(完整word版)噬菌体种类与形态
噬菌体的分类、生物学性状及应用
噬菌体的分类、生物学性状及应用噬菌体是一类寄生于细菌的病毒，也被称为细菌噬菌体或细菌病毒。
它们是病毒领域中最为广泛研究的对象之一，不仅在科学研究中有重要地位，也具有广泛的应用价值。
噬菌体的分类、生物学性状以及应用有着丰富的内容。
噬菌体的分类：噬菌体根据其基因组的结构和复制策略可以分为两大类：尾端噬菌体和整合噬菌体。
1. 尾端噬菌体（T4类噬菌体）：它们具有复杂的结构，并且有着特别高的复制速率。
这类噬菌体通常具有头部、尾部和尾纤维等结构，头部包裹着基因组，尾部主要参与寄主感染。
尾端噬菌体主要感染细菌，并在寄主内进行复制。
2. 整合噬菌体：整合噬菌体通过整合到细菌的基因组中而进行复制。
整合噬菌体在培养基中以类似于细菌的形态存在，并通过细胞分裂传递给下一代细菌。
这类噬菌体在寄主不利于感染时会转入潜伏状态，以免被细胞免疫系统发现。
噬菌体的生物学性状：1. 构造：噬菌体主要由头、尾和尾纤维等多个部分构成。
头部包含基因组，尾部用于寄主感染，尾纤维通过识别特异的寄主受体进行附着和感染。
2. 复制策略：噬菌体通过感染寄主细菌，将自己的基因组注入寄主细菌细胞内，并借助寄主细胞机制进行复制。
复制过程包括基因组复制、蛋白质合成和组装等步骤。
3. 感染特异性：噬菌体具有高度的感染特异性，只能感染特定种类的细菌。
这一特性使得噬菌体可以作为治疗感染性细菌病的有希望的替代品。
4. 寄主凋亡：噬菌体感染宿主细菌后，会通过寄主凋亡来释放复制产物。
这是一种机械性凋亡，将寄主细胞破裂，从而释放大量新生噬菌体。
噬菌体的应用：1. 抗菌剂：噬菌体可以作为抗菌剂用于治疗多种细菌感染，尤其是耐药菌感染。
相较于传统的抗生素，噬菌体具有极强的目标性，不会对人体的自身菌群产生伤害。
2. 食品安全：噬菌体可以用于食品安全领域，对抗致病菌的感染。
它们可以被添加到食品中，通过感染并降低细菌数量，从而保证食品的安全。
3. 生物工程：噬菌体被广泛应用于生物工程领域。
3.2 噬菌体简介
噬菌体简介？1915 Twort ；陶尔特－第赫兰尔现象：具有通过细菌过滤器，依赖于细菌进行生长和复制，又能杀死细菌的特性。
寄生在细菌上的病毒称为噬菌体或者叫细菌病毒，其所含核酸多数为DNA ，少数为RNA 。
1917 d Herella陶尔特－第赫兰尔现象：痢疾患者的分泌物 无细菌滤液分离自痢疾患者的痢疾杆菌混合培养 噬菌斑（Plaque ）噬菌体展示技术（Phage display）：将外源蛋白或多肽与噬菌体的衣壳蛋白融合，使外源蛋白被展示在噬菌体表面的技术。
1985年 Smith首次将外源多肽通过与丝状噬菌体的衣壳蛋白融合，建立了噬菌体展示技术。
应用：在蛋白质相互作用、药物筛选、疫苗研制、疾病诊断与治疗等领域得到了广泛的应用。
噬菌体展示技术（Phage display）：原理：通过分子生物学技术，将外源蛋白的编码基因插入到一个噬菌体衣壳蛋白的编码基因中。
外源蛋白与衣壳蛋白以融合蛋白的形式展示在噬菌体表面。
由于展示的外源蛋白仍具有良好的生物学活性，因此可以利用外源蛋白与目标分子的特异性结合进行“生物淘选”。
同时，重组噬菌体可以再次侵染寄主进行增殖，使得目标蛋白被大量“扩增”。
噬菌体治疗（Phage therapy）：利用噬菌体裂解细菌来治疗细菌性感染。
三、噬菌体的形态：蝌蚪状、球状、和丝状形 态 Fd ，M 13，f 1，Vb 线状，无头尾之分，单链DNA6 R 17,f 2,MS 2,Qβ 球形，无尾，具二十面体的头部，顶点壳粒小, 单链RNA 5 φX174，S 13球形，无尾，具二十面体的头部，顶点壳粒大 ,单链DNA 4 T 3，T 7，P 22 蝌蚪形，具二十面体的头部及不伸缩短尾, 双链DNA 3λ T 1，T 5 蝌蚪形，具二十面体的头部及不伸缩的长尾 ,双链DNA 2T 2，T 4，T 6 蝌蚪形，具二十面体的头部及伸缩性长尾, 双链DNA 1噬菌体举例 特征描述 类 型噬菌体的形态类型四、噬菌体的结构：。
噬菌体
第七节噬菌体phage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。
