在微生物實驗室中,除了雜菌污染,還有一個令人頭疼的問題--噬菌體污染。噬菌體是什么呢?今天初步認識噬菌體。
噬菌體
噬菌體,(phage,bacteriophage),是一種原核生物的病毒,包括噬細菌體(bacteriophage)、噬放線菌體(actinophage)和噬藍細菌體(cyanophage)。噬菌體在自然界中廣泛存在,原核生物存在的地方也基本上存在噬菌體。
噬菌體繁殖
噬菌體不同于其它細胞類型的微生物,它屬于病毒,沒有個體的生長過程,只有主要成分的合成和裝配的過程,因此同種的噬菌體之間沒有年齡和大小的差別。
噬菌體的繁殖一般經(jīng)過5個階段:吸附、侵入、增殖、裝配和裂解:
吸附(adsorption,attachment):這是噬菌體繁殖的第一個階段。此階段是噬菌體與特異宿主在水環(huán)境中發(fā)生碰撞后,噬菌體的尾絲尖端與特異宿主細胞表面的特異受體發(fā)生接觸后,噬菌體將吸附在受體上,然后將刺突、基板固著于細胞表面。
侵入(penetration,injection):這是噬菌體繁殖的第二個階段。此階段噬菌體吸附在特異宿主細胞表面后,噬菌體的尾絲發(fā)生收縮,其基板獲得構象刺激,引起尾鞘中的144個蛋白質亞基發(fā)生移位過程,同時緊縮為原長的一半,由此將尾管推出并插入細胞壁和膜中。
增殖(replication):這是噬菌體繁殖的第三個階段,包括核酸的復制和蛋白質的生物合成。噬菌體以其核酸信息向宿主細胞發(fā)出指令,借助宿主細胞的營養(yǎng)物質,完成核酸的復制和蛋白質合成的過程,獲得“裝配”階段所需的“部件”。
裝配(成熟,assembly):這是噬菌體繁殖的第四個階段,實際上是把已經(jīng)合成的各種”部件“進行裝配的過程,包括:DNA分子的縮合,通過衣殼包裹DNA而形成完整的頭部,尾絲和尾部的其它”部件“則獨立裝配完成,然后頭部和尾部相結合后,再裝上尾絲。
裂解(釋放):這是噬菌體繁殖的第五個階段。當宿主細胞內(nèi)大量子代噬菌體成熟后,由于水解細胞膜的脂肪酶和水解細胞壁的溶菌酶等作用,促進了細胞的裂解,從而完成了子代噬菌體的釋放。
能夠在短時間內(nèi)完成吸附、侵入、增殖、成熟和裂解5個階段的噬菌體是烈性噬菌體。為定量描述烈性噬菌體的生長規(guī)律,可以用一步生長曲線來表示。
一步生長曲線又稱為一級生長曲線(one-step growth curve),可以分為3個階段:潛伏期(latent phase)、裂解期(rise phase)和平穩(wěn)期(plateau):
潛伏期:此階段是當噬菌體的核酸侵入宿主細胞后至第一個成熟子代噬菌體釋放前的一段時間。此階段又可以分為2個時期:第一個時期是隱晦期(eclipse phase),此時期宿主細胞內(nèi)主要進行核酸的復制和蛋白質合成,如果人為裂解細胞,獲得的裂解液沒有侵染性;第二個時期是胞內(nèi)累積期(intracellul araccumulate phase),這個時期的宿主細胞內(nèi)已經(jīng)在進行子代噬菌體的裝配,如果人為裂解細胞,獲得的裂解液是具有侵染性的。
裂解期:此階段是緊接在潛伏期后,子代噬菌體已經(jīng)成熟和急劇增多,能夠將宿主細胞迅速裂解的一段時間。此階段在理論上是一瞬間出現(xiàn)的,但因為在宿主細胞群體中每個宿主細胞的裂解過程存在不同,所以裂解期會比較長。
平穩(wěn)期:此階段是宿主細胞已經(jīng)被完成裂解的時期,其主要特點是溶液中噬菌體的效價達到最高值。
一步生長曲線的基本實驗步驟如下:
噬菌體的稀釋液去感染高濃度的宿主細胞,以保證每個細胞所吸附的噬菌體至多只有1個;
經(jīng)過數(shù)分鐘的吸附后,在混合液中加入適量的相應抗血清,以中和未吸附的噬菌體;
用保溫的培養(yǎng)液稀釋上述混合液,并終止抗血清的作用,然后放置適宜條件下培養(yǎng);
在培養(yǎng)期間設置取樣時間,在取樣時間取樣并測定其效價,根據(jù)結果繪制成一步生長曲線。
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