第九章噬菌体

第九章 噬菌体 噬菌体 (Bacteriophage)又称细菌病毒 (bacterialvirus)，具有其它病毒的共同特性。 在自然界中分布广泛，土壤、空气、水中或生物体内都可存在。 据噬菌体与宿主细胞的关系可分为 : 烈性噬菌体（ virulent phage） 温和噬菌体（ temperate phage） 据噬菌体的核酸类型、粒子形状和有无囊膜存在，可分为 12个科。噬菌体噬菌体噬菌体Electron micrograph of ssRNA phageMS2 attached to F pili. Virions attach along the length of the sex pilus via the maturation protein.噬菌体的危害噬菌体的危害 主要存在于发酵工业。如乳制品、酶制剂、氨基酸、有机溶剂、抗生素、微生物农药和菌肥生产等。 一旦发生噬菌体污染，会导致发酵异常、倒罐 ,使工业生产遭到严重损失。微生物发酵污染分析 (比例 %)发酵产品 空气系统 环境污染 设备 消毒操作 管道 二级种子 味精 30.33 33.25 14.63 10.73 4.07 1.63抗生素 11.13 33.85 19.96 9.64 25.39噬菌体的危害噬菌体的危害发酵液受噬菌体污染时出现： 发酵周期延长 C源消耗缓慢 发酵液变清，镜检有大量异常菌体 发酵产物不形成或少 敏感菌检查有噬菌斑 电镜检查有噬菌体粒子1. 不用可疑菌种2. 环境卫生3. 不排放或丢弃活菌液4. 注意通气质量5. 管道及发酵罐灭菌彻底6. 筛选抗性菌种7. 严格执行会客制度预防噬菌体污染预防噬菌体污染发现污染后及时采取措施：发现污染后及时采取措施：1. 尽快提取产品2. 药物抑制 (金属螯合剂、表面活性剂等 )3. 改用抗噬菌体生产菌株噬菌体的防治噬菌体的防治丙酮丁醇梭菌噬菌体丙酮丁醇梭菌噬菌体（ Clostridium acetobutylicum phage） 在丙酮丁醇连续发酵的工业生产中，容易受到该噬菌体的侵染，危害极大。 常见的异常发酵有： 发酵停止，不产生气泡，醪液上层澄清，呈暗黑色，出现睡眠症。 正常发酵 12-18h， 丙酮产量可达 200mg/L， 异常发酵时达到相同水平则需 36-42h， 丁醇量也偏低 ，醪液的蒸馏效率低于正常的 10-20% 。 现分离获得的丙酮丁醇梭菌噬菌体为肌尾和长尾噬菌体科。 国内谷氨酸生产菌株 钝齿棒杆菌 (T6-13) 普遍发生噬菌体的污染，导致：生产延滞或产酸降低，甚至倒罐，给味精生产造成较严重的损失。 目前国内分离的噬菌体在形态上相似。根据血清学可分成两型： B271和 B275， 有四种类型的噬菌斑。 预防： 轮换使用不同菌株，避免被迫停产。钝齿棒杆菌噬菌体钝齿棒杆菌噬菌体 苏云金芽孢杆菌 防治农林害虫 生产过程中易受噬菌体的侵染，严重影响了细菌农药的生产和应用。 苏云金芽孢杆菌噬菌体的特征：头部为多面体，有颈部，尾部由尾管和尾鞘组成。苏云金芽孢杆菌噬菌体红霉素链霉菌噬菌体（ Streptomyces erythreus phage） 红霉素发酵液污染噬菌体后，往往在数小时至十几小时突然出现发酵液变稀，氨态氮上升， pH值升高，菌丝自溶，细胞破碎，一般噬菌体数可达1010pfu/ml以上。 均为有尾噬菌体科。 P13, P8和 P9 噬菌体的应用噬菌体的应用 鉴定细菌的分型； 重要的实验工具和最理想的材料； 预防和治疗传染性疾病； 测定辐射剂量； 检测植物病原菌； 筛选目的基因或检测基因产物的活性。细菌的感染治疗： 用各种噬菌体的混合制剂局部外用或口服治疗因耐抗生素等而久治不愈的患者。 如：术后绿脓杆菌感染、菌痢患者大肠杆菌感染以及呼吸道的金黄色葡萄球菌感染。 肠道菌噬菌体：伤寒菌、痢疾菌、肠球菌、大肠杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、链球菌和葡萄球菌等噬菌体。 存在于患者的粪便、医院污水、临床标本及外科病房脓液等。常用于细菌感染治疗的噬菌体常用于细菌感染治疗的噬菌体 单价噬菌体： 只能寄生在一个 “变种 ”的细菌细胞上，甚至只能在一定的菌株上寄生 例：水稻白叶枯病菌、细菌性条斑病菌的检验应用噬菌体检验原核微生物种子脱壳、磨碎 6g颖壳 +25ml 0.1% 蛋白胨水 ,4 浸泡 30min低速离心 30min， 留沉淀 2ml转三角瓶中振荡 5min,+0.2ml(109pfu/ml)噬菌体30 振荡吸附 10min+2ml 抗血清中和 5min 立即 +16ml蛋白胨水稀释适当稀释在含指示菌的培养基培养 12h,计数 pfu与对照比较定性或定量噬菌体噬菌体 理想的克隆载体理想的克隆载体 由于噬菌体的结构比细菌和高等细胞简单，故广泛用于复制、转录和调节机理的研究。而 噬菌体在分子克隆中扮演着重要角色。 噬菌体以 前噬菌体 方式存在于 E. coli K12株系中，利用紫外线诱导可以释放 噬菌体，可感染已经丧失了 噬菌体的 E. coli株系。噬菌体具有： -DNA可在体外包装成病毒颗粒，高效感染大肠杆菌； 可把 25Kb长的外源 DNA插入 -DNA， 引入受体细胞； 重组 -DNA的筛选和保藏较易，常作为分子克隆载体。噬菌体在大肠杆菌中繁殖有两条途径： 裂解生长 整合到宿主染色体中复制。Escherichia coli Phage噬菌体展示技术噬菌体展示技术（ Phage display techniques） 一种 基因表达 和 表达产物 亲和选择相结合的技术。 以经过改建的噬菌体为载体，把外源基因插入噬菌体外壳蛋白质基因 pIII或 PVIII 区，从而使表达的 外源肽显露在噬菌体颗粒的表面 ，并使表达产物呈现良好的 空间构型 、由此提供可用亲和免疫纯化法筛选表达特异肽的噬菌体，并通过测定插入的 DNA序列，推断所表达目的基因的氨基酸序列。 用活的噬菌体方便而高效地筛选目的基因，或检测基因产物的活性。Phage display techniques 构建噬菌体展示文库 以一组随机多肽编码序列或基因群体插入噬菌体展示载体。 (每个噬菌体粒子只展示一种序列的外源肽链 ) 筛选 亲和选择方法挑选出带有外源基因的重组噬菌体 扩增 再感染 E. coli。用于抗体基因文库、 cDNA文库、随机多肽基因文库和突变基因文库构建 /筛选等研究Phage display techniques 兴于 1990S初，简化了抗体库构建及单克隆抗体的筛选过程，很快应用于 人工抗体制备 ，并迅速扩展到生物学等其他许多领域。 一般使用 丝状噬菌体 ，外源基因插入到噬菌体