病毒的化学组成与构造化学组成——核酸( DNA 或 RNA)、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2、构造E. coli T4构造：头部（正二十面体）；颈环；尾鞘、尾髓；基片、刺突、尾丝3、大小T4：头部 65 ×95nm，尾部20 ×95nm f2：f20~25nm4、化学组成：蛋白质；核酸：dsDNA, dsRNA, ssDNA, ssRNA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。
噬菌体
溶 菌 周 期
溶 原 周 期
噬 菌 体 与 细 菌 相 互 作 用
基因的转移与重组
基因转移：
外源性遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞内的过程。
基因重组：
转移的基因与受体菌DNA整合在一起的过程。
外源性遗传物质：
供体菌染色体DNA片段、可转移的质粒DNA、噬菌体的基因
基因转移和重组的方式：
转化、接合、转导、溶原性转换和原生质体融合。
1.转化
定义: 供体菌裂解，游离的DNA片段被受体菌直接摄 取，使受体菌获得新的性状。 转化因子： 游离的DNA片段，最多不超过10-20个碱基。 感受态： 受体菌能摄取外源DNA片段的生理状态。 感受态一般出现在细菌对数生长期的后期，持续 时间约3-4小时。感受态可人工诱导。
定义：裂解细菌的噬菌体是毒性噬菌体；
在宿主菌内增殖： 吸附、穿入、生物合成、组装、释放； 释放的噬菌体再感染其他细胞，建立溶菌性周期 溶菌周期
从噬菌体吸附到细菌裂解，释放出子代噬菌体的
过程。
吸附：噬菌体与细菌表面受体发生特异性结合
穿入：噬菌体核酸进入宿主细胞
生物合成：
利用宿主细胞的原料，合成自身的核酸和蛋白质。
菌分裂分配至子代细菌的染色体中,这个过程 叫做溶原性周期。
溶原性细菌的特点
能正常分裂，并将前噬菌体传给子代；
对相应噬菌体具有免疫性；
整合的前噬菌体经溶原性转换给细菌带来新的 性状； 前噬菌体可自发或被诱导脱离宿主染色体，进 入溶菌周期，导致细菌裂解。
温和噬菌体可有溶原性周期和溶菌性周期。 毒性噬菌体只有溶菌性周期。
分类：
噬菌体
包装容量
• λ噬菌体载体可插入长 噬菌体载体可插入长5-20kb的外来 的外来DNA，这 噬菌体载体可插入长 的外来 ， 比质粒载体能插入的DNA长得多；而且包装 长得多； 比质粒载体能插入的 长得多 的λ噬菌体感染大肠杆菌要比质粒转化细菌的 噬菌体感染大肠杆菌要比质粒转化细菌的 效率高得多，所以λ噬菌体载体常用于构建 效率高得比质粒载体复杂。 • 理论上的极限值可达 理论上的极限值可达23kb，但事实上较为有 ， 效的克隆范围仅为15kb左右 效的克隆范围仅为 左右
（3）外源片断与载体的连接 ） • 通过载体的粘性末端，将载体连接成多 通过载体的粘性末端，将载体连接成多 联体，以利于将两个cos位点之间的片断 联体，以利于将两个 位点之间的片断 装入噬菌体颗粒
（4）重组噬菌体的体外包装，形成有感染 ）重组噬菌体的体外包装， 力的噬菌体颗粒 • 利用特殊材料，制备噬菌体包装蛋白 利用特殊材料， • 连接产物与包装蛋白混合时，就可完成 连接产物与包装蛋白混合时， 包装反应， 包装反应，形成有感染力的噬菌体颗粒 • 包装蛋白对所包装的 包装蛋白对所包装的DNA大小有高度选 大小有高度选 择性， 范围： 分子的75％－ ％ 择性， 范围：λDNA分子的 ％－ 分子的 ％－105％
基因克隆载体 (λ噬菌体载体 噬菌体载体) 噬菌体载体
• 噬菌体(bacteriophage)：是感染细菌、真菌、 噬菌体(bacteriophage)：是感染细菌、真菌、 放线菌或螺旋体等微生物的病毒。 放线菌或螺旋体等微生物的病毒。 不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、 不同的噬菌体在电镜下有三种形态：蝌蚪形、 微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形， 微球形和丝形。大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头 部和尾部两部分组成。 部和尾部两部分组成。 • 头部 核心：核酸（ 核心：核酸（DNA或RNA） 或 ） 衣壳：蛋白质， 衣壳：蛋白质，六边形立体对称 • 尾部 蛋白质 尾部( 蛋白质) 尾髓、尾鞘、尾板、尾丝、 尾髓、尾鞘、尾板、尾丝、尾刺 与吸附宿主有关
