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

MIC 401 Week 2 Notes

by: Christinee

MIC 401 Week 2 Notes MIC 401

Marketplace > University at Buffalo > Microbiology > MIC 401 > MIC 401 Week 2 Notes
GPA 3.4

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

These notes are what were covered in lecture last week.
Biomedical Microbiology
Dr. Amy Jacobs
Class Notes
Mic 401, Biomedical microbiology, Microbiology
25 ?




Popular in Biomedical Microbiology

Popular in Microbiology

This 13 page Class Notes was uploaded by Christinee on Monday February 8, 2016. The Class Notes belongs to MIC 401 at University at Buffalo taught by Dr. Amy Jacobs in Spring 2016. Since its upload, it has received 227 views. For similar materials see Biomedical Microbiology in Microbiology at University at Buffalo.

Popular in Microbiology


Reviews for MIC 401 Week 2 Notes


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: 02/08/16
Lecture 3 ­ Cellular Functions Microbial Genetics *No additional notes for this lecture since the professor included his notes  on the lecture slides & it was self­explanatory. Lecture 4 – Bacteriophages *These are just additional notes that aren’t included on the slides that were  discussed during lecture.  Some examples of lysogenic conversion (slide 4) o ­ Diphtheria – high mortality, can be found in throats however  is avirulent unless there’s a bacteriophage that infects it o Vibrio cholerae – diarrheal disease – can lose 20L of fluid in 24 hours, death by dehydration o Bacteriophage called vibriophage that has to infect vibrio  cholerae to bring cholera toxin and make it a virulent disease  Why are bacteriophages important organisms? (slide 5) o All of molecular biological processes were studied in  bacteriophage o Bacteriophages are very very small o 65 nm in size  How do we culture & study bacteriophages? (slide 7) o ­ Bacteriophages are parasites – they grow on bacteria, replicate in bacteria, kills bacteria o How do we grow them in a lab? Plaque assay  Serial dilutions of phage lysate (slide 9) o Bacteria death ­ plaque  Icosohedral (slide 14) o In a lot of eukaryotic type viruses  Example: T phages (T4, T35, T55, etc.) (slide 19) o Bacteriophage attaches to bacterium o Injects its DNA inside bacterium o Undergoes a process of replication & make new progeny &  released  o Bacteriophage lyses the cell  T4 phage (slide 20) o Adsorption: bacteriophage binding to receptors on the cell  T4 has a receptor type of lipopolysaccharide (major  component of gram negative bacteria on a membrane) o Penetration: penetrating the membranes & injecting its DNA  from its head through its tail & into the cytoplasm of the cell  Phage morphogenesis occurs in a stepwise progression (slide 22) o Lifestyle of T4 – very regulated lifestlye  Adsorption  Penetrates & injects DNA inside cell  First 5 minutes: transcription occurs, there’s going to be  some early mRNA’s which translate for early proteins  which do some early jobs  First thing it does is destroy host cell chromosome  – reason being is to make a lot of progeny, need a  lot of nucleotides – great place to find that is in  host cell chromosome   also makes other proteins – start shutting down  host protein synthesis (stop making proteins for  host, start making proteins for phage)  10 minutes: start replicating DNA  End result: long linear pieces of DNA formed   15 minutes: At this point, start transcribing late mRNAs  (structural proteins)  Start producing proteins for the head & tail  Ultimately, the DNA gets fed into the heads   Heads & tails will then bind to each other forming  the phage particle   Late proteins lyses the cell & releases the progeny  o Latent Period: time from beginning of adsorption to the phase  where you have new progeny culture supinate  o Eclipse Period: adsorption – where you have intact phage  particles but still contained within the bacterial cell o Difference between the two: lyses   Morphogenesis of bacteriophage particles (slide 25) o Larger pins evolved in order to increase radius of surface  o High affinity small pins  Temperate bacteriophage (slide 27) o Temperate Lifestyle  Adsorption  Penetration  It CAN go through the lytic lifestyle  o Actually  Adsorption  Penetration   It can be come quiescent inside the cell – dormant – by  integrating into the bacterial