烈性噬菌体和温和噬菌体

1. 烈性噬菌体是指凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、装配、裂解这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体。烈性噬菌体进入菌体后就改变宿主的性质，使之成为制造噬菌体的工厂大量产生新的噬菌体，最后导致菌体烈解死亡。

2. 温和噬菌体是指凡吸附并侵入细胞后，噬菌体的 DNA 只整合在宿主的核染色体组上，并可长期随宿主 DNA 的复制而进行同步复制，因而在一般情况下不进行增殖和引起宿主细胞裂解的噬菌体。

3. 噬菌斑：由于噬菌体的作用而使布满细菌细胞的菌苔上，出现肉眼可见的一个个透亮的小圆斑。

4. 噬菌体效价：每毫升试样中所含的侵染性的噬菌体粒子数，也即噬菌斑形成单位数。

 

一、一步生长曲线

    从前面可知，噬菌体的繁殖过程与细胞型生物完全不同。其繁殖速率大大提高了。平均每个被感染细胞释放出来的新个体数量可通过一步生长曲线来测定。

    一步生长曲线是指能定量描述烈性噬菌体生长规律的实验曲线。将高浓度的敏感菌培养物与适量相应的噬菌体悬液相混合一定时间。以离心术或加入抗病毒血清除去过量的游离噬菌体，把经过上述处理的菌悬液进行高倍稀释，以免发生第二次吸附和感染，致使每个菌体只含有一噬菌体，培养后每隔一定时间取样，接种于敏感菌培养物中培养，通过固体培养物表面噬菌斑的多少，就可测知每个噬菌体感染细菌后释放的新的噬菌体数目，再以培养时间为横座标，以噬菌斑数为纵座标作图，绘成的曲线即为噬菌体的一步生长曲线。

    一步生长曲线可分为三个时期：①潜伏期是指菌体的核酸侵入宿主细胞后至第一个噬菌体粒子装配前的一段时间。②裂解期是指溶液中噬菌体粒子急剧增多的一段时间。③稳定期溶液中噬菌体总数达到最高点后的时期。

 

二、溶源性

    溶源性是温和噬菌体侵入宿主细胞后产生的一种特性。当温和噬菌体侵入宿主细胞后，其 DNA 随着宿主细胞的 DNA 复制而复制，但噬菌体的蛋白质不能合成，宿主细胞也不裂解，继续进行正常的分裂，但在偶尔情况下，某一代其中有一个宿主细胞发生裂解释放出新的子代噬菌体，而在这许多代不发生裂解的宿主细胞中又检查不到噬菌体，但它们都具有产生成熟噬菌体粒子的潜在能力。人们把温和噬菌体侵入宿主细菌所引起的这种特性叫做溶源性。

    含有温和噬菌体的 DNA 而又找不到形态上可见的噬菌体粒子的宿主细菌叫溶源性细菌。

    附着或融合在溶源性细菌染色体上的温和噬菌体的核酸称为原噬菌体或前噬菌体。

溶源性细菌的基本特性：

①自发裂解 在没有任何外来噬菌体感染的情况下，极少数溶源细胞中的原噬菌体偶尔也可恢复活动，进行大量的复制成为营养噬菌体核酸，并接着成熟为噬菌体粒子，引起宿主细胞裂解。

②诱发裂解 用某些适量的理化因子如紫外线、丝裂霉素 C 等处理溶源性细菌能导致原噬菌体活化，产一生具有感染力的噬菌体粒子，结果使整个细胞裂解并释放出大量噬菌体。

③免疫性 溶源性细菌对其本身产生的噬菌体或外来的同源噬菌体不敏感。这此噬菌体虽可入溶源性细菌，但不能增殖，也不导致溶源性细菌裂解。

④复愈性 溶源性细胞有时消失了其中的原噬菌体，变成非溶源性细胞，这时即不发生自发裂解也不发生诱发裂解。

⑤溶源转变 如白喉杆菌只有在含有特定的原噬菌体才能产生白喉毒素引起被感染机体发病。

    在自然界中溶源菌是普遍存在的，那如何检验溶源菌呢？具体方法是将少量溶源菌与大量的敏感性批示菌（遇溶源菌裂解后所释放的温和噬菌体会发生裂解性生活周期者）相混合，然后加至琼脂培养基中倒平板。过一段时间后溶源菌就长成菌落。由于在溶源菌分裂过程中有极少数个体会发生自发裂解，其释放的噬菌体可不断侵染溶源菌菌落周围的指示菌菌苔，所以会产生一个个中央有溶源菌小菌落、四周有透明圈的特殊噬菌斑。

 

从上述内容可知温和噬菌体可以三种状态存在：

1. 游离态：指已成熟释放并具有侵染性的游离噬菌体；

2. 融合态：指整合在宿主核染色体上处于前噬菌体的状态；

3. 营养态：指前噬菌体经外界理化因子诱导后，脱离宿主核基因组而处于积极复制和装配的状态。

 

三、噬菌体的分离培养

    噬菌体是超显微的微生物，在光学显微镜下不能看见，在人工培养基上又不能生长，那么如何检测有无噬菌体的存在呢？

    通过所学的有关特性便可判断：

1. 噬菌体对宿主具高度的特异性，可利用敏感菌株去培养和发现它。

2. 噬菌体侵染宿主细胞后引起裂解，可通过观察含有敏感菌株的琼脂平板上是否有噬菌斑和液体培养基中培养物是否变清予判断。

    噬菌体广泛存在于自然界，凡有细菌的地方几乎都有噬菌体。分离噬菌的方法与分离细菌方法相似，一般采用琼脂平板稀释法，所不同的是在培养基中，不但要有一般的培养物，而且还必须有生活的敏感菌作为噬菌体的培养基。

 

四、噬菌体的应用与防治

    由于噬菌体的某些生物学特性，使其在人类的生产实践和生物学基础理论研究中都有一定阶值。可概括为以下几个方面：

①用于鉴定未知菌；

②用于临床，治疗某些传染性疾病；

③检验植物病原菌；

④测定辐射量；

⑤是研究分子生物学的重要工具和理想材料，主要是作为基因工程的载体。

 

    噬菌体会给人类生产带来极大的危害。如抗生素工业、微生物农药、有机溶剂发酵工业普遍存在着噬菌体的危害，当发酵过程中污染了噬菌体后，轻者使发酵周期延长，发酵单位降低；重则造成倒罐，酿成经济损失。预防噬菌体污染的措施主要有：

①决不使用可疑的菌种；

②严格保持环境卫生；

③决不排放或随便丢弃活菌液；

④噬菌体会给人类生产带来极大的危害。如抗生素工业、微生物农药、有机溶剂发酵工业普遍存在着噬菌体的危害，当发酵过程中污染了噬菌体后，轻者使发酵周期延长，发酵单位降低；重则造成倒罐，酿成经济损失。

 

预防噬菌体污染的措施主要有：

①决不使用可疑的菌种；

②严格保持环境卫生；

③决不排放或随便丢弃活菌液；

④注意通气质量；

⑤加强管道及发酵罐的灭菌；

⑥不断筛选抗性菌种，并经常轮换生产菌种。

    如果预防不成，一旦发现噬菌体污染时，要及时采取合理措施。如：①尽快提取产品；②使用药物抑制，加入草酸盐、柠檬酸铵等螯合剂（抑制噬菌体的吸咐和侵入）或加入金霉素、四环素等抗生素（抑制噬菌体的增殖或吸附）；③及时改用抗噬菌体生产菌株。