第4章 噬菌体
prophage: 整合在细菌基 因组中的噬菌体基因组
溶原性细菌
温和噬菌体的 温和噬菌体的溶原性周期和溶菌性周期
前噬菌体—整合在细菌基因组中的噬菌体基因。 前噬菌体 整合在细菌基因组中的噬菌体基因。 溶原性细菌（ 溶原性细菌（lysogenic bacterium）—带有 ）
前噬菌体基因的细菌。 前噬菌体基因的细菌。
第4章
噬菌体
（bacteriophage)
噬菌体的概念及特点
• 概念 噬菌体是感染细菌、真菌、 噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺 旋体等微生物的病毒。 旋体等微生物的病毒。 1915年，Twort发现葡萄球菌菌落产生 年 发现葡萄球菌菌落产生 透明斑。 透明斑。1917年，d`Herelle发现加有污水滤 年 发现加有污水滤 液的痢疾杆菌菌液由混浊变为清亮。 液的痢疾杆菌菌液由混浊变为清亮。因而将 感染细菌并能使细菌裂解的病原因子称为噬 菌体。 菌体。
• 结构：由头部和尾部组成； 结构： 头部和尾部组成； • 化学组成：蛋白质与核酸； 化学组成：蛋白质与核酸； • 核酸类型：为DNA或RNA，大多数DNA噬菌体的DNA 核酸类型： DNA或RNA，大多数DNA噬菌体的DNA DNA噬菌体的 为线状双链； 为线状双链； 抗原性； • 噬菌体具有抗原性； 噬菌体具有抗原性 • 抵抗力：比一般细菌繁殖体强。 抵抗力：比一般细菌繁殖体强。
思考题
1.噬菌体的概念及其特征。 噬菌体的概念及其特征。 2.毒性噬菌体和温和噬菌体、前噬菌体、溶 毒性噬菌体和温和噬菌体、前噬菌体、 原性细菌、溶原性转换的概念及特征。 原性细菌、溶原性转换的概念及特征。 3.溶菌性周期与溶原性周期的区别。 溶菌性周期与溶原性周期的区别。
• 特 点
①体积微小：必须电镜观察，能通过滤菌器 体积微小：必须电镜观察， ②结构简单：无细胞结构，仅有蛋白加核酸 结构简单：无细胞结构， ③严格的活细胞内寄生 ④严格的宿主特异性 ⑤分布广泛
153.2噬菌体的种类及生长繁殖
温和噬菌体：指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， 但噬菌体DNA随细菌基因组的复制而复制，并随 细菌的分裂而分配至子代细菌的基因组中。
温和噬菌体的三种状态： ➢ 游离的具有感染性的噬菌体颗粒； ➢ 类似质粒形式的噬菌体核酸； ➢ 前噬菌体(prophage)
毒性噬菌体：指一类在宿主菌体内复制增殖，产 生许多子代噬菌体，并最终使宿主菌细胞裂解的 噬菌体。
1.溶菌周期
，释放出子代噬菌体的过程。
过程：四个阶段 （1）吸附：特异性 （2）穿入：核酸穿入 （3）生物合成：结构蛋白、子代核酸 （4）成熟与释放
2.生活周期
溶菌周期
溶原周期
溶原状态：温和噬菌体感染宿主菌后不立即增殖， 而是将其基因组整合到宿主菌染色体中，随宿主菌 核酸的复制而复制，并随细菌的分裂而传代。
溶原性转换（Lysogenic conversion）
细菌感染带有毒素基因的温和噬菌体时，溶 原性噬菌体的基因组与细菌染色体重组，使宿主 菌成为溶原状态，并获得新的性状，这种现象称 为溶原性转换。
噬菌体吸附宿主菌模式图
a吸附宿主菌 b尾板扩张，尾鞘收缩 c核酸注入菌体
温和噬菌体：溶原性周期 溶菌性周期
毒性噬菌体：溶菌性周期
溶菌周期
噬斑（plaque）：固体培养基上噬菌体复制增殖 并裂解宿主菌后在培养基表面出现的透亮溶菌 空斑。
通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑形成 单位（PFU）数目，即噬菌体的数量。
溶原性转换（Lysogenic conversion）
通过溶原性转换产生毒素的细菌举例： ①白喉棒状杆菌——白喉毒素； ②链球菌——致热外毒素； ③肉毒梭菌——肉毒毒素； ④产气荚膜梭菌——α毒素。
噬菌体简介
⑦溶源菌有以下特性：
☆可稳定遗传，即溶源菌的子细胞一般也是溶原性的。 ☆自发裂解和诱发裂解（具有产生噬菌体的潜在能力） ☆具有抗同原噬菌体感染的“免疫性” ☆溶源性细菌的复愈 ☆获得新的生理特性（溶源性转变） ☆局限性转导
