標籤:噬菌體

在微生物界,同樣存在類似動植物界的食物鏈一樣的關係。「捕食」細菌的生物,正是科學家們研究微生物的一種強有力的工具:噬菌體(Phage)。噬菌體是感染細菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的細菌病毒的總稱,作為病毒的一種,噬菌體具有病毒特有的一些特性:個體微小;不具有完整細胞結構;只含有單一核酸。噬菌體基因組含有許多個基因,但所有已知的噬菌體都是在細菌細胞中利用細菌的核糖體、蛋白質合成時所需的各種因子、各種氨基酸和能量產生系統來實現其自身的生長和增殖。一旦離開了宿主細胞,噬菌體既不能生長,也不能複製。

1簡介

基本概念
噬菌體
噬菌體是在1907年和1909年分別由Twort和D,Herelle各自獨立發現。噬菌體(bacteriophage, phage)是感染細菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒的總稱,因部分能引起宿主菌的裂解,故稱為噬菌體。本世紀初在葡萄球菌和志賀菌中首先發現。噬菌體具有病毒的一些特性:個體微小。噬菌體基因組含有許多個基因,但所有已知的噬菌體都是細菌細胞中利用細菌的核糖體、蛋白質合成時所需的各種因子、各種氨基酸和能量產生系統來實現其自身的生長和增殖。一旦離開了宿主細胞,噬菌體既不能生長,也不能複製。
噬菌體分佈極廣,凡是有細菌的場所,就可能有相應噬菌體的存在。在人和動物的排泄物或污染的井水、河水中,常含有腸道菌的噬菌體。在土壤中,可找到土壤細菌的噬菌體。噬菌體有嚴格的宿主特異性,只寄居在易感宿主菌體內,故可利用噬菌體進行細菌的流行病學鑒定與分型,以追查傳染源。由於噬菌體結構簡單、基因數少,是分子生物學與基因工程的良好實驗系統。
噬菌機理
噬菌體顆粒感染一個細菌細胞后可迅速生成幾百個子代噬菌體顆粒,每個子代顆粒又可感染細菌細胞,再生成幾百個子代噬菌體顆粒。如此重複只需4次,一個噬菌體顆粒便可使幾十億個細菌感染而死亡。當把細菌塗布在培養基上,長成一層菌苔時,一個噬菌體感染其中一個細菌時,便會同上面所說的那樣,把該細菌周圍的成千上萬個細菌感染致死,在培養基的菌苔上出現一個由於細菌被噬菌體裂解后造成的空斑,這便稱為噬菌斑(plaque)。每一噬菌體除了能使宿主細菌裂解死亡外,還有一些噬菌體感染細菌后,並不使細胞死亡,稱為溶原性噬菌體,這些噬菌體感染細菌后,將其自身的基因組整合進宿主細胞的基
噬菌體

  噬菌體

因組,此時,這種宿主細菌稱為溶原性細菌。溶原性細菌內存在的整套噬菌體DNA基因組稱為原噬菌體(prophage),溶原性細菌不會產生許多子噬菌體顆粒,也不會裂解;但當條件改變使溶原周期終止時,宿主細胞就會因原噬菌體的增殖而裂解死亡,釋放出許多子代噬菌體顆粒。
溶原性細菌特點
第一,溶原性細菌在被噬菌體感染並溶原化后,不會被同種噬菌體再次感染,這是超感染免疫性。
第二,經過若干世代后,溶原性細菌會開始進入溶菌周期,即溶原性細菌的誘發。此時,原噬菌體從宿主基因組上切離下來進行增殖。
λ噬菌體載體不具有質粒載體的抗生素抗性的標記基因;因此,對λ重組分子的選擇主要有下面幾種方法。
①cI基因功能選擇 cI基因編碼的阻遏蛋白可使感染了λ噬菌體的大腸桿菌進入溶原化狀態。如果在插入型載體的克隆位點上,或是置換型載體的可置換片段中,放上一個cI基因,當外源DNA插入或取代時,便破壞了cI基因,使出現cI-表型。此時,λ重組分子生成的是透亮的噬菌斑,而未重組的λ噬菌體由於仍保有cI基因,所以宿主細菌是溶原化的,就生成混沌的噬菌斑。
②lac Z基因功能選擇 lac Z基因的產物為盧—半乳糖苷酶,在Xgal—IPTG培養基上顯現藍色。在插入型載體的lac Z基因序列中引入限制性內切核酸酶的切點,外源DNA插入這個克隆位點就會破壞lac Z基因,於是在上述培養基上出現無色的噬菌斑。如果沒有同外源DNA形成λ重組分子,則lac Z基因未遭破壞,在培養基上出現藍色的噬菌斑。
③spi-選擇λ噬菌體的red和gam基因產物可抑制噬菌體在宿主細菌中正常生長,red-和gam-突變型λ噬菌體則可正常生長。當置換型載體的可置換片段中放上red和gam基因后,外源DNA片段取代了置換片段,則同時除去了red、gam基因,就可在宿主菌中生長,否則就不能正常生長。
相關電影
早在1958年,中國第一位細菌學博士余賀教授,就利用噬菌體成功治療了綠膿桿菌對燒傷病人的感染,成為微生物學界的一段佳話。這件事情還被拍成了一部名為《春滿人間》的電影。
噬菌體有時有益,有時有害,益是因為它會「吃」掉某些在人體內的病菌,可能起到治病的效果。害是因為它可能會「吃」掉一些益菌或其它本身屬於害菌但被人利用做一些有益的事的細菌或真菌(如:大腸桿菌、葡萄球菌、酵母菌等)造成很大的損失。
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