chromosome  The phage replicates by letting the cell replicate for it  o If bacterial cell dies, the phage dies o Phage in temperate lifestyle can switch & come out of the  lysogenic lifestyle back into the lytic lifestyle – phage particles  end up being very stable during adverse situations since they’re  not metabolizing   Temperate lifestyle (slide 31/32/34) o Lambda doesn’t bind to LPS, it actually binds to maltose  binding protein o Lambda affects E. Coli – E. Coli can use maltose as a source of  sugar, as a source of carbon – if maltose is around it’s going to  express the receptor o Lambda binds to maltose receptor, penetrates & does something different then what the T4 phage does o Injects DNA as linear DNA, but the first thing it does is  circularizes the DNA  o How does it circularize the DNA? (slide 32)  Linear DNA is double stranded until you get to both ends of the DNA   On both ends are a single stranded DNA overhang –  about 12 base pairs of overhang, very G­C rich  Why G­C rich? Exact opposites of the other nucleotides   Nucleotides bond by hydrogen bonds (A­T base pairs  have 2 hydrogen bonds; G­C base pairs have 3)  G­C pairs are more thermodynamically stable –  maximizes the number of hydrogen bonds o Temperate lifestyle (slide 34)  Lambda  Adsorption  Penetration  Circularization  Lytic or lysogenic lifestyle?  Molecular decision to Lytic or Lysogenic phage depends upon:  (slide 35) o Lytic or Lysogenic? Depends on four promoters & two proteins o All of the genes \are expressed from a message from the  promoter Pl & Pre  o The decision of which lifestyle to choose from depends totally  upon which one of those two promoters become active first   Regulation of lambda bacteriophage – lysogenic cycle (slide 36) o Lysogenic lifestyle – the promoter Pre becomes activated first,  when it does it initiates transcription of this long mRNA  On that mRNA is an encoded gene for the protein C1, an  unusual protein – a DNA binding protein, it doesn’t bind  just to any DNA – it binds to very specific sequences that are very close to the PL promoter & very close to the PR  promoter  When it binds to those promoters, it represses those  promoters – excludes RNA polymerase from reaching  them   If RNA polymerase doesn’t reach them, you don’t get  any of the gene expressions for lysis   Regulation of lambda bacteriophage – lysogenic cycle (slide 37) o C1 has a DNA binding activity to PL & PR and shuts them  down o Also has a binding activity for the PRM promoter – when it  binds to PRM, it activates, makes it easier for RNA polymerase  to get to that site o Turns PRM into a very powerful promoter that transcribes a  shorter message but a higher amount  More C1 expressed – flood the cell  Absolutely going to shut down lytic lifestyle  Regulation of lambda bacteriophage – lytic cycle (slide 38) o PR promoter recruited RNA polymerase first & when it does  this long mRNA containing the lysis genes is being expressed  but another gene that’s being expressed is the CRO protein o CRO protein, like C1 protein is a DNA binding protein –  doesn’t have any activity at PRE/PL site  has a site to bind at PRM  Different from C1 which activates this promoter – CRO  turns off PRM promoter – don’t get high level of  expressions of C1 which means it doesn’t shut down  PL/PRE : now get the lysis gene aka the lytic lifestyle   Lytic cycle: lambda infection 2 step dna replication (slide 40) o Lambda Infection  COS Sites: circularizes at COS sites – cohesive sites   Then goes to first step of normal replication  Forms two replication fork  Bidirectional or theta replication   End up with two circular DNA – each one of those can undergo bidirectional replication  After a certain amount of bidirectional replications,  undergo rolling circle replication  Stops theta replication  Forms a knick in one strand, sets up replication  fork with one strand knicked  Replication fork – instead of making a circle, end  up making a long linear piece of DNA  “roll of tape”  Long linear concatemers  Theta replication: rolling circle replication (slide 41) o On linear concatemeres – there are COS sites o Between each COS site is one bacterial genome  o Empty phage heads have binding affinity for COS sites  Once it binds, a protein called TER cleaves that COS site not in the middle but asymmetrically   Where