溶源菌的识别
检验某菌株是否为溶源菌的方法， 是将少量溶源菌与大量的敏感性 指示菌相混合，然后与上层琼脂 培养基混匀后倒平板，经培养后 溶源菌就一一长成菌落。由于溶 源菌在细胞分裂过程中有极少数 个体会引起自发裂解，其释放的 噬菌体可不断侵染溶源菌菌落周 围的指示菌菌苔，于是就形成了 一个个中央有溶源菌的小菌落， 四周有透明圈围着的这种独特噬 菌斑。
潜伏期（latent phase) 裂解 期（rise phasse） 平稳期(plateau phase) 裂解量(Burst phase)
(1)潜伏期（latentphase） 指噬菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体 粒子装配前的一段时间，故整段潜伏期中没有一个 成熟的噬菌体粒子从细胞中释放出来。
侵入
通过尾部刺突固着于细胞； 尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖，是细胞壁产生小孔；
尾鞘收缩，核酸通过中空的尾管压入胞内，蛋白质外壳留在 胞外；
增殖阶段：
噬菌体DNA进入细菌细胞 后，会引起一系列的变化： 细菌的DNA合成停止，酶 的合成也受到阻抑，噬菌体 逐渐控制了细胞的代谢。噬 菌体巧妙地利用寄主(细菌) 细胞的“机器”，大量地复 制子代噬菌体的DNA和蛋 白质，并形成完整的噬菌体 颗粒。噬菌体的形成是借助 于细菌细胞的代谢机构，由 本身的核酸物质操纵的。
噬菌体效价测定法
二. 双层琼脂培养法 1. 将指定之寄主细菌以液体培养法于适当温度下培养，一般培养16~24 小时。 2. 以1% peptone为稀释液，将噬菌体原液做10倍序列稀释，一般稀释至 107倍即可。 3. 取噬菌体稀释液100 μl 与寄主菌液300 μl均匀混合，静置15分钟使其 感染。 4. 将上述混合液加入5 ml 冷却至45℃的0.7﹪琼脂培养基中，均匀混合 后立即平铺于已凝固的1.8﹪琼脂培养基上。 5. 将平板置于适合的温度下，一般培养8~24小时，待溶菌斑产生后观察 并计算其数目。 6. 噬菌体效价 (pfu/ml)＝溶菌斑数 ×稀释倍数 ×取样量折算数
噬菌体介绍
噬菌体与细菌的关系
严格的寄生性（宿主特异性）
只寄生在易感宿主体内，即一种 噬菌体只能在相对应的细菌内增殖，如 伤寒沙门菌噬菌体只能感染伤寒沙门菌 ，而不能感染其它种的沙门菌（变形杆 菌）。 这种特异性的根据是细菌表面所 存在的噬菌体受体。
噬菌体与细菌的关系
裂解作用
噬菌体感染宿主局后可出现两种 结果，其一是裂解细菌，完成溶菌周期 （裂解周期），这种噬菌体称毒性噬菌 体。 毒性噬菌体：就是能在宿主菌细 胞内复制增殖，产生子代噬菌体，达到 一定数量后，使细菌裂解的噬菌体。
噬菌体介绍
噬菌体
一.概述 噬菌体是吃细菌的东西，其实它 是侵染细菌、真菌、放线菌、螺放体等 微生物的病毒。是专性细胞内寄生，噬 菌体颗粒可以在细菌细胞外存在，但只 能在细胞内繁殖（即遗传物质一定要进 入细胞才能复制）。 噬菌体在自然界广泛存在。
噬菌体的生物学性状
形态结构、大小
1.大小以nm计，需电镜观察。 2.形态：蝌蚪形（复合体），微球形 （20面体），丝形。 蝌蚪形由20面体头部和连接螺旋 状尾部复合而成，尾部能收缩，有尾鞘 或没有尾鞘，可有尾板或尾丝相连。尾 部作用是帮助遗传物质注入细胞。
溶原性细菌
Events Leading to Lysogeny
Site-specific recombination
–
Phage coded enzyme
gal
bio
• Repression of the phage genome – Repressor protein
– Specific – Immunity to superinfection
Infection of host cell by T2 phage
第二节噬菌体课件
概述
• 噬菌体(bacteriophage,phage)：是感染 细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生 物的病毒。
• 噬菌体具有病毒的一些特性： 个体微小，可以通过滤菌器； 没有完整的细胞结构，蛋白质和核酸组成 ； 只能在活的微生物细胞内复制增殖.
