噬菌体简介

cao1976

噬菌体(bacteriophage, phage)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。本世纪初在葡萄球菌和志贺菌中首先发现。噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小。噬菌体基因组含有许多个基因，但所有已知的噬菌体都是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。

噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应噬菌体的存在。在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中，常含有肠道菌的噬菌体。在土壤中，可找到土壤细菌的噬菌体。噬菌体有严格的宿主特异性，只寄居在易感宿主菌体内，故可利用噬菌体进行细菌的流行病学鉴定与分型，以追查传染源。由于噬菌体结构简单、基因数少，是分子生物学与基因工程的良好实验系统。

噬菌体颗粒在结构上有很大差别，一般可分成三种类型，即无尾部结构的二十面体，有尾部结构的二十面体和线状体，迄今已知的噬菌体大多数是有尾部结构的二十面体。

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。

λ噬菌体载体不具有质粒载体的抗生素抗性的标记基因；因此，对λ重组分子的选择主要有下面几种方法。

① cI基因功能选择  cI基因编码的阻遏蛋白可使感染了λ噬菌体的大肠杆菌进入溶原化状态。如果在插入型载体的克隆位点上，或是置换型载体的可置换片段中，放上一个cI基因，当外源DNA插入或取代时，便破坏了cI基因，使出现cI-表型。此时，λ重组分子生成的是透亮的噬菌斑，而未重组的λ噬菌体由于仍保有cI基因，所以宿主细菌是溶原化的，就生成混沌的噬菌斑。

②lac Z基因功能选择  lac Z基因的产物为卢—半乳糖苷酶，在Xgal—IPTG培养基上显现蓝色。在插入型载体的lac Z基因序列中引入限制性内切核酸酶的切点，外源DNA插入这个克隆位点就会破坏lac Z基因，于是在上述培养基上出现无色的噬菌斑。如果没有同外源DNA形成λ重组分子，则lac Z基因未遭破坏，在培养基上出现蓝色的噬菌斑。

③spi-选择  λ噬菌体的red和gam基因产物可抑制噬菌体在宿主细菌中正常生长，red-和gam-突变型λ噬菌体则可正常生长。当置换型载体的可置换片段中放上red和gam基因后，外源DNA片段取代了置换片段，则同时除去了red、gam基因，就可在宿主菌中生长，否则就不能正常生长。