single stranded 12 base pair overhang comes from – TER cleavage   Once it makes its cleavage, head starts reeling in DNA  until it reaches the next COS site  When it reaches the next COS site, TER cleaves again  What are molecular steps if the choice is for the lysogenic cycle  (slide 42) o Lambda goes through chromosomal integration o Depends on 3 different factors   Process of lysogeny requires three factors: (slide 43) o attP: nucleotide site, on the phage particle o attB: exists on bacterial chromosome o Int: site specific recombination protein  Continuous expression of cI maintains lysogenic state (slide 44) o Linear form genome by the half COS sites will circularize o Once circularized, you have attP site and attB site in bacterial  chromosome which are very closely related in sequence – not  perfect homology, there are some nucleotide changes  o Int protein comes in and causes a recombination between attP  and attB o Since they’re not absolutely similar, once you have  recombination, you’ve now integrated that circle into the  chromosome o But because attP and attB aren’t identical, conjunction sites are  a hybrid – attBP  Superinfection immunity (slide 46) o attB looking for attP site – there’s a hybrid attBP – INT has no  substrate – can’t go lysogenic or lytic = DEATH  Excision of lambda (slide 47) o Adverse conditions: reverse integration step, not using INT, by  using Xis o Xis: bacterophage protein that recognizes attP & attB, opposite  reaction  Dis­integration (slide 48) o Integrated phage has Xis – Xis recognizes attBP/attPB &  disintegrates them back into the circle o Circle does lytic lifestyle and phage survives  Lambda (slide 49) o Lambda – lytic or lysogenic o Lysogenic in the chromosome: signals to go lytic – when do  you, as lambda, want to go from lysogenic to lytic?  under adverse conditions o E.Coli – rec A: can bind to DNA & is a protease & degrades  certain proteins – inducible, bacterial cell doesn’t produce rec A all the time,  if DNA damaged, signals sent to that cell to make  more rec A ­  c1 protein of lambda has a proteolytic  sensitive  site that’s recognized by rec A –   cells have DNA damage bc of adverse growth conditions  cell makes rec A: tries to make the repair but starts  cleaving and destroying c1 protein – as a result  Xis is produced : no c1 protein – start making lytic genes o Lambda makes cell commit suicide  Lecture 5 – Genetic Exchange and Variation *These are just additional notes that aren’t included on the slides that were  discussed during lecture.  Adverse environmental conditions (slide 2) o If one bacterium picks up a mutation, makes it refractory from  being picked up by macrophage – it’s going to persist  Selective advantage (slide 3) o Once it persists it divides & the new population of cloned  bacteria is unable to be picked up by phages  Staphylococcus aureus (slide 5) o Transposon: mobile genetic element  Mobilizable genetic elements (slide 6) o Staph Aureus: scalded baby syndrome – baby looks like dipped  in boiling water – boils   Point mutations – 3 types (slide 12) o Missense mutation: substitution of another base pair –  substitute T o Nonsense mutation: substitution or addition – single point  changes that produce STOP codons o Frame shift mutation: deletion of one base pair – shifts codon   Chromosomal mutations: antibiotic resistance (slide 13/14) o Streptomycin: stops protein synthesis by interacting with a  ribosome o Streptomycin resistance  If you have a ribosome, it binds to mRNA & does all it  needs to do  Streptomycin binds to ribosome and sterically hinders  ribosome itself – kills the cell – stops protein synthesis  Lysine encoded in ribosomal protein in position 42 and  has an AAA codon   Resistant forms: codon changed by single nucleotide  change to keep streptomycin from binding to ribosome –  now have resistant organism brought by single nucleotide change   Neisseria gonorrhoeae & N. meningitides (slide 16) o N. meningitidis – bacterial meningitis – can kill you in 24 hours o Neisseria gonorrhea – sexual transmitted disease  o Both are subject to phase and antigenic variation o They make opa proteins that can switch the protein off or  switch to a different type of OPA protein – 11 opa genes  Neisseria gonorrhoeae (slide 17) o If you take those 8­11 opa genes in the chromosome of NG or  NM, you see regions of high homology – regions of fairly  similar nucleotide sequences – encoded with very similar AA,  which are normally buried in the membrane of the bacteria  (inaccessible to antibodies) o There are regions that stick outside the cell known as  hypervariable regions – which are targeted by the immune  system when infected o Signal peptide coding regions: signals in mRNA that send  these HV regions to the membrane  Nucleic acid sequence of an opa gene (slide 18) o Starts with ATG codon o Has signal peptide encoding region o There’s repeats of penta­nucleotide CTCTT in Sig. pep. En.  