噬菌体颗粒形成的原因?

噬菌体颗粒形成的原因?
噬菌体颗粒形成的原因?

噬菌体颗粒形成的原因?
噬菌体 - 概念
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,本世纪初由D.Herelle和Twort各自独立于葡萄球菌和志贺菌中发现的.作为病毒的一种,噬菌体具有病毒特有的一些特性：个体微小；不具有完整细胞结构；只含有单一核酸.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.
噬菌体 - 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.
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.
噬菌体 - 噬菌机理
噬菌体颗粒感染一个细菌细胞后可迅速生成几百个子代噬菌体颗粒,每个子代颗粒又可感染细菌细胞,再生成几百个子代噬菌体颗粒.如此重复只需4次,一个噬菌体颗粒便可使几十亿个细菌感染而死亡.当把细菌涂布在培养基上,长成一层菌苔时,一个噬菌体感染其中一个细菌时,便会同上面所说的那样,把该细菌周围的成千上万个细菌感染致死,在培养基的菌苔上出现一个由于细菌被噬菌体裂解后造成的空斑,这便称为噬菌斑(plaque).每一噬菌体除了能使宿主细菌裂解死亡外,还有一些噬菌体感染细菌后,并不使细胞死亡,称为温和噬菌体,这些噬菌体感染细菌后,将其自身的基因组整合进宿主细胞的基因组,此时,这种宿主细菌称为溶原性细菌.溶原性细菌内存在的整套噬菌体DNA基因组称为原噬菌体(prophage),溶原性细菌不会产生许多子噬菌体颗粒,也不会裂解；但当条件改变使溶原周期终止时,宿主细胞就会因原噬菌体的增殖而裂解死亡,释放出许多子代噬菌体颗粒.溶原性细菌有两个特点.第一,溶原性细菌在被噬菌体感染并溶原化后,不会被同种噬菌体再次感染,这是超感染免疫性.第二,经过若干世代后,溶原性细菌会开始进入溶菌周期,即溶原性细菌的诱发.此时,原噬菌体从宿主基因组上切离下来进行增殖.
噬菌体 -
一个典型的噬菌体的侵染细菌的过程,可以分为三个阶段：感染阶段、增殖阶段和成熟阶段.
感染阶段：噬菌体侵染寄主细胞的第一步是“吸附”,即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上,然后进行“侵入”.噬菌体先通过溶菌酶的作用在细菌的细胞壁上打开一个缺口,尾鞘像肌动球蛋白的作用一样收缩,露出尾轴,伸入细胞壁内,如同注射器的注射动作,噬菌体只把头部的DNA注入细菌的细胞内,其蛋白质外壳留在壁外,不参与增殖过程.
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.据观察,当噬菌体侵入细菌细胞后,细菌的细胞质里很快便充满了DNA细丝,十分左右开始出现完整的多角形头部结构.噬菌体成熟时,这些DNA高分子聚缩成多角体,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.T2噬菌体在37 ℃下大约只需四十分就可以产生100～300个子代噬菌体.子代噬菌体释放出来后,又去侵染邻近的细菌细胞,产生子二代噬菌体.
参考资料:《Brock Biology of Microorganisms》,11 edition.