slow, host may not be lysed o Transformation­ normal cell converted into cancer cell   Cells in different tissues/organs have different surface proteins, so viruses infect only certain animal tissues   Must lose outer coat to expose viral genome o Entire virion of animal virus enter cell (endocytosis) virion is uncoated in cytoplasm and genome passes  into nucleus  picks up part of cytoplasmic membrane on its way out   Retrovirus­ inside host cell via DNA intermediate, transfer information from RNA to DNA (reverse  transcriptase assists this flow of information) HIV is an example  o Enveloped and carry reverse transcriptase, integrase, protease  o Replication: virion enters host cell  envelope removed  reverse transcription begins  reverse  transcriptase uses complementary strand  2x stranded DNA  nucleus with integrase  incorporated into host genome  nucleocapsid assembled  bud out of membrane  8.11 Virosphere and Viral Ecology   Lytic phages facilitate transfer of bacterial genes from one cell to another by transduction (horizontal gene  transfer)  bacterial evolution   Lots of host cells  lytic  Few host cells  lysogenic, survive as prophage  Chapter 9:  I: Viral Genomes and Evolution  9.1 Size and Structure of Viral Genomes   Seven classes of viruses based on relationship of viral genome to its mRNA: o Class I: double stranded DNA, mRNA production and replication same as host cell  o Class II: single­stranded plus­strand DNA, transcription yields minus sense  replicative form needed  (complementary DNA must be made) and plus becomes genome and minus discarded  o Class III: start with double stranded (+/­) RNA  o Class IV: + strand RNA, genome is mRNA o Class V: ­ strand RNA, RNA replicase synthesize + sense RNA off of – strand  plus strand used as  mRNA  template make more – strand  o Class VI: single­stranded RNA + but replicate through 2x stranded DNA intermediate (needs reverse  transcription  o Class VII: 2x stranded DNA, replicate through RNA intermediate   2 groups of viral proteins:  o Early­ synthesized soon after infection, enzymes (small amounts), shut down host mechanisms   o Late­ synthesized later in infection, structural components of virion  9.2 Viral Evolution  Why viruses appeared: cells quickly move genes about  enriching genetic diversity  facilitate gene transfers   Hypothesis: transition from RNA to DNA world  o Viruses may have been the first DNA containing entities (DNA evolved as modification to protect against ribonucleases), DNA viruses infected all three domains o Gradually, each group was able to obtain necessary machinery to replicate DNA   Evolution is so scrambled that viral phylogeny is impossible currently 


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

25 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Bentley McCaw University of Florida

"I was shooting for a perfect 4.0 GPA this semester. Having StudySoup as a study aid was critical to helping me achieve my goal...and I nailed it!"

Kyle Maynard Purdue

"When you're taking detailed notes and trying to help everyone else out in the class, it really helps you learn and understand the I made $280 on my first study guide!"

Steve Martinelli UC Los Angeles

"There's no way I would have passed my Organic Chemistry class this semester without the notes and study guides I got from StudySoup."

Parker Thompson 500 Startups

"It's a great way for students to improve their educational experience and it seemed like a product that everybody wants, so all the people participating are winning."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.