• 分布广泛，有严格的宿主特异性
2020/5/19
2020/5/19
毒性噬菌体复制周期
• 吸附 • 穿入 • 生物合成 • 成熟与释放
2020/5/19
2020/5/19
2020/5/19
2020/5/19
2020/5/19
噬菌现象
• 液体培养基 : 混浊 澄清 • 在固体培基上，适量噬菌体和宿主菌液混合后
接种培养，培基表面出现透亮溶菌空斑。一个 空斑由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌形成， 称噬斑(plaque)。
• 细菌感染的诊断与治疗
但由于噬菌体过于专一，限制了噬菌体在 临床上的广泛应用。
2020/5/19生物学性状• 形态来自结构 –蝌蚪形、微球 形和丝形
• 化学组成 –蛋白质与核酸
• 抗原性 • 抵抗力
2020/5/19
噬菌体的种类
• 毒性噬菌体（virulent phage） – 能在宿主菌细胞内复制增殖，产生许多子 代噬菌体，并最终裂解细菌，称为毒性噬 菌体
• 温和噬菌体（temperate phage）/ 溶原性噬菌体（lysogenic phage） – 噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生 子代噬菌体，但噬菌体DNA能随细菌DNA 复制，并随细菌的分裂而传代
噬 斑
荧光假单胞 菌
2020/5/19
若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑 计数，可测定一定体积内的噬斑形成单 位(plaque forming units,pfu)数目，即噬 菌体的数目
在电子显微镜下观察噬菌体有三种基本形态
在电子显微镜下观察噬菌体有三种基本形态：蝌蚪形、微球形和丝状，从结构来看又可分为六种不同的类型，见图 3.5 。
图 3.5 噬菌体的基本形态和大小图中所列的 T- 系噬菌体是目前研究得最广泛而又较深入的细菌噬菌体，并对它们进行了从T 1 -T 7 的编号，这类噬菌体呈蝌蚪形。
大肠杆菌 T 4 噬菌体为典型的蝌蚪形噬菌体，由头部和尾部组成。
头部为由蛋白质壳体组成的廿面体，内含 DNA 。
尾部则由不同于头部的蛋白质组成，其外包围有可收缩的尾鞘，中间为一空髓，即尾髓。
有的噬菌体的尾部还有颈环、尾丝、基板和尾刺 ( 图 3.6) 。
图 3.6 大肠杆菌 ( E.coli ) 噬菌体结构 ( 引自 Prescott et al., 2002) 和电镜照片图 3.7 噬菌体 T 4 吸附在大肠杆菌细胞 ( Madigan et al., 1997)A. 未吸附B.C. 尾部附着D. 尾鞘收缩，注入 DNA二、烈性噬菌体的增殖周期根据噬菌体与宿主细胞的关系可分为烈性噬菌体 (virulent phage) 和温和性噬菌体(temperate phage) 。
凡侵入细胞后，进行营养繁殖，导致细胞裂解的噬菌体称烈性噬菌体。
而侵入细胞后，与宿主细胞 DNA 同步复制，并随着宿主细胞的生长繁殖而传下去，一般情况下不引起宿主细胞裂解的噬菌体，称温和性噬菌体。
但在偶尔的情况下，如遇到环境诱变物甚至在无外源诱变物情况下可自发地具有产生成熟噬菌体的能力。
大肠杆菌 T 系偶数噬菌体的生活周期研究得最早和较深入，这里以 T- 系偶数噬菌体为模式介绍噬菌体的增殖，其增殖周期可分为五个阶段。
1 、吸附(adsorption)噬菌体侵染寄主细胞的第一步为吸附。
吸附过程一方面决定于细胞表面受点的结构，另一方面也取决于噬菌体吸附器官—尾部吸附点的结构。
当噬菌体和敏感细胞混合时，发生碰撞接触，敏感的细菌细胞表面具有噬菌体吸附的特异性受点，噬菌体的吸附点与细菌的接受点可以互补结合，这是一种不可逆的特异性反应。
医学微生物学课件：噬菌体
噬菌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对真菌的影响
噬菌体还可以感染一些真菌，如酵母菌，并在真菌细胞内进行自我复制，最 终导致真菌裂解。
噬菌体与高等生物的相互关系
噬菌体对人体的影响
