医学微生物学：04.噬菌体.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,噬菌体,噬菌体（,bacteriophage,phage）,噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒，在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。,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,噬菌体的生物学性状,形态,个体小，需用电子显微镜观察,蝌蚪形、微球形和丝形,LG1 was isolated from chicken feces on an,E,.,coli,O157:H7 host,but it plaques on a wide range of,E,.,coli,and a few,Enterobacteriaceae,.The black bars are size bars representing 100 nm.,噬菌体的生物学性状,phage T2 micrograph,This is a viral diversity tableau using images from a saline lake,bacteriophage,study done with Richard,Robarts,of Environment Canada in Saskatoon.Note the rather large diversity found in these environments.Because there were no eukaryotic competitors,the phage-to-bacterium ratios in these lakes is often very high-up to 100.,噬菌体的生物学性状,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,T4,噬菌体，头部和尾部,噬菌体的生物学性状,大肠埃希菌,T2,噬菌体,蝌蚪形噬菌体结构模式图,噬菌体的生物学性状,噬菌体的生物学性状,化学组成,蛋白质,构成噬菌体的头部的衣壳及尾部，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。,核酸,-,遗传物质,基因组大小,2200,Kb,核酸为,DNA,或,RNA，,大多数噬菌体的,DNA,为双链,DNA，,但一些微小,DNA,噬菌体的,DNA,为环状单链。多数,RNA,噬菌体的,RNA,为线状单链，少数为线状双链，且分成几个节段。,某些噬菌体的基因组含有异常碱基，如大肠埃希菌,T2,噬菌体无胞嘧啶，而代以,5-,羟甲基胞嘧啶与糖基化的,5-,羟甲基胞嘧啶；某些枯草芽胞杆菌噬菌体无胸腺嘧啶，而代以尿嘧啶、,5-,羟甲基尿嘧啶。因宿主细胞内没有这些碱基，可成为噬菌体,DNA,的天然标记。,噬菌体的生物学性状,噬菌体,宿主菌,形态,核酸,T1-T7、N4,大肠埃希菌,蝌蚪形,dsDNA,，,线状,P1,志贺菌,蝌蚪形,dsDNA,，,线状,P22,沙门菌,蝌蚪形,dsDNA,，,线状,SP01、SP82,枯草芽胞杆菌,蝌蚪形,dsDNA,，,线状,29,解淀粉芽胞杆菌,蝌蚪形,dsDNA,，,线状,PM2,假单胞菌,微球形，有包膜,dsDNA,，,线状,X174、S13、M12、G4,大肠埃希菌,微球形,ssDNA,，,线状,f1、,fd,、M13,大肠埃希菌,丝形,ssDNA,，,线状,MS2、f2、,fr,、,Q,大肠埃希菌,微球形,ssRNA,，,线状,6,假单胞菌,微球形，有包膜,dsRNA,，,线状，分成,3,节段,噬菌体的生物学性状,抗原性,噬菌体具有抗原性，能刺激机体产生抗体。该抗体能抑制相应噬菌体侵袭敏感细菌，但对已吸附或已进入宿主菌的噬菌体不起作用，噬菌体仍能复制增殖。,噬菌体的生物学性状,抵抗力,比一般细菌的繁殖体强,抵抗乙醚、氯仿和乙醇,75 30,min,或更久才能被灭活,耐受低温和冰冻,但对紫外和,X,射线敏感，一般经紫外照射 1015,min,即失去活性。,毒性噬菌体,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),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,(,lysogenic,phage)。,毒性噬菌体,增殖过程,吸附,穿入,生物合成,成熟与释放,毒性噬菌体,吸附,是噬菌体与细菌表面受体特异性结合的过程，特异性取决于噬菌体蛋白与宿主菌表面受体分子结构的互补性。,吸附方式,丝形噬菌体以其末端吸附，有尾噬菌体以尾丝、尾刺吸附。,丝形噬菌体如,M13，f1,等及微球形噬菌体如,MS2,等是吸附在性菌毛上，所以只感染有性菌毛的,F,+,菌。,只要细菌有特异性受体，不论死活噬菌体都能吸附，但噬菌体不能进入死亡的宿主菌。,毒性噬菌体,穿入有尾噬菌体吸附宿主后，借助尾部末端含有的一种类似溶菌酶的物质，在细菌细胞壁上溶一小孔，然后通过尾鞘的收缩，将头部,DNA,注入细菌体内，而蛋白衣壳留在菌细胞外。,无尾噬菌体与丝形噬菌体可以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，,转移成噬菌体所需的酶、调节蛋白和结构蛋白。,以噬菌体核酸为模板，通过核酸多聚酶催化作用，大量复制子代噬菌体的基因核酸。,成熟与释放,蛋白质和核酸合成后，在细胞质内按一定程序装配成成熟的噬菌体。,当子代达一定数目后，菌细胞突然裂解，释放出的噬菌体又能感染新的敏感细菌。但有些丝形噬菌体以出芽方式逐个释放。,毒性噬菌体,毒性噬菌体,在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液变为澄清,.,在固体培养基中，若用适量噬菌体和宿主菌液混合后接种培养，培养基表面可有透亮的溶菌空斑出现。一个空斑系由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌后形成的，称为噬斑（,plaque）。,若将噬菌体按一定倍数稀释，通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑形成单位数目，即噬菌体的数量。,噬斑,温和噬菌体,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（,lysogenic,bacterium）,温和噬菌体,溶原性,前噬菌体偶尔可自发或在某些理化和生物因素的诱导下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。温和噬菌体的这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力称为溶原性（,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,毒性噬菌体,溶原状态,十分稳定，能经历许多代,在某些条件如紫外线、,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，这称为前噬菌体的诱导与切离，发生率为,10,-2,10,-5,。,极少数溶原性细菌中的前噬菌体离开细菌基因组后，不进入溶菌性周期，这个现象被形象地称之为“治愈”。,温和噬菌体,溶原性转换（,lysogenic,conversion）,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（,-,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,噬菌体的应用,细菌的鉴定,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。如应用伤寒沙门菌,Vi,噬菌体可将有,Vi,抗原的伤寒沙门菌分成96个噬菌体型。,噬菌体的应用,分子生物学研究的重要工具,噬菌体基因数量少，结构比细菌和高等细胞简单得多，而且容易获得大量的突变体。,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,噬菌体的应用,细菌感染的诊断与治疗,应用噬菌体效价增长试验可检测标本中的相应细菌。在怀疑有某种细菌存在的标本中，加入一定数量的已知噬菌体，37孵育68,h，,再测定该噬菌体的效价。,辅助治疗，如应用铜绿假单胞菌噬菌体治疗创口感染。,