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噬菌体的生长,繁殖和污染

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-31 0:34:58 * 浏览: 0
鲜集网络生物技术频道新闻:噬菌体是一种感染细菌(包括放线菌)的病毒,也称为细菌病毒(细菌病毒)。它具有其他病毒的共同特征:它很小,可以通过灭菌过滤器,没有细胞结构,并且具有非常特殊的寄生性。它是一种非细胞生物。它的结构主要由蛋白质和核酸(DNA或RNA)组成。它在自然界中广泛分布,可以存在于土壤,空气,水或生物中。根据噬菌体与宿主细胞之间的关系,它可以分为两种类型:强毒噬菌体和温带噬菌体。前者改变宿主的性质,产生大量新的噬菌体,并最终引起细菌的裂解。后者可因不同的生长条件而导致宿主细胞的裂解和死亡,并且还可以将其核酸整合到细菌的染色体上,因此细菌细胞继续生长繁殖,并被裂解。噬菌体的危害主要存在于发酵工业中,例如乳制品,酶制剂,氨基酸,有机溶剂,抗生素,微生物农药和细菌肥料的生产。因为它比细菌小数百倍,所以它可以附着在灰尘上并随风飘移,因此可以长时间传播并传播到一定范围,并且可以在没有宿主的情况下生存。它可以在宿主细胞中快速繁殖大量子代噬菌体。例如,在一分钟到一小时内,一个细胞在被噬菌体感染后可以释放数十到数百个子代噬菌体。一旦发生噬菌体污染,将导致异常的发酵和罐装,这将导致严重的工业生产损失。由于噬菌体的结构比细菌和高级细胞的结构更简单,因此它被广泛用于复制,转录和调控机制的研究。 λ噬菌体作为原噬菌存在于大肠杆菌K12菌株中。它可以通过诱导紫外线释放λ噬菌体,并且可以感染失去λ噬菌体的大肠杆菌。 λ噬菌体可以在大肠杆菌中裂解,生长或整合到宿主染色体中进行复制。可以将λ-DNA体外包装成病毒颗粒以有效感染大肠杆菌,可以将25 kb长的外来DNA插入λ-DNA并引入受体细胞,此外,重组λ-DNA更易于筛选和保存,因此它通常用作分子克隆载体。首先,噬菌体的形态和结构在形态上可分为六组,其中1、2和3组的头部和尾部呈蝌蚪形:4、5组中的两组没有尾部并且是微球。第6组是纤维噬菌体,其是稍微弯曲的丝。目前,我国谷氨酸发酵中发现的噬菌体属于the形。感染棒状杆菌的噬菌体具有头部和尾部,并且头部具有明显的六边形,并且头部的大小约为55nm。它是一种非契约型噬菌体,具有杆状或弯曲的尾巴,长度约为193nm×12nm。在尾巴的末端可以看到六个不同的尖峰状尖峰,其中三个在一个平面上,另外三个在另一个平面上。这两个平面彼此平行并垂直于尾部。六个尖峰在垂直投影面上形成六个角。 T奇数噬菌体有很多类型。据报道,可感染北京梭状芽胞杆菌的四种噬菌体是A2,A3,A133和A155。 A133是缩尾,而A2,A3和A155是非缩尾。尚未报道这四个噬菌体的尾巴有刺突。噬菌体的大多数化学成分是核酸和蛋白质,占颗粒重量的90%以上,其中40%至50%是核酸。大多数噬菌体核酸是单链或双链DNA。许多噬菌体中包含的核酸是RNA。噬菌体的外壳由蛋白质组成。 2.噬菌体的生长和繁殖噬菌体的生长和繁殖包括五个步骤,即吸附,注射,复制,成熟和释放(图2-127)。 (A)吸附吸附是指噬菌体的吸附器官(尾丝,底物和尖峰)与敏感宿主细胞上的特殊部位的接触(图2-128)。尾线首先接触宿主细胞的表面,然后接触棘背和棘背是固定的。一般来说,噬菌体对宿主非常特定。例如,产生谷氨酸的棒状杆菌噬菌体严格限于北京棒状杆菌的感染。但是,某些噬菌体也可以感染相似物种或属的菌株,例如产生四环素的细菌的噬菌体。敏感细胞可能不会吸附在整个细胞中,而必须位于特定位置,大肠杆菌的接受位置会根据噬菌体而有所不同。 T3,T4和T7噬菌体的特殊位点是脂多糖层,T2和T6是脂蛋白,雄性特异性噬菌体是F +细胞的纤毛。当然,宿主细胞的特异性和噬菌体吸附的特殊位点是不同的,并且程度是变化的。 (2)侵入和吸附后,尾丝收缩,开始感染过程。 T-噬菌体开始收缩尾鞘。结果,不仅尾浆被插入细胞壁,而且DNA也像注射一样被注入细胞。蛋白质的外壳仍在壁的外面,线性噬菌体fd全部进入宿主细胞。从吸附到侵入的时间非常短,例如T4仅15s。 (3)在增殖噬菌体入侵后,即开始增殖,即核酸的复制和蛋白质的合成。首先,宿主的RNA聚合酶被用于转录,噬菌体的mRNA被宿主的蛋白质合成系统翻译成一系列新的早期蛋白质。