第七节第七节噬菌体 噬菌体 phagephage

江南大学生物工程学院

病毒 virus

Any of various simple submicroscopic parasites of plants, animals, and bacteria that often cause disease and that consist essentially of a core of RNA or DNA surrounded by a protein coat. Unable to replicate without a host cell, viruses are typically not considered living organisms.

病毒的大小

非细胞生物• 真病毒 euvirus ：至少含有核酸和蛋白质两种组分• 亚病毒 subvirus 类病毒 viroid ：只含具单独侵染性的 RNA 组分 拟病毒 virusoid ：只含不具单独侵染性的 RNA 组

分 朊病毒 prion ：只含蛋白质一种组分

真病毒的定义

一类超显微的非细胞生物，每种病毒只含有一种核酸；它们只能在活细胞内营专性寄生，靠寄主代谢系统的协助来复制核酸、合成蛋白质等组分，然后进行装配而得以增殖；在离体条件下，它们能以无生命的化学大分子状态长期存在并保持其侵染活性。

病毒的分类• 依据宿主范围 植物病毒 动物病毒 微生物病毒• 噬菌体 是感染细菌和放线菌的病毒。

痘病毒 棒状病毒 腮腺炎病毒

噬菌体 疱疹病毒 乳头状瘤病毒 AIDS 病毒

病毒的化学组成与构造• 化学组成 核酸 ( DNA 或 RN

A)

蛋白质• 构造 基本构造 核衣壳 ：核酸、衣壳 非基本构造 包膜、刺突

典型形态的病毒

1 、螺旋对称 TMV 病毒

典型形态的病毒

2 、二十面体对称 腺病毒

典型形态的病毒

3 、复合对称 T 偶数系列噬菌

体

HIV 病毒

第六节 噬菌体 Bacteriophage, phage

噬菌体是一类感染细菌或放线菌的病毒。一、噬菌体的特点1 、无细胞结构，仅含一种核酸；2 、不能进行独立的代谢作用；3 、严格的活细胞寄生；4 、个体极小，能通过细菌滤器

二、噬菌体的形态与构造 1 、形态 噬菌体的基本形态有蝌蚪形、微球形

和丝状三种。

噬菌体的类型

类型 形 状 结 构 核酸 噬菌体

1 蝌蚪形 六角形头部，可收缩性尾部 dsDNA T2,T4,T6

2 蝌蚪形 六角形头部，非收缩性长尾 dsDNA T1, T5,

3 蝌蚪形 六角形头部，非收缩性短尾 dsDNA T3,T7

4 微球形 六角形头部， 12 个顶角各有一个较大的壳粒 ssDNA

x174,

S13

5 微球形 六角形头部， 12 个顶角各有一个较小的壳粒 ssRNA

f2, Q,

MS2

6 丝 状 丝状 ( 线状 ) ssDNAfd, f1, M13

2 、构造E. coliT4 构造：头部（正二十面体）颈环尾鞘、尾髓基片、刺突、尾丝

T4 Bacteriophage

3 、大小T4 ：头部 65 ×95nm ，

尾部 20 ×95nm

f2 ： 20~25nm

4 、化学组成• 蛋白质• 核酸： dsDNA, dsRNA, ss

DNA, ssRNA T4 Bacteriophage

三、噬菌体的生长和繁殖1 、吸附 adsorption• 噬菌体的吸附器官与受体细胞的特殊位点的

接触与结合 • 吸附的专一性： 寄主专一性： 位点专一性： T3 、 T4 、 T7---- 脂多糖；

T2 、 T6---- 脂蛋白；雄性专一噬菌体 ---- 性纤毛。

• 过程：尾丝散开，刺突固着于特异性位点

T4 吸附对于 T 类噬菌体的吸附器官是尾丝和刺突，尾丝首先触及寄主细胞表面，然后刺突固定。

2 、侵入 penetration

噬菌体核酸物质进入受体细胞• T4 ：尾部的酶水解细菌细胞壁肽聚糖层

产生一小孔 , 尾鞘收缩 , 尾髓伸入细胞中 ,头部的核酸被压进细菌细胞 , 蛋白质外壳留在细胞外。

• M13, f1, fd ：其 DNA 自性纤毛中空管侵入寄主 细胞。

T4 核酸的侵入过程

M13

3 、增殖 replication 噬菌体核酸物质及蛋白质在寄主细胞内的合成• 早期及次早期的转录与转译作用• 细菌 DNA 被 DNase 破坏 • 噬菌体核酸的复制 • 后期的转录与转译作用