人体中存在许多有益的噬菌体，可以调节人体肠道微生物群落，对人体健康产生 积极影响。
02
噬菌体的应用
在医学中的应用
噬菌体疗法
利用噬菌体裂解细菌，从而治疗由细菌感染引起的疾病。
噬菌体展示技术
通过噬菌体表面展示技术，将外源基因表达产物展示在噬菌体表面，用于制 备疫苗、抗体等生物药物。
在生物工程中的应用
噬菌体扩增技术
利用噬菌体扩增目的基因的大量拷贝，为基因克隆提供足够的模板。
噬菌体检测技术
噬菌体在未来的应用前景
抗菌治疗
利用噬菌体对耐药性细菌进行抗菌治疗，特别是 针对医院感染和动物疾病中的耐药性细菌。
预防传染病
利用噬菌体对细菌进行预防性接种，以控制传染 病的发生和传播。
生物安全
利用噬菌体对生物安全相关的细菌进行检测、预 警和防治，保障公共安全和生态安全。
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03
噬菌体与人类健康
人体内的噬菌体
人体正常菌群
人体内存在大量的微生物群，包括细菌、真菌和病毒等，这些微生物与人体相互 依存，形成稳定的生态平衡。
噬菌体的种类和分布
噬菌体是一类专门感染细菌的病毒，主要分为烈性和温和噬菌体，人体内的噬菌 体主要分布在肠道、皮肤、呼吸道等部位。
噬菌体感染的诊断与治疗
利用噬菌体特异性结合和感染的特性，发展成为一种新型的生物传感器，用于环 境监测和食品检测等领域。
噬菌体简介
噬菌体一、生物学特性噬菌体（Phage）属于非细胞型微生物，是侵染细菌、放线菌等细胞型微生物的病毒。
它们个体微小，通常仅能在电子显微镜下观察到；结构简单，多数噬菌体仅由蛋白质和核酸两种成分组成，蛋白质构成的衣壳包裹着核酸。
在自然界单独存在的噬菌体不表现出生命规象，但具有潜在的生命力。
噬菌体从吸附至宿主细胞上的一瞬间，就开始了自己的生命过程。
根据噬菌体与宿主的关系，可将其分为烈性噬菌体与温和噬菌体。
烈性噬菌体通过吸附、侵人、生物合成、装配与释放等步骤使宿主细胞裂解死亡；而温和噬菌体侵染宿主后，则将其核酸整合在宿主基因组上，并以原噬菌体状态存在，宿主则转为溶原性菌株；但有时也有机率较少的温和噬菌体与烈性噬菌体一样，引起宿主细胞的裂解死亡。
温和噬菌体对溶原状态和裂解途径的选择，取决于感染细胞内的一些宿主基因产物和噬菌体基因产物活性之间的平衡。
[1]噬菌体广泛分布于自然界是与其宿主的广泛分布分不开的。
迄今为止，几乎没有一群细菌尚未发现其相应的噬菌体，只有那些我们了解的还很肽浅的细菌才尚未见其相应噬菌体的报导。
[2] 根据大小、形态结构特征，可以把噬菌体分为3种类型，一是蝌蚪状不可收缩尾的噬菌体，其头部为二十面体，直径约110 -120nm，尾部长220-230 nm,尾宽13-15 nm,无尾鞘、基板、尾丁、尾兹等结构。
二是蝌蚪状可收缩尾的噬菌体，其头部为三十面体，约70nm x 110 nm，尾部长约120 -130 nm,尾宽约18-22nm，有尾鞘、基板、尾丁、尾兹等结构，该噬菌体似有包膜。
三是短尾噬菌体，其头部为二十面体，大小为20 nm，尾部长约2-3 nm。
[3]图1. 噬菌体生活周期二 噬菌体的繁育技术1. 繁殖方式噬菌体为非细胞型微生物，其增殖(复制)方式与细菌的繁殖(二分裂)方式不同，从吸附宿主菌到子代噬菌体的释放是一个爆发的过程，表现为“一步生长”的特点。
一步生长实验于1939年Ellis 和Delbruck 创立，据此可以测知噬菌体在细菌内增殖的潜伏期即每一个细菌产生噬菌体的平均裂解量。
噬菌体
指感染后的宿主已全部裂解，溶液中噬菌 体效价达到最高点后的时期。 病毒的特点：对宿主具严格专一性，只能 在活细胞内繁殖。
4.溶源性（lysogeny） 温和噬菌体侵入相应宿主细胞后，噬菌体 DNA 整合到宿主的基因组上，并随宿主的复 制而进行 同步复制，温和噬菌体侵入并不引起宿主细 胞裂解的现象溶源性或溶源现象。
噬菌体效价测定法
