裂解噬菌体

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噬菌体是由D.Herelle和Twort各自独立发现的。噬菌体(bacteriophage,phage)是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌的裂解,故称为噬菌体。

  裂解噬菌体
裂解噬菌体 裂解噬菌体
噬菌体是由D.Herelle和Twort各自独立发现的。噬菌体(bacteriophage,phage)是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌的裂解,故称为噬菌体。本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。噬菌体具有病毒的一些特性:个体微小。噬菌体基因组含有许多个基因,但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞,噬菌体既不能生长,也不能复制。
噬菌体分布极广,凡是有细菌的场所,就可能有相应噬菌体的存在。在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中,常含有肠道菌的噬菌体。在土壤中,可找到土壤细菌的噬菌体。噬菌体有严格的宿主特异性,只寄居在易感宿主菌体内,故可利用噬菌体进行细菌的流行病学鉴定与分型,以追查传染源。由于噬菌体结构简单、基因数少,是分子生物学与基因工程的良好实验系统。
噬菌体颗粒在结构上有很大差别,一般可分成三种类型,即无尾部结构的二十面体,有尾部结构的二十面体和线状体,迄今已知的噬菌体大多数是有尾部结构的二十面体。
噬菌体有毒(烈)性噬菌体和温和噬菌体两种类型。侵入宿主细胞后,随即引起宿主细胞裂解的噬菌体称作毒性噬菌体。毒性噬菌体被看作正常表现的噬菌体。温和噬菌体则是:当它侵入宿主细胞后,其核酸附着并整合在宿主染色体上,和宿主核算同步复制,宿主细胞不裂解而继续生长。这种不引起宿主细胞裂解的噬菌体称作温和噬菌体。
  噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成几百个子代噬菌体颗粒,每个子代颗粒又可感染细菌细胞,再生成几百个子代噬菌体颗粒。如此重复只需4次,一个噬菌体颗粒便可使几十亿个细菌感染而死亡。当把细菌涂布在培养基上,长成一层菌苔时,一个噬菌体感染其中一个细菌时,便会同上面所说的那样,把该细菌周围的成千上万个细菌感染致死,在培养基的菌苔上出现一个由于细菌被噬菌体裂解后造成的空斑,这便称为噬菌斑(plaque)。每一噬菌体除了能使宿主细菌裂解死亡外,还有一些噬菌体感染细菌后,并不使细胞死亡,称为温和噬菌体,这些噬菌体感染细菌后,将其自身的基因组整合进宿主细胞的基因组,此时,这种宿主细菌称为溶原性细菌。溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组称为原噬菌体(prophage),溶原性细菌不会产生许多子噬菌体颗粒,也不会裂解;但当条件改变使溶原周期终止时,宿主细胞就会因原噬菌体的增殖而裂解死亡,释放出许多子代噬菌体颗粒。

溶原性细菌有两个特点。第一,溶原性细菌在被噬菌体感染并溶原化后,不会被同种噬菌体再次感染,这是超感染免疫性。第二,经过若干世代后,溶原性细菌会开始进入溶菌周期,即溶原性细菌的诱发。此时,原噬菌体从宿主基因组上切离下来进行增殖。
λ噬菌体载体不具有质粒载体的抗生素抗性的标记基因;因此,对λ重组分子的选择主要有下面几种方法。
①cI基因功能选择cI基因编码的阻遏蛋白可使感染了λ噬菌体的大肠杆菌进入溶原化状态。如果在插入型载体的克隆位点上,或是置换型载体的可置换片段中,放上一个cI基因,当外源DNA插入或取代时,便破坏了cI基因,使出现cI-表型。此时,λ重组分子生成的是透亮的噬菌斑,而未重组的λ噬菌体由于仍保有cI基因,所以宿主细菌是溶原化的,就生成混沌的噬菌斑。
②LacZ基因功能选择lacZ基因的产物为卢—半乳糖苷酶,在Xgal—IPTG培养基上显现蓝色。在插入型载体的lacZ基因序列中引入限制性内切核酸酶的切点,外源DNA插入这个克隆位点就会破坏lacZ基因,于是在上述培养基上出现无色的噬菌斑。如果没有同外源DNA形成λ重组分子,则lacZ基因未遭破坏,在培养基上出现蓝色的噬菌斑。
③spi-选择λ噬菌体的red和gam基因产物可抑制噬菌体在宿主细菌中正常生长,red-和gam-突变型λ噬菌体则可正常生长。当置换型载体的可置换片段中放上red和gam基因后,外源DNA片段取代了置换片段,则同时除去了red、gam基因,就可在宿主菌中生长,否则就不能正常生长。
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