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噬菌體

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2005-11-19
    噬菌體是細(xì)菌病毒的總稱。噬菌體基因組含有許多個(gè)基因,但所有已知的噬菌體都是細(xì)菌細(xì)胞中利用細(xì)菌的核糖體、蛋白質(zhì)合成時(shí)所需的各種因子、各種氨基酸和能量產(chǎn)生系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其自身的生長(zhǎng)和增殖。一旦離開(kāi)了宿主細(xì)胞,噬菌體既不能生長(zhǎng),也不能復(fù)制。
    噬菌體顆粒在結(jié)構(gòu)上有很大差別,一般可分成三種類型,即無(wú)尾部結(jié)構(gòu)的二十面體,有尾部結(jié)構(gòu)的二十面體和線狀體,迄今已知的噬菌體大多數(shù)是有尾部結(jié)構(gòu)的二十面體。
   噬菌體顆粒感染一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞后可迅速生成幾百個(gè)子代噬菌體顆粒,每個(gè)子代顆粒又可感染細(xì)菌細(xì)胞,再生成幾百個(gè)子代噬菌體顆粒。如此重復(fù)只需4次,一個(gè)噬菌體顆粒便可使幾十億個(gè)細(xì)菌感染而死亡。當(dāng)把細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基上,長(zhǎng)成一層菌苔時(shí),一個(gè)噬菌體感染其中一個(gè)細(xì)菌時(shí),便會(huì)同上面所說(shuō)的那樣,把該細(xì)菌周?chē)某汕先f(wàn)個(gè)細(xì)菌感染致死,在培養(yǎng)基的菌苔上出現(xiàn)一個(gè)由于細(xì)菌被噬菌體裂解后造成的空斑,這便稱為噬菌斑(plaque)。每一噬菌體除了能使宿主細(xì)菌裂解死亡外,還有一些噬菌體感染細(xì)菌后,并不使細(xì)胞死亡,稱為溫和噬菌體,這些噬菌體感染細(xì)菌后,將其自身的基因組整合進(jìn)宿主細(xì)胞的基因組,此時(shí),這種宿主細(xì)菌稱為溶原性細(xì)菌。溶原性細(xì)菌內(nèi)存在的整套噬菌體DNA基因組稱為原噬菌體(prophage),溶原性細(xì)菌不會(huì)產(chǎn)生許多子噬菌體顆粒,也不會(huì)裂解;但當(dāng)條件改變使溶原周期終止時(shí),宿主細(xì)胞就會(huì)因原噬菌體的增殖而裂解死亡,釋放出許多子代噬菌體顆粒。
    溶原性細(xì)菌有兩個(gè)特點(diǎn)。第一,溶原性細(xì)菌在被噬菌體感染并溶原化后,不會(huì)被同種噬菌體再次感染,這是超感染免疫性。第二,經(jīng)過(guò)若干世代后,溶原性細(xì)菌會(huì)開(kāi)始進(jìn)入溶菌周期,即溶原性細(xì)菌的誘發(fā)。此時(shí),原噬菌體從宿主基因組上切離下來(lái)進(jìn)行增殖。
    λ噬菌體載體不具有質(zhì)粒載體的抗生素抗性的標(biāo)記基因;因此,對(duì)λ重組分子的選擇主要有下面幾種方法。
    ① cI基因功能選擇  cI基因編碼的阻遏蛋白可使感染了λ噬菌體的大腸桿菌進(jìn)入溶原化狀態(tài)。如果在插入型載體的克隆位點(diǎn)上,或是置換型載體的可置換片段中,放上一個(gè)cI基因,當(dāng)外源DNA插入或取代時(shí),便破壞了cI基因,使出現(xiàn)cI-表型。此時(shí),λ重組分子生成的是透亮的噬菌斑,而未重組的λ噬菌體由于仍保有cI基因,所以宿主細(xì)菌是溶原化的,就生成混沌的噬菌斑。
    ②lac Z基因功能選擇  lac Z基因的產(chǎn)物為盧—半乳糖苷酶,在Xgal—IPTG培養(yǎng)基上顯現(xiàn)藍(lán)色。在插入型載體的lac Z基因序列中引入限制性內(nèi)切核酸酶的切點(diǎn),外源DNA插入這個(gè)克隆位點(diǎn)就會(huì)破壞lac Z基因,于是在上述培養(yǎng)基上出現(xiàn)無(wú)色的噬菌斑。如果沒(méi)有同外源DNA形成λ重組分子,則lac Z基因未遭破壞,在培養(yǎng)基上出現(xiàn)藍(lán)色的噬菌斑。
    ③spi-選擇  λ噬菌體的red和gam基因產(chǎn)物可抑制噬菌體在宿主細(xì)菌中正常生長(zhǎng),red-和gam-突變型λ噬菌體則可正常生長(zhǎng)。當(dāng)置換型載體的可置換片段中放上red和gam基因后,外源DNA片段取代了置換片段,則同時(shí)除去了red、gam基因,就可在宿主菌中生長(zhǎng),否則就不能正常生長(zhǎng)。

 
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