一. 点滴法 1. 将指定之寄主细菌以液体培养法于适当温度下培养，一般培养16~24 小时。 2. 取300 μl 寄主细菌悬浮液加入5 ml 冷却至45℃的0.7﹪琼脂培养基中， 均匀混合后立即平铺于已凝固的1.8﹪琼脂培养基上，并静置30分钟以上 使其凝固。 3. 以1% peptone为稀释液，将噬菌体原液做10倍序列稀释，一般稀释至 107倍即可。 4. 将平板划分为八个区域，以pipetman取不同稀释倍数之噬菌体稀释液 各 1 μl，分别接种于不同的区域上。 5. 将平板置于适合的温度下，一般培养8~24小时，待溶菌斑产生后观察 并计算其数目。一般噬菌体浓度太高的区域会融合成一个大的溶菌斑， 而浓度适中的区域会形成肉眼可观察的溶菌斑。 6. 噬菌体效价 (pfu/ml)＝溶菌斑数×稀释倍数×取样量折算数
四类病毒及其繁殖方式
原核生物病毒 植物病毒 人类和脊椎病毒 昆虫病毒
噬菌体
噬菌体（phage,bacteriophage）即原核生物 的病毒，包括噬细菌体（bacteriophage）,噬 放线菌体（actinophage)噬蓝细菌体 (cyanophage)等。在自然界中分布广泛，有 原核有原核生物的地方就有相应的噬菌体。
潜伏期（latent phase) 裂解 期（rise phasse） 平稳期(plateau phase) 裂解量(Burst phase)
(3)噬菌体
第二节 噬菌体的繁殖
噬菌体并没有个体的生长过程，而只有其基本 成分的合成和装配，即首先将各个部件合成出来， 然后装配，所以一般将噬菌体的繁殖称做复制。
一、噬菌体的繁殖
噬菌体的繁殖分为：吸附、侵入、增殖（复制与生 物合成）、成熟（装配）和裂解（释放）5个阶段。
裂解性周期（增殖性周期）：烈性噬菌体的繁殖过程。
二、溶源菌 1、溶源菌的概念
溶源菌是指在核基因组上整合有前噬 菌体DNA并能正常生长繁殖而不被裂解的细 菌（或其他微生物）。
★2、溶源菌有以下特性：
☆可稳定遗传，即溶源菌的子细胞一般也是溶源 性的。
☆自发裂解和诱导裂解（具有产生噬菌体的潜在 能力）
☆具有抗同源噬菌体感染的“免疫性”
☆获得新的生理特性（溶源性转变）
★4、温和噬菌体在细菌染色体上的整合位置：
就目前所知，所有温和噬菌体的核酸都是双链 DNA。按照温和噬菌体DNA与细菌DNA结合部位的不同， 又可将其分成两类： （1）、只有一个特定结合部位的温和噬菌体。如： 大肠杆菌的 噬菌体 （2）、具有多个或不定部位的温和噬菌体。如：大 肠杆菌的P1噬菌体，鼠伤寒沙门氏菌 P22 噬菌体 。
1、吸附(adsorption) ：
噬菌体和宿主细胞上的特异性吸附部 位进行特异性结合，噬菌体以尾丝牢固吸 附在受体上后，靠刺突“钉”在细胞表面 上。
吸附(adsorption)
吸附的机理：尾丝尖端与受体发生共价结合。
吸附(adsorption)
影响吸附的因素：噬菌体数量；阳离子浓度；温度；辅 助因子（色AA、生物素）等。
有囊膜病毒以“出芽”方式释 放
二、一步生长曲线
一步生长曲线(one-step growth curve)是研 究病毒复制的一个实验，最初为研究噬菌 体复制而建立，现已推广到动物病毒及植 物病毒复制的研究中。
噬菌体的形态
在电镜下噬菌体有三种形态：,蝌蚪形、微球形和细杆形，大多数噬菌体呈蝌蚪形。
噬菌体主要由核酸和蛋白质组成。
核酸是噬菌体的遗传物质，噬菌体的基因组大小为2~200kb。
蛋白质构成噬菌体的头部衣壳与尾部，包括尾髓、尾鞘、尾板、尾刺和尾丝，起着保护核酸的作用，并决定噬菌体外形和表面特征。
噬菌体具有抗原性，能够刺激机体产生特异性抗体。
该抗体能抑制相应噬菌体侵袭宿主菌，但对已吸附或已进入宿主菌的噬菌体不起作用。
噬菌体对理化因素的抵抗力比一般细菌繁殖体强，加热70℃30分钟仍不失活，也能耐受低温。
大多数噬菌体能抵抗乙醚、三氯甲烷和乙醇，在5g/L升汞和5g/L苯酚中，经3~7天不丧失活性，而在过饱和氯化钙溶液中，保持数年不失活。
但对紫外线和X射线敏感，一般经紫外线照射10~15分钟即失去活性。
噬菌体
噬菌体
• 噬菌体（Phage）即细菌病毒。噬菌体是 感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生 物的细菌病毒的总称，作为病毒的一种， 噬菌体具有病毒特有的一些特性。