在T-噬菌体中,早期蛋白质包括一种新型的DNA聚合酶,一种分解宿主DNA的核酸酶,合成5-羟甲基胞嘧啶及其ATP所必需的酶,以及在后期阶段形成蛋白质基因所需的转录。然后噬菌体核酸的复制开始。在含有双链DNA的噬菌体中,复制过程类似于一般的DNA复制。在含有单链DNA的噬菌体(例如Φ174)中,合成互补的DNA形成双链DNA,然后将其用作合成RNA和子代DNA的模板。第二步是蛋白质的后期出现。在T-噬菌体中,晚期合成蛋白是噬菌体头和尾成分以及噬菌体溶菌酶的亚基。该酶分解宿主细胞壁上的肽聚糖。 (4)成熟当噬菌体的所有结构成分合成完成后,成熟过程(即“组装”)开始。在T4中,组装成熟的噬菌体需要大约30种不同的蛋白质,并且它至少具有47种遗传功能。该过程首先是DNA的聚集。头的子单元组装到头中,并且尾丝和尾丝也由它们组成。然后按照从头到尾的顺序自组装,最后连接尾线以形成完整的噬菌体(图2-130)。 (5)释放的噬菌体的繁殖的最后阶段是裂解以释放子代噬菌体。 T噬菌体感染的细胞的裂解涉及两个或多个基因的作用,其中至少一个作用于细胞膜,另一个具有溶菌酶功能,可分解壁的肽聚糖。挤出细胞壁。每种噬菌体都侵袭敏感细胞。每个细胞最终可以组装和释放的噬菌体数量称为裂解量,并且相对固定。例如,T4为100,ΦX174为1000,f2为10000,T2为200,产生谷氨酸的细菌的噬菌体为50-150。图2-131是噬菌体的一步式生长曲线,它是一条实验曲线,定量描述了毒性噬菌体的生长规律。在实验过程中,必须使用噬菌体感染高浓度宿主细胞,以确保每个细胞最多吸收一种噬菌体。由于许多宿主细胞的裂解无法同步,因此释放时间更长。 (6)噬菌体滴度的确定此处的滴度是指每毫升样品中感染性噬菌体的数量,也称为噬菌斑形成单位。滴度的测定方法通常是双板法。在已用2%琼脂降低的平板上,将1%琼脂上层培养基与敏感宿主细胞和噬菌体样品稀释液混合并固化。在37°C下孵育10小时以上后,平板表面将具有一定的形状和大小。和透明的斑块。因为噬菌体先感染细胞,然后再感染以此为起点,反复感染大量周围细胞,形成可观察到的噬菌斑。已知直径为2mm的噬菌斑包含107至109个噬菌体。三,噬菌体的生活史噬菌体有两种类型,大多数是强的,如T4,T7,ΦX174等,它们在生长周期结束时杀死细胞,其过程就像整个生长过程和复制过程。但是,自然界中还有另一种噬菌体,称为轻度噬菌体。当轻度噬菌体感染敏感细菌菌株时,基于各种遗传和生理条件,有两种可能的行为,即某些细胞因噬菌体增殖而被裂解,而另一些则被裂解。轻度噬菌体入侵宿主细胞后,不引起宿主细胞裂解的现象称为“溶原化”,因为前者的基因组已整合到后者的DNA中,并与宿主细胞的复制同步。可以引起溶原的噬菌体称为轻度噬菌体。已经整合到宿主DNA中的噬菌体被称为“噬菌体”。此时,宿主被称为“溶原细菌”。它以“噬菌体”的形式嵌入宿主的DNA中,可以与宿主一起繁殖并继续传代。 “和平共处”通常不会引起细胞裂解。溶源性菌株的命名方法是在菌株名称后添加括号,方括号是它们携带的原噬菌体的名称。如大肠杆菌(λ),λ是大肠杆菌菌株携带的原噬菌体。像菌株的其他遗传特征一样,溶原性通常是菌株的非常稳定的特征。因此,在大多数溶原菌的细菌细胞群中,只有极少数的溶原菌会失去其噬菌体,这种丢失的原因尚不清楚。溶源性细胞也可以被诱导为“活跃”状态,也就是说,它们还可以复制和裂解宿主细胞并释放正常的感染性噬菌体。另外,溶原原对相同的噬菌体或紧密相关的噬菌体具有免疫力,也就是说,它不再能被相同的噬菌体裂解或溶血。但是免疫力不同于细菌对噬菌体的抵抗力。耐药性是由于细胞表面受体位点的结构发生变化,使噬菌体无法吸附。溶原细菌很容易识别。只要溶菌细菌在固体培养基上划线,当噬菌体敏感菌株越过时,沿溶菌细菌的边界可以看到狭窄的裂解区。当溶源性细菌受到强力因素处理时,它们也可能会变得有毒。另外,许多菌株可以被几种不同的噬菌体裂解。 4.噬菌体的分离和检查噬菌体具有非常特殊的寄生性,只能在特定的宿主细胞中增殖。另外,噬菌体缺乏独立的代谢酶系统,不能使其自身脱离宿主并自我繁殖。因此,噬菌体的繁殖必须取决于宿主细胞的繁殖。它只能在活的,正在生长的细胞中,在死亡,衰老,休眠的细胞中或在代谢产物或培养基上繁殖。无法繁殖。因此,必须使用特殊方法来分离和检查噬菌体。 (I)分离方法1.分离样品的制备1)分离源为液体时,可进行一次离心,即以10,000 r / min的速度分离10分钟以去除碎屑和上清液。用作分离样品。 2)对于固体物质,例如土壤,可以将1-2g固体悬浮在5-10mL的培养基中,然后将离心的上清液作为样品。