• T4 DNA 复制的特点： 一是由于 T4DNA 中的胞嘧啶被羟甲基 胞嘧啶取代，所以在其 DNA 复制之前，

必须由噬菌体编码的酶合成羟甲基胞嘧啶，并且在 T4DNA 合成后，羟甲基胞嘧啶被葡萄糖基化，以保护 T4DNA 免遭 E.coli 核酸酶破坏。

二是在 T4DNA 复制过程中，由 6—8 个拷贝结合形成非常长的 DNA 链。 ( 多连体 )

增殖过程

4 ．成熟 maturity/( 装配 ) （ assembly ）

在增殖期合成的噬菌体的核酸和蛋白质按一定的顺序装配成噬菌体颗粒

5 ．释放 release 子代噬菌体脱离寄主细胞而得以释放

四、噬菌体一步生长曲线 One Step Growth Curve

T2

• 潜伏期 latent phase

从噬菌体吸附细菌细胞至细菌细胞释放出新的噬菌体的最短时间。

• 裂解期 rise phase

从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。

• 平稳期 plateau 指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。

裂解量 burst size

每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数

不同的噬菌体的裂解量不同， T2为 150左右（ 5~447 ）， T4约 100 ， x174约1000 ，而 f2则可高达 10000 。

潜伏期平均噬菌体数裂解期末平均噬菌体数裂解量

五、溶源性 lysogeny

1 ．名词解释 (1)敏感细菌 sensitive bacteria

(2)烈性噬菌体 virulent phage

(3)温和性噬菌体 temperate phage

(4)原噬菌体 prophage

(5)溶源性细菌 lysogenic bacteria ： E. coli B()

(6)溶源化 lysogenization

2 ．溶源性细菌的基本特征(1) 具有遗传性 (2) 能自发裂解(3) 能被诱发裂解(4) 具免疫性(5)可以复愈(6)可获得新的生理特性

3 ．温和性噬菌体的存在状态(1) 游离态：游离的具有感染性的噬菌体粒

子(2) 整合态：整合或附着在细菌染色体上处

于原噬菌体的状态(3) 营养态：在寄主细胞内处于复制和装配

的状态

六、噬菌体的生活史 1 ．烈性噬菌体的生活周期（ lytic life cycle ）

2 ．温和性噬菌体的生活周期 lytic and lysogenic life cycle

七、噬菌体的分离检查• 分离样品的制备 根据感染特征，选择所需采集的标本的种类 除去杂菌 ( 离心或过滤 )

诱导噬菌体的产生 (uv 或丝裂霉素 C)• 样品接种 噬菌体标本可接种于生长在培养液或营养琼

脂平板中的细菌培养物。• 噬菌体存在的表现 细菌培养液变清或细菌平板上出现噬菌斑

1 ．噬菌斑（ plaque ） 在细菌菌苔平板上，由于噬菌体感染，使寄主细胞不断裂解而形成的肉眼可见的空斑。空斑中的细菌被全部或部分裂解。

• 噬菌斑形成： 噬菌体 宿主细胞 培养基

一些噬菌斑的形状

2 ．噬菌体效价测定方法 效价（ titer ）：每毫升试样中所含有的具侵染性的

噬菌体粒子数，又称噬菌斑形成单位（ plaque-forming unit, PFU ）。

(1) 双层琼脂法： 方法：底层： 2% 营养琼脂， 上层： 3~4ml 1% 营养琼脂 +0.2ml 宿主菌液

+0.1ml 样品液；培养 16~24hrs 后观察。 优点：定量性好，结果清晰； 缺点：费时，麻烦。 (2) 单层琼脂法 :

(3) 载片快速法 :

八、噬菌体的污染与防治1. 污染现象2. 污染原因3. 预防措施 (1) 严格控制活菌体排放，使噬菌体在环境中得不到繁殖。 (2)选育和使用抗噬菌体的菌种。 (3)几株亲缘不同的菌种定期轮换使用。 (4)药物防治4. 污染后的补救

九、酵母的病毒（ Killer因子）1.杀伤因子： Saccharomyces cerevisiae kill

er 是具有 dsRNA 作遗传物质的病毒样颗粒 (virus-like particles ， VLP) ，其本质是酵母的拟病毒，需要辅助病毒 L-A mycovirus (ds RNA) 。

2 ．有关酵母菌的类型：• 毒性株：能分泌一种多肽毒素或糖蛋白毒素• 中性株：不分泌毒素，也不为毒性株所杀死• 敏感株：不分泌毒素，但能为毒性株所杀死