Region o Slip strand mispairing occurs here  Frameshift mutations regulate Opa expression (slide 19) o DNA polymerase goes to that region – two strands separate  o Hydrogen bonds – can snap back together o If DNA polymerase loops out a DNA strand or reads it twice, it  creates or loses CTCTT repeats o If you lose 5 nucleotide segment – frameshift mutation occurs o If you lose 3, no problem, just add or subtract an AA o If you add 5, you completely shift the sequence o Good way for Neisseria to turn opa genes on and off  Phase variation: all the opa genes are out of frame   Antigenic variation of flagellar protein – salmonella typhimurium  (slide 21) o Salmonella typhimurium  Similar to Salmonella typhi – typhoid fever – lives in the  gut where there’s mucous lining   Cells are buried under mucous in gut, salmonella has to  find a way to get to those cells   The only way is to swim to them using flagella – which  are made of proteins – however body loves to make  antibodies to proteins  Can change flagellum  First segment: h2 flagellin gene makes h2 flaggelin, h1  repressor gene makes h1 repressor which has binding  affinity to OP which houses another promoter & when it  binds it turns it off  On the first segment that contains the Ph2­ON promoter,  it’s an invertible region – able to flip, polar  Promoter pointing away, OP promoter turns on and gets a different flagellin   The invertible Hin region (slide 22) o How does this flip occur?  Enzyme called HIN, the invertase, exists on particular  DNA that has inverted repeats of nucleotide sequences  on either side  HIN can recognize those repeats, can catalyze the  cleaving of that sequence – holds onto it and flips it  around   HIN included on fragment – inversion can always occur  Streptococcus pneumonia (slide 27) o Griffith’s experiment: SP can infect a lot of different animals  including humans  Wanted to understand how SP caused disease – used a  mouse model  On plate, there were two types of colonies – smooth and  shiny, flat rough colonies  If touched smooth colony and streaked it, he would get  thousands of smooth colonies and once in awhile rough  colonies & vice versa  Colony morphology Seemed to be alleles of the same  gene   Conducted an experiment   Mouse Model Experiment (slide 28) o Used a mouse model o Grew shiny smooth bacteria, injected it into the mouse & the  mouse died o Took rough dull bacteria, injected it into the mouse, the mouse  lived  Small shiny virulent vs. flat dull avirulent o Took shiny smooth virulent bacteria, heat killed it, injected it  into the mouse – the mouse lived o *** heat killed virulent form, mixed it with avirulent living  form, injected it into the mouse – the mouse died – expected the mouse to live  Took this sample and streaked it and found that almost  all of it was the small shiny smooth virulent type o Griffith concluded:  somehow, dead virulent form was able to transform the  avirulent form into a disease causing form o Another experiment: Avery, Macleod, and McCarty 20 years  later:  Still wondered what genetic materials were – genes were  still an idea – most thought it was protein  Took bacteria and fractionated them into parts  Avery could take the avirulent form & extract all the  proteins and injected it into the mouse  He did this and to his surprise the mouse lived  Took lipids & RNA – injected – mouse lived  Took DNA – injected into mouse – mouse died ******  Did it with protease – the DNA still transformed   Mechanism of Transformation (slide 29) o Transformation: uptake of DNA in the external area o Bacteria can also take up single stranded DNA as well  Streptococcus sp. (slide 31) o Streptococcus produces an enzyme which allows cells to  autolyse   