天津科技大学博士入学考试-微生物学知识点整理

芽糖转运蛋白上。

侵入(Pentration)。一般只有遗传物质注射进入宿主，留下空蛋白外壳在细胞表面。在噬菌体头部的溶菌酶溶解宿主细胞壁肽聚糖。噬菌体侵入方式视噬菌体结构而定。在T4噬菌体的例子中，T4噬菌体有高度复合结构的收缩性尾，噬菌体通过长的尾丝吸附和基板接触细胞壁之后，尾鞘收缩DNA注入细胞。多数情况进来的DNA可以被内切核酸酶降解，它们是宿主的部分限制修复防御系统，偶然噬菌体的DNA可以存活引起侵染。此防御内切核酸酶称为限制酶，结合在外源DNA的特异序列，并在此位点切离DNA。微生物自己的DNA通常通过甲基化被修饰，阻止这些限制酶降解。某些噬菌体如T偶数噬菌体有包括糖基化作用或甲基化作用和修饰自己DNA的机制，阻止它们在注射时被限制酶降解。

核酸复制(nucleic acid replication)。一旦宿主内核酸被转录和翻译(在RNA病毒情况中只有翻译)，在新的噬菌体核酸指导下合成所需的酶。有时这些称为早期蛋白，许多噬菌体切断宿主蛋白质合成和降解宿主的基因组，因此，保证所有细胞生物合成机构受噬菌体的基因组指令。经过一个短时间之后，通常转换到产生大量噬菌体结构蛋白、噬菌体装配所需的支架蛋白和裂解及噬菌体释放所需的蛋白。这些称为晚期蛋白。

噬菌体装配(Phage assembly)。一旦噬菌体衣壳成分和核酸已被充分合成，新的噬菌体颗粒自发组装，同时衣壳包装核酸。

释放(release)。许多噬菌体通过裂解细菌细胞壁而释放，这就是生活周期常称为裂解周期，而噬菌体称为烈性噬菌体。酶软化细胞壁和每个细胞释放裂解50-1000个之间的噬菌体。T4噬菌体37℃从侵染到释放时间大约22分钟。其它噬菌体如M13丝状噬菌体穿过细胞壁释放噬菌体并不损伤细胞，所以噬菌体释放经历一个长的时期。宿主细菌仍可继续生长，但以减低的速率生长。

溶源性噬菌体生活周期 某些噬菌体，典型例子是?菌体，在细胞进入裂解周期开始，产生终止噬菌体复制的阻遏蛋白。噬菌体进入称为溶源化的阶段，噬菌体的基因组随染色体复制而复制，而且通过一个世代传至下一个世代。噬菌体可从溶源阶段自发诱导，进入裂解周期。随宿主复制，大多数溶源性噬菌体(有时称为温和噬菌体)以原噬菌体状态整合至染色体上，但某些噬菌体，如P1噬菌体，却像一个质粒存在细胞质中。

许多噬菌体，典型的为λ噬菌体，在宿主内替代裂解生活周期。在进人宿主时，这些噬菌体不进入裂解循环，而是它们进入称为溶源性(lysgeny)的阶段。在此阶段它们或者整合至染色体上形成原噬菌体(prophage)(如?噬菌体)或者像质粒存在细胞质中(如P1噬菌体)。结果，这些溶源性噬菌体(有时称为温和噬菌体)随着宿主染色体复制而复制，然后分配到子细胞(图2.34) 溶源性噬菌体具有特别的特性，因为它们能携带改变宿主表型的功能性基因。称为溶源性转变(lysogenic conversion)，溶源性噬菌体的特性有助于细菌在寄主中存活的能力。沙门氏菌噬菌体溶源化时改变细菌脂多糖(LPS)O—抗原的组分，因此改变细菌抗原的特性。许多细菌的毒素基因也由温和噬菌体携带，包括白喉棒杆菌(Corynebacteria diphtheriae)的?噬菌体携带的白喉毒素基因。霍乱毒素也在此类之中。

溶源细菌自发裂解和诱发裂解：在溶源细菌中极少数（约10-6）会发生原噬菌体大量复制、成熟，导致寄主细胞裂解，这种现象称为溶源细菌的自发裂解；若用低剂量的紫外线照射处理或其他物理、化学方法处理，能够诱发溶源细胞大量溃溶，释放成熟噬菌体粒子，这就是溶源细菌的诱发裂解。

