噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等细胞型微生物的病毒。电子显微镜下噬菌体有三种形态,即蝌蚪状、微球形和丝状。多数噬菌体呈蝌蚪状,由头部和尾部两部分组成(如图所示)。噬菌体头部为蛋白质外壳包围的二十面体,内含核酸。尾部由中空的尾髓和外面包裹的尾鞘组成。在头、尾连接处有一尾领结构,尾部末端有尾板、尾刺和尾丝。尾丝为噬菌体的吸附器官,能识别宿主菌体表面的特殊受体,尾板内含有能裂解宿主菌细胞壁的溶菌酶,尾髓具有收缩功能,可将头部核酸注入宿主菌。
噬菌体的结构模式图
噬菌体感染宿主菌后有两种结果:一是在宿主菌体内复制增殖,产生子代噬菌体,最终裂解宿主菌,称为毒性噬菌体。毒性噬菌体增殖过程包括吸附、穿入、生物合成、装配、成熟和释放几个阶段。二是噬菌体感染易感细菌后,其基因整合到宿主菌基因组中,多数情况下,不产生子代噬菌体,不裂解宿主菌,但噬菌体DNA能随细菌DNA复制,并随细菌的分裂而传代,称为温和噬菌体或溶原性噬菌体。整合在细菌基因组中的噬菌体核酸称为前噬菌体,带有前噬菌体的细菌称为溶原性细菌。有些溶原性噬菌体可使宿主菌获得了噬菌体基因编码的某些遗传性状,称为溶原性转换,典型例子如β-棒状噬菌体感染白喉棒状杆菌后,由于噬菌体携带编码毒素的基因,使无毒的白喉棒状杆菌获得产生白喉毒素的能力。前噬菌体偶尔可自发地或在某些理化和生物因素的诱导下脱离宿主菌染色体,产生成熟噬菌体,导致细菌裂解。温和噬菌体的这种产生成熟噬菌体颗粒和溶解宿主菌的潜在能力,称为溶原性。
噬菌体在增殖末期在把DNA和外壳蛋白进行装配组成新的噬菌体过程中,有时可能携带其整合部位的宿主菌DNA片段(局限性转导)或将供体菌的游离DNA片段或质粒装入(普遍性转导),即成为一个转导噬菌体,在其感染另一宿主菌时可将其所携带的供体菌DNA转入受体菌,这个过程即为转导。
目前利用噬菌体这种生物特性,防控动物疾病是一项刚刚兴起的新技术,许多问题还有待于深入探讨和研究。
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