第3章 噬菌体

宿主菌
大肠埃希菌 志贺菌 沙门菌 枯草芽胞杆菌 解淀粉芽胞杆菌 假单胞菌 大肠埃希菌 大肠埃希菌 大肠埃希菌
形态
蝌蚪形 蝌蚪形 蝌蚪形 蝌蚪形 蝌蚪形 微球形，有包膜 微球形 细杆形 微球形
核酸
dsDNA，线状 dsDNA，线状 dsDNA，线状 dsDNA，线状 dsDNA，线状 dsDNA，线状 ssDNA，线状 ssDNA，线状 ssRNA，线状
It is a functional measurement rather than a measurement of the absolute quantity of particles: viral particles that are defective or which fail to infect their target cell will not produce a plaque and thus will not be counted. For example, a solution of tick-borne encephalitis virus with a concentration of 1,000 PFU/µl indicates that 1 µl of the solution contains enough virus particles to produce 1000 infectious plaques in a cell monolayer, but no inference can be made about the relationship of pfu to number of virus particles.
The lytic cycle
The lytic cycle, although slightly different for various viruses generally follow these steps: 1. The phage attaches itself to the cell 2. It injects the DNA into the host 3. DNA is replicated by the host cell. 4. Instructed by the viral DNA, the host manufactures viral proteins. 5. Self-assembly occurs and the new viruses burst out of the cell-destroying the cell. 6. After lysis, the cycle begins again.
第三章 噬菌体 (bacteriophage, phage)
第一节 噬菌体的生物学性状
第二节 毒性噬菌体
第三节 温和噬菌体
第四节 噬菌体的应用
第一节
噬菌体的生物学性状
• 噬菌体（phage）：是感染细菌、真菌、放 线菌或螺旋体等微生物的病毒。
病毒（virus）是由一种核酸分子（DNA或RNA） 与蛋白质构成的以复制方式进行繁殖的一类非 细胞型微生物。
• 温和噬菌体三种存在状态： ① 噬菌体颗粒； ② 噬菌体核酸 ； ③ 前噬菌体。
第四节 噬菌体的应用
1.细菌的鉴定和分型：噬菌体型
2.检测标本中的未知细菌
3.基因工程的工具：噬菌体展示技术
4.用于细菌性感染的治疗
Bacteriophage typing plate
A lawn of the bacterium to be tested is spread over the surface of a suitable agar medium and the inoculum is allowed to dry. A range of bacteriophage strains are then inoculated onto the lawn and the plate is incubated. Some bacyteriophage have no effect on the test strain, others can attack the bacterial cells causing the formation of plaques. This is not an all or nothing effect and observations can be recorded in a semiquantitatve manner. Those strains of bacteriophage that give a moth-eaten appearance to the lawn may be recorded as + or ++; those that destroy the test bacterium completely may be recorded as +++. Different bacterial strains within a species show different bacteriophage susceptibilities.
复制周期（或溶菌周期）：指毒 性噬菌体在宿主菌内的复制增 殖过程。 溶菌过程分:
吸附: 噬菌体表面蛋白与宿主菌表 面受体发生特异性结合的过程。 穿入: 仅核酸成分进入细菌体内。 生物合成: 由噬菌体核酸控制，一 方面转录mRNA，再由此合成酶、 调节蛋白和结构蛋白；另一方面 以核酸为模板，大量复制子代核 酸。 成熟与释放: 在菌体内装配成子代 噬菌体， 当子代噬菌体达到一定 数目时，裂解菌细胞，释放大批 成熟噬菌体。
Lysogeny is a cycle in which the phage DNA recombines with the bacterial chromosome. The incorporated viral DNA is now a prophage. The prophage genes are regulated by a repressor coded for by the prophage, the prophage is replicated each time the host DNA is replicated. Exposure to mutagens can lead to excision of the prophage and initiation of the lytic cycle.
• 生物学意义： – 进行细菌的鉴定与分型; – 分子生物学的重要研究工具。
一、形态与结构
• 形体微小，以nm计量，可通过滤菌器，需用 电子显微镜观察。 • 基本形态三种，以蝌蚪形为主，还有微球形 和细杆形。
噬菌体的形态与核酸特征
噬菌体
T1-T7、λ、N4 Sf6 P22 SP01、SP82 φ29 PM2 φX174、S13、M12、G4 f1、fd、M13 MS2、f2、fr、Qβ
二、化学组成 由核酸和蛋白质组成。 核酸(DNA／RNA)——核心部分 蛋白质——外壳部分
三、抗原性 噬菌体具有抗原性，能产生特 异性抗体，只阻止噬菌体的吸附穿入。
四、抵抗力 较一般细菌繁殖体强，但对紫外 线和x射线敏感。70℃ 30′不失活。
第二节 毒性噬菌体
毒性噬菌体(virulent phage) ： 能够进入相应细菌 体内复制增殖，产生许多子代噬菌体，最终使细 菌裂解的噬菌体，称为毒性噬菌体。
第三节 温和噬菌体
• 温和噬菌体（temperate phage） 噬菌体基 因组整合于宿主菌染色体中，不产生子代噬
菌体，也不引起细菌裂解，只是DNA随细菌
基因组的复制而复制，并随细菌的分裂而传
至子代细菌的基因组中，称为温和噬菌体或
溶原性噬菌体（lysogenic phage）。
• 前噬菌体（prophage）： 整合于宿主菌染 色体上的噬菌体基因组，称为前噬菌体。 • 溶原性细菌： 带有前噬菌体基因组的细菌 称为溶原性细菌。 • 溶原性： 指温和噬菌体能够产生成熟子代 噬菌体颗粒和裂解宿主菌的潜在能力。 • 溶原性转换：某些前噬菌体可导致细菌基 因型和性状发生改变，称为溶原性转换
φ6
假单胞菌
微球形，有包膜
dsRNA，线状，分成3节段
噬菌体
噬菌体结构
• 微球形（无尾部结构源自文库二十面体）：这种噬菌 体为一个二十面体，外表由规律排列的蛋白亚 单位——衣壳组成，核酸则被包裹在内部。 • 细杆形：这种噬菌体呈线状，没有明显的头部 结构，而是由壳粒组成的盘旋状结构。 • 蝌蚪形（有尾部结构的二十面体）：这种噬菌 体除了一个二十面体的头部外，还有由一个中 空的针状结构及外鞘组成的尾部，以及尾丝和 尾针组成的基部。
思考题
1．名词解释： phage（噬菌体） virulent phage（毒性噬菌体） lysogenic phage （溶原性噬菌体） temperate phage （温和噬菌体） prophage（前噬菌体） 2．简答题： （1）试述噬菌体的溶菌周期。 （2）简介温和噬菌体有哪些存在状态。
• 空斑形成单位又称噬斑形成单位（plaque formation units, PFU）：是计量病毒（或噬菌体）的一种单位，但只限于用在 有产生空斑能力的病毒。 • 在固体培养基上，将适量噬菌体和宿主菌菌液混合接种培养后， 培养基表面可以出现透亮的溶菌空斑，每一个空斑是由一个噬 菌体复制增殖并裂解宿主菌后形成的，称为噬斑(plaque)。
Outcomes of lysogeny Bacterium can't be reinfected by the same kind of phage. Host cell may exhibit new properties due to viral genes carried on the prophage Specialized transduction - host cell may gain new bacterial genes packaged with the phage