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噬菌體的噬菌機(jī)理及侵染過(guò)程

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噬菌機(jī)理

  噬菌體  顆粒感染一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞后可迅速生成幾百個(gè)子代噬菌體顆粒,每個(gè)子代顆粒又可感染細(xì)菌細(xì)胞,再生成幾百個(gè)子代噬菌體顆粒。如此重復(fù)只需4次,一個(gè)噬菌體顆粒便可使幾十億個(gè)細(xì)菌感染而死亡。當(dāng)把細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基上,長(zhǎng)成一層菌苔時(shí),一個(gè)噬菌體感染其中一個(gè)細(xì)菌時(shí),便會(huì)同上面所說(shuō)的那樣,把該細(xì)菌周?chē)某汕先f(wàn)個(gè)細(xì)菌感染致死,在培養(yǎng)基的菌苔上出現(xiàn)一個(gè)由于細(xì)菌被噬菌體裂解后造成的空斑,這便稱(chēng)為噬菌斑(plaque)。每一噬菌體除了能使宿主細(xì)菌裂解死亡外,還有一些噬菌體感染細(xì)菌后,并不使細(xì)胞死亡,稱(chēng)為溶原性噬菌體,這些噬菌體感染細(xì)菌后,將其自身的基因組整合進(jìn)宿主細(xì)胞的基

因組,此時(shí),這種宿主細(xì)菌稱(chēng)為溶原性細(xì)菌。溶原性細(xì)菌內(nèi)存在的整套噬菌體DNA基因組稱(chēng)為原噬菌體(prophage),溶原性細(xì)菌不會(huì)產(chǎn)生許多子噬菌體顆粒,也不會(huì)裂解;但當(dāng)條件改變使溶原周期終止時(shí),宿主細(xì)胞就會(huì)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。

侵染過(guò)程

  一個(gè)典型的噬菌體的侵染細(xì)菌的過(guò)程,可以分為三個(gè)階段:感染階段、增殖階段和成熟階段。

 

  感染階段:噬菌體侵染寄主細(xì)胞的*步是“吸附”,即噬菌體的尾部附著在細(xì)菌的細(xì)胞壁上,然后進(jìn)行“侵入”。噬菌體先通過(guò)*的作用在細(xì)菌的細(xì)胞壁上打開(kāi)一個(gè)缺口,尾鞘像肌動(dòng)球蛋白的作用一樣收縮,露出尾軸,伸入細(xì)胞壁內(nèi),如同注射器的注射動(dòng)作,噬菌體只把頭部的DNA注入細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi),其蛋白質(zhì)外殼留在壁外,不參與增殖過(guò)程。

 

  增殖階段:噬菌體DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞后,會(huì)引起一系列的變化:細(xì)菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌體逐漸控制了細(xì)胞的代謝。噬菌體巧妙地利用寄主(細(xì)菌)細(xì)胞的“機(jī)器”,大量地復(fù)制子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),并形成完整的噬菌體顆粒。噬菌體的形成是借助于細(xì)菌細(xì)胞的代謝機(jī)構(gòu),由本身的核酸物質(zhì)操縱的。據(jù)觀察,當(dāng)噬菌體侵入細(xì)菌細(xì)胞后,細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)里很快便充滿(mǎn)了DNA細(xì)絲,十分鐘左右開(kāi)始出現(xiàn)完整的多角形頭部結(jié)構(gòu)。噬菌體成熟時(shí),這些DNA高分子聚縮成多角體,頭部蛋白質(zhì)通過(guò)排列和結(jié)晶過(guò)程,把多角形DNA聚縮體包圍,然后頭部和尾部相互吻合,組裝成一個(gè)完整的子代噬菌體。

 

  成熟階段:噬菌體成熟后,在潛伏后期,溶解寄主細(xì)胞壁的*逐漸增加,促使細(xì)胞裂解,從而釋放出子代噬菌體。在光學(xué)顯微鏡下觀察培養(yǎng)的感染細(xì)胞,可以直接看到細(xì)胞的裂解現(xiàn)象。T2噬菌體在37 ℃下大約只需四十分就可以產(chǎn)生100~300個(gè)子代噬菌體。子代噬菌體釋放出來(lái)后,又去侵染鄰近的細(xì)菌細(xì)胞,產(chǎn)生子二代噬菌體。


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