• 噬菌体基因组含有许多个基因，但所有已 知的噬菌体都是在细菌细胞中利用细菌的 核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、 各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身 的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞，噬 菌体既不能生长，也不能复制。
• 分子聚缩成多角体，头部蛋白质通过 排列和结晶过程，把多角形DNA聚缩 体包围，然后头部和尾部相互吻合， 组装成一个完整的子代噬菌体。
• 成熟阶段 • 噬菌体成熟后，在潜伏后期，溶解寄
主细胞壁的溶菌酶逐渐增加，促使细 胞裂解，从而释放出子代噬菌体。在 光学显微镜下观察培养的感染细胞， 可以直接看到细胞的裂解现象。
• 因为噬菌体生来就是用以靶向并杀死 特定的细菌，因此痤疮丙酸杆菌噬菌 体只攻击痤疮丙酸杆菌，而不是其它 细菌，能用于有针对性的治疗。
• 组员: 刘志林 高飞 汪志强 冉孟成 马绥斌
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噬菌体 - 生长过程
• 一步生长曲线（one-step growth curve）是 一条定量描述烈性噬菌体的增殖曲线。通 常以感染时间为横坐标，以噬菌体效价 （侵染性噬菌体数/ml样品）为纵坐标画出 的曲线。分潜伏期和裂解期。
• 潜伏期：
• 指噬菌体粒子从吸附到受感染宿主细 胞释放子代噬菌体所需的最短时间
• 2、次早期 • 由噬菌体的次早期基因产生次早期
mRNA的过程称为次早期转录，由此 翻译来的蛋白质称为次早期蛋白质。
• 3、晚期 在噬菌体DNA复制开始或复制后所进行的 转录称为晚期转录，所翻译的蛋白质称为 晚期蛋白质，它们主要是病毒的结构蛋白 和装配蛋白
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种类
因为噬菌体主要由蛋白质外壳和核酸组成，所以，可以根据蛋白质外壳或核酸的结构特点对噬菌体进行分类。
根据蛋白质结构分类：
无尾部结构的二十面体：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。
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。
线状体：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。
无尾部结构的二十面体有尾部结构的二十面体线状体
迄今已知的噬菌体大多数是有尾部结构的二十面体，这是因为正多面体是多面体里最简单的结构，搭建起来最容易，所以病毒喜欢采用正多面体的结构。
而正多面体一共又只有五种，分别是正4, 6, 8, 12, 20面体，其中正20面体是最接近球形的，也就是在体积相同的情况下，需要更少的材料，更为节省。
根据核酸特点分类：
ss RNA：噬菌体中所含的核酸是单链RNA。
ds RNA：噬菌体中所含的核酸是双链RNA。
ss DNA：噬菌体中所含的核酸是单链DNA。
ds DNA：噬菌体中所含的核酸是双链DNA
形态
在电子显微镜下观察噬菌体有三种基本形态：蝌蚪形、微球形和丝状，从结构来看又可分为
六种不同的类型，见图 3.5 。
图 3.5 噬菌体的基本形态和大小
图中所列的 T- 系噬菌体是目前研究得最广泛而又较深入的细菌噬菌体，并对它们进行了从
T 1 -T 7 的编号，这类噬菌体呈蝌蚪形。
大肠杆菌 T 4 噬菌体为典型的蝌蚪形噬菌体，由头部和尾部组成。
头部为由蛋白质壳体组成的廿面体，内含 DNA 。
尾部则由不同于头部的蛋白质组成，其外包围有可收缩的尾鞘，
中间为一空髓，即尾髓。
有的噬菌体的尾部还有颈环、尾丝、基板和尾刺 ( 图 3.6) 。
图 3.6 大肠杆菌 ( E.coli ) 噬菌体结构 ( 引自 Prescott et al., 2002) 和电镜照片
图 3.7 噬菌体 T 4 吸附在大肠杆菌细胞 ( Madigan et al., 1997) A. 未吸附 B.C. 尾部附着 D. 尾鞘收缩，注入 DNA。