溶源细菌细胞复愈：溶源细胞中的原噬菌体有时会消失，成为非溶源细胞，不会裂解，称为溶源细菌细胞复愈。

噬菌体和宿主的关系 1、烈性噬菌体：凡能引起宿主细胞迅速裂解的噬菌体。敏感细菌。

2、温和性噬菌体：噬菌体侵染宿主后，并不增殖，裂解，而与宿主DNA结合，随宿主DNA复制而复制，此时细胞中找不到形态上可见的噬菌体，这种噬菌体称为温和性噬菌体。含有温和性噬菌体的细菌称为溶源性细菌lysogenic bacteria

温和性噬菌体存在状态：（1）游离具感染性的virion；（2）前噬菌体（prophage）：附着或整合在宿主染色体上，一道复制；（3）营养期噬菌体：指导合成。

3、溶源性细菌特性（1）遗传性（2）自发裂解（3）诱发裂解：双氧水、UV、X、等。（4）免疫性（5）复愈（消失溶源性）（6）溶源转变

噬菌体的一步生长曲线 利用烈性噬菌体的生活周期，可以在实验室条件下获得噬菌体的生长曲线。这种用来测定噬菌体侵染和成熟病毒体释放的时间间隔，并用以估计每个被侵染的细胞释放出来的新的噬菌体粒子数量的生长曲线，称为一步生长曲线 (one-step growth curve) 。它可反映每种噬菌体的三个最重要的特性参数—潜伏期、裂解期和裂解量 (burst size) ，故十分重要。

将高浓度的敏感菌培养物与适量相应的噬菌体悬液相混，使得一个病毒体与 10~100 个细菌细胞相混合，这样的比例系数可降低几个噬菌体同时侵染单个细菌细胞的机率。经过短时间的培养使噬菌体吸附在细菌上，再用抗病毒血清或离心或稀释除去未吸附的噬菌体。接着，用新鲜培养液把经过上述处理的细菌悬液高倍稀释，以免发生第二次吸附和感染。培养后，定时取样，将含有噬菌体的样品与敏感细菌培养物混合培养，计算每个样品在培养基平板表面产生的噬菌斑数目。以培养时间为横坐标，噬菌斑数为纵坐标，可以绘出一步生长曲线。

噬菌体在吸附和侵入寄主后，细胞内只出现噬菌体的核酸和蛋白质， 还没有释放出噬菌体，这段时间称为隐晦期 (eclipse phase) 。隐晦期间如人为地 ( 用氯仿 ) 裂解细胞，裂解液无侵染性。人们将噬菌体吸附寄主细胞开始到细胞释放新的噬菌体为止的这段时间称为潜伏期 (latent period) 。潜伏期过后，噬菌斑数突然迅速上升，表明被感染的细菌已经越来越多地裂解，直至所有感染细胞都被裂解为止，这个时间称为上升期 (rise period) 。接着，噬菌斑数达到大致恒定，曲线平稳。这个时期即使存在一些未感染的细菌 ，由于细菌悬液的稀释倍数很高，使得新释放的噬菌体不能吸附未感染的细菌。每个感染细菌所释放的新噬菌体的平均数称为裂解量。

裂解量＝ 裂解期平均噬菌斑数 潜伏期平均噬菌斑数裂解期 从被感染的第一个细胞裂解至最后一个细胞裂解完毕所经历的时间。 平稳期 指被感染的宿主已全部裂解，溶液中噬菌体数达到最高点后的时期。 裂解量 每个被感染的细菌释放新的噬菌体的平均数。

图 3.10 噬菌体 T 2 的一步生长曲线 A. 表示一群噬菌体作用于一群细菌细胞的结果；

B. 表示单个噬菌体在一个细菌细胞内的增殖情况 噬菌体效价--------指噬菌体的浓度,即每毫升样品含噬菌体的个数.通常是在含敏感菌的平板上形成噬菌斑进行噬菌体的计数,以每毫升中含有的噬菌斑形成单位(plaque forming unit/ml或pfu/ml)表示其效价.

温和噬菌体存在形式

温和噬菌体的基因组能与宿主菌基因组整合，并随细菌分裂传至子代细菌的基因组中，不引起细菌裂解。整合在细菌基因组中的噬菌体基因组称为前噬菌体（prophage），带有前噬菌体基因组的细菌称为溶原性细菌（lysogenic bacterium）。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基因组而进入溶菌周期，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（lysogeny）。由此可知，温和噬菌体可有三种存在状态：①游离的具有感染性的噬菌体颗粒；②宿主菌胞质内类似质粒形式的噬菌体核酸；③前噬菌体。另外，温和噬菌体可有溶原性周期和溶菌性周期，而毒性噬菌体只有一个溶菌性周期。

溶源转变的现象和本质 某些前噬菌体可导致细菌基因型和性状发生改变，这称为溶原性转换（lysogenic conversion）。例如白