Neissria gonorrhoeae, Neisseria meningitis (slide 32) o Make adhesins & pili – long rigid rods made with proteins – the ends make it able to attach to different epithelial cells o Pili are even more varied then OPA proteins – hundreds of  different variants  Pilus switching in Neisseria gonorrhoeae (slide 34) o Look at gene for pilus o Regions that are hyper variable o Regions that produce AA o In between, are OPA genes – region of high homology  Chromosome of Neisseria spp. (slide 35) o How do we control antigenic phase variation? o there’s a single expression locus on the chromosome, but there  are many silent loci  o Silent loci: they have all the information to encode a pilus but  there’s no promoter o “vanks”  Neisseria gonorrhoeae – antigenic variation (slide 36) o Wherever there are regions that have homology, cells have  recombination functions  o If you have a expression gene & silent locus – you can have  homologous recombination & now have a mixture of different  regions – part from original gene and part from silent locus o Able to outrun immune system – antigenic variation  Neisseria gonorrhoeae – phase variation (slide 37) o What about phase variation since there’s some NG that don’t  produce pilli at all o There will be homologous recombination – but will be aberrant  recombination and will cause a shift o Frame shift causes jumbled information downstream – now not  expressing pilli at all o NG uses cellular factor (homologus recombination) and cellular mistakes (frameshift) to be able to change productively   Slide 40 o Every once in awhile rarely, instead of packing its own  genome, the bacteriophage empty phage  head can package a  piece of chromosomal DNA  o when it does this, you have an infectious particle because all the necessary functions for binding to cell to adsorption &  penetration  are all  proteins that are located in the head and the  tail o If it injects that piece of chromosomal DNA into the cell  (not  phage DNA) & this piece of DNA has homology to the  bacterial chromosome, it can be recombined in the chromosome o If that chromosomal DNA expresses a gene that’s useful to  bacterium, that becomes a selective advantage  Plasmids (slide 42/43) o Borrelia – linear plasmids – lime disease o Cryptic – haven’t discovered function yet  Conjugation (slide 45) o Cell to cell contact by the sex pilus – has adhesin on the end  that can recognize cells that don’t have the conjugal plasmid in  it o Donor & recipient o Why the long rigid rod? o Search a wider area for recipient cells   Slide 46 o Once attached, pilus starts being degraded at its base o As the pilus gets shorter – the membranes touch & meld into  each other o Creates single bacterial cell with two nuclei o The conjugal plasmid forms a knick in one strand , starts  replicating the strand, replicates a single strand of DNA on one  side, the host cell itself will fill in the second strand o Ends up with a replicate copy of the conjugation plasmid in the  opposite cell  Transposons (slide 48) o Not JUMPING GENES o Non homologous type of transfer  o Tnp catalyzes non homologous regions o Tnp can cause mutations  Insertional Mutagenesis by a transposon (slide 49) o If transposon mobilizes into the interior of that gene, you’ve  now disrupted that gene sequence (frame shifts) o Ends up prematurely terminating mRNA o Cause drastic mutations  3 types of transposons (slide 50) o Insertion sequence o ­ inverted repeats o ­ only enough DNA to encode the tnp o Composite transposon o ­ larger encoding regions o ­ one carries kanR gene o Complex Transposon o ­ most evolved o ­ lost duplication sequence o ­ only has repeated sequences that it needs for  transposition  Epidemiology of penicillinase­producing N.G. (slide 54) o Vietnam: 400,000 young soldiers 18­25 years old o Brothel & sex workers o Penicillin was used to treat gonococcus – very effective o Penicillin gonococcus resistance arouse  o 3­4 years, penicillin resistance arouse around the world 


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

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."

Anthony Lee UC Santa Barbara

"I bought an awesome study guide, which helped me get an A in my Math 34B class this quarter!"

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!"

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.