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噬菌體的噬菌機理及侵染過程

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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。如此重復只需4次,一個噬菌體顆粒便可使幾十億個細菌感染而死亡。當把細菌涂布在培養(yǎng)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(yǎng)基的菌苔上出現(xiàn)一個由于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,并不使細胞死亡,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

因組,此時,這種宿主細菌稱為溶原性細菌。溶原性細菌內(nèi)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(chǎn)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。

侵染過程

  一個典型的噬菌體的侵染細菌的過程,可以分為三個階段:感染階段、增殖階段和成熟階段。

 

  感染階段:噬菌體侵染寄主細胞的*步是“吸附”,即噬菌體的尾部附著在細菌的細胞壁上,然后進行“侵入”。噬菌體先通過*的作用在細菌的細胞壁上打開一個缺口,尾鞘像肌動球蛋白的作用一樣收縮,露出尾軸,伸入細胞壁內(nèi),如同注射器的注射動作,噬菌體只把頭部的DNA注入細菌的細胞內(nèi),其蛋白質(zhì)外殼留在壁外,不參與增殖過程。

 

  增殖階段:噬菌體DNA進入細菌細胞后,會引起一系列的變化:細菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌體逐漸控制了細胞的代謝。噬菌體巧妙地利用寄主(細菌)細胞的“機器”,大量地復制子代噬菌體的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菌細胞的代謝機構(gòu),由本身的核酸物質(zhì)操縱的。據(jù)觀察,當噬菌體侵入細菌細胞后,細菌的細胞質(zhì)里很快便充滿了DNA細絲,十分鐘左右開始出現(xiàn)完整的多角形頭部結(jié)構(gòu)。噬菌體成熟時,這些DNA高分子聚縮成多角體,頭部蛋白質(zhì)通過排列和結(jié)晶過程,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,溶解寄主細胞壁的*逐漸增加,促使細胞裂解,從而釋放出子代噬菌體。在光學顯微鏡下觀察培養(yǎng)的感染細胞,可以直接看到細胞的裂解現(xiàn)象。T2噬菌體在37 ℃下大約只需四十分就可以產(chǎn)生100~300個子代噬菌體。子代噬菌體釋放出來后,又去侵染鄰近的細菌細胞,產(chǎn)生子二代噬菌體。


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