第五节噬菌体

第五节噬菌体
一、噬菌体的生物学性状
(一）噬菌体的概念
噬菌体是侵袭微生物的病毒，只含有一种核酸DNA或RNA，可感染细菌、真菌、螺旋体

和支原体等。噬菌体对理化因素的抵抗力比一般细菌的繁殖体强，一般经75°C 30分钟以上，

(二） 噬菌体的形态
噬菌体具有病毒的生物学性状，即个体微小，结构简单，只含有一种核酸DNA或RNA， 只能在活的细胞内以复制方式进行增殖。噬菌体有蝌蚪形、球形和细杆状3种形态。多数噬 菌体呈蝌蚪形，由头部和尾部组成。
(三） 噬菌体的化学组成
大多数噬菌体呈蝌抖形，其头部衣壳和尾部的化学组成是蛋白质且具有抗原性，头部衣壳 内含有噬菌体的遗传物质即DNA或RNA，尾部有能识别宿主菌细胞表面的特殊受体，与噬 菌体的吸附功能有关。
(四） 噬菌体的主要应用
噬菌体结构简单，基因数少，应用宿主菌易于培养，可作为基因工程和分子生物学研究的 重要工具。另外，由于噬菌体特异性寄居于易感宿主菌体内，故可用于细菌的鉴定与分型。
二、毒性噬菌体和温和噬菌体
根据噬菌体与宿主菌细胞的关系，可将噬菌体分为毒性噬菌体与温和噬菌体两种类型。
(一） 毒性噬菌体的概念
毒性噬菌体在宿主菌体内复制增殖，产生许多子代噬菌体，并最终裂解细菌。因此，毒性 噬菌体的增殖方式是复制，其增殖过程经吸附、穿入与脱壳、生物合成和成熟释放四个阶段，构 成毒性噬菌体一个复制周期称为溶菌性周期。 .
(二） 温和噬菌体的概念及其与细菌遗传物质转移的关系

0. 温和噬菌体的概念温和噬菌体或称溶原性噬菌体当感染宿主菌后并不增殖，其基因 整合于细菌染色体中。结合在细菌染色体上的噬菌体基因称为前噬菌体，该细菌称为溶原性 细菌。
1. 温和噬菌体可转移细菌的遗传物质发生整合在细菌染色体上的噬菌体基因可随细 菌基因的复制而将噬菌体基因传递给子代细菌，该过程称之为噬菌体的溶原性周期。

在某些条件下，细菌的溶原状态可中止，噬菌体复制增殖进人溶菌周期，产生许多子代噬 菌体，导致细菌裂解。因此，温和噬菌体可有溶原性周期和溶菌性周期。
第六节细菌的遗传与变异
一、细菌遗传变异的物质基础
细菌遗传物质包括细菌核质内染色体、质粒、转位因子(或称转座因子）、整合子及噬菌体 基因组等。
(一）细菌遗传物质的种类

1. 细菌染色体细菌的各种遗传特性主要受细菌的核质中染色体环状双螺旋DNA所 控制。
2. 质粒是能够自主复制的细菌染色体以外的双股环状DNA,相当于0.5%〜10%染色 体，仅含几十个〜几百个基因。细菌所携带的重要质粒有F质粒、Vi质粒、Col质粒和R质粒

等。质粒可控制细菌某些生物学性状，如R质粒含有耐药基因。
；特_DNA片段，它
可在染色体、质粒及噬菌体之间转移，又分为插入序列(IS)和转座子(Tn^

1. 插人序列(IS):IS是最简单的转位因子，约含有750〜1550bp(核酸碱基对），仅携带 与转座功能有关的基因。
2. 转座子(Tn)_:Tn结构较复杂，约含有2000〜25 OOObp，除两端携带IS夕卜，还携带多 种与转座功能无关的基因，如耐药基因、肠毒素基因、糖发酵基因及重金属抗性基因等。

1. 整合子(In) In定位于细菌染色体、质粒或转座子上，是一种具有运动性独特的DNA 分子。它通过捕捉和整合外源性基因使细菌获得新的形状，例如通过转座子或接合质粒，使多 种耐药基因在细菌间传播。
2. 噬菌体基因组带有温和噬菌体(如Mu噬菌体)的溶原性细菌，其噬菌体基因组片段 可整合到细菌染色体中(称作前噬菌体），可使其细菌性状发生改变(称作溶原性转换)。

二、细菌遗传变异的机制
细菌的变异现象主要有细菌的形态结构变异、菌落形态变异、毒力变异、耐药性变异、生化 反应及抗原性变异等。细菌变异的机制是细菌基因，包括染色体和染色体以外的遗传物质如 质粒、噬菌体及转位因子等，发生突变、转移或重组。突变是细菌基因结构发生稳定性的改变， 导致遗传性状的变异。突变是随机的，可以自然发生，其突变率为1(T⁹〜1(T⁶,当受到某些理 化因素的作用，可使突变率升高。细菌基因转移和重组方式包括转化、接合、转导、溶原性转换 及原生质体融合等。
(―)转化、接合、转导及溶原性转换的概念

1. 转化是指受体菌直接摄取供体菌游离的DNA片段，从而获得新的遗传性状。例如 活的无毒力的肺炎链球菌可摄取死的有毒力的肺炎链球菌DNA片段，从而转化为活的有 毒株。
2. 接合是指细菌通过接合性质粒介导和性菌毛的中空管状结构连接沟通，将遗传物质 (如F质粒、R质粒或染色体DNA片段)从供体菌转人受体菌。
3. 转导指由噬菌体介导，从供体菌向同种的受体菌转移遗传物质(DNA片段），使受体 菌获得新的遗传性状。转导分为普遍性转导与局限性转导，前者由毒性及温和噬菌体介导，后 者仅由温和噬菌体介导。
4. 溶原性转换指温和噬菌体感染细菌（称为溶原菌）后，以前噬菌体形式与溶原菌 的染色体整合，导致溶原菌的基因型改变及获得新的遗传特征。经过溶原性转换，如白喉 棒状杆菌、产气荚膜梭菌和肉毒梭菌等，可分别变为产生白喉毒素、C(毒素和肉毒毒素的 产毒株。

(二）耐药质粒(R质粒)的组成及与耐药性的关系

1. 耐药质粒(R质粒)与细菌耐药性的关系R质粒转移是细菌产生耐药性的主要原因 之一。在人体内，一种细菌可带有多种质粒，而一种耐药质粒(R质粒)又可携带多种耐药性基 因群，并可通过接合、转化、转导、转位易位及整合等多种的基因转移或重组形式，在细菌之间 传播并可导致出现多重耐药菌株。
2. 耐药质粒(R质粒)的组成分类及组成根据R质粒有无自行转移的能力，可将R质粒 分为接合性与非接合性耐药质粒。