医学微生物学-噬菌体

第四章噬菌体（bacteriophage,phage）►概述►生物学性状►毒性噬菌体►温和噬菌体►噬菌体的应用概述►噬菌体：感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒。►病毒的特性：个体微小，可以通过细菌滤器没有完整的细胞结构，由蛋白质和核酸组成专性细胞内寄生的微生物►分布极广第一节噬菌体的生物学性状►形态与结构►化学组成►抗原性►抵抗力噬菌体的形态个体小，需用电子显微镜观察蝌蚪形、微球形和丝形LG1wasisolatedfromchickenfecesonanE.coliO157:H7host,butitplaquesonawiderangeofE.coli,andafewEnterobacteriaceae.Theblackbarsaresizebarsrepresenting100nm.噬菌体的形态phageT2micrographThisisaviraldiversitytableauusingimagesfromasalinelakebacteriophagestudydonewithRichardRobartsofEnvironmentCanadainSaskatoon.Notetheratherlargediversityfoundintheseenvironments.Becausetherewerenoeukaryoticcompetitors,thephage-to-bacteriumratiosintheselakesisoftenveryhigh-upto100.噬菌体的结构大多数噬菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部两部分组成►大肠埃希菌T2噬菌体，头部和尾部噬菌体的结构蝌蚪形噬菌体结构模式图噬菌体的结构噬菌体的化学组成蛋白质►构成噬菌体的头部的衣壳及尾部►保护核酸的作用，并决定噬菌体外形和表面特征。核酸-遗传物质噬菌体的抗原性噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生抗体。噬菌体的抵抗力比一般细菌的繁殖体强►抵抗乙醚、氯仿和乙醇，75℃30min或更久－灭活►耐受低温和冰冻►对紫外和X射线敏感毒性噬菌体►概念►增殖方式：复制►复制周期（溶菌周期）毒性噬菌体(virulentphage)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。毒性噬菌体增殖过程吸附穿入生物合成成熟与释放吸附噬菌体与细菌表面受体特异性结合的过程。吸附方式►末端吸附，尾丝、尾刺吸附。►细菌特异性受体：丝形噬菌体吸附在性菌毛上，所以只感染有性菌毛的F+菌。穿入有尾噬菌体－－吸附－－宿主－－尾部末端类似溶菌酶物质－－细菌细胞壁上溶一小孔－－通过尾鞘的收缩－－将头部DNA注入细菌，蛋白衣壳留在菌细胞外。无尾噬菌体与丝形噬菌体－－脱壳的方式－－进入细菌细胞内。毒性噬菌体►生物合成转录形成mRNA－－翻译－－噬菌体的酶、调节蛋白和结构蛋白。噬菌体核酸－－复制子代噬菌体－－核酸。►成熟与释放蛋白质和核酸合成－－装配－－成熟噬菌体－－菌细胞裂解－－释放－－噬菌体－－出芽－－逐个释放－－丝形噬菌体生物合成温和噬菌体►概念►存在形态►溶原状态►溶原性转换概念►温和噬菌体(temperatephage)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，称为温和噬菌体或溶原性噬菌体(lysogenicphage)。►前噬菌体整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体（prophage）►溶原性细菌带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌（lysogenicbacterium）温和噬菌体►溶原性前噬菌体脱离宿主菌基因组而进入溶菌周期，产生成熟噬菌体，导致细菌裂解。温和噬菌体的这种能力称为溶原性（lysogeny）。►温和噬菌体可有三种存在状态游离的具有感染性的噬菌体颗粒宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸前噬菌体温和噬菌体的溶原状态稳定在某些条件（紫外线、X线、致癌剂、突变剂等）作用下，可中断溶原状态进入溶菌性状态。称为前噬菌体的诱导与切离前噬菌体离开细菌基因组，不进入溶菌性周期，称为“治愈”。温和噬菌体►溶原性转换（lysogenicconversion）某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性转换。►白喉棒状杆菌产生白喉毒素，是因其前噬菌体（β-棒状噬菌体）带有毒素蛋白结构基因（tox基因）。►A群溶血性链球菌受有关温和噬菌体感染发生溶原性转换，能产生致热外毒素。►肉毒梭菌的毒素、金黄色葡萄球菌溶素的产生，以及沙门菌、志贺菌等的抗原结构和血清型别都与溶原性转换有关。温和噬菌体溶原性细菌毒性噬菌体溶原性转换性状改变噬菌体的应用►细菌的鉴定与分型噬菌体与宿主菌的关系有高度特异性，可用于未知细菌的鉴定和分型。伤寒沙门菌Vi噬菌体－－Vi抗原的伤寒沙门菌－－96个噬菌体型。►细菌感染的诊断与治疗λ噬菌体可用来构建基因文库基因工程载体噬菌体展示技术辅助治疗：铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。►分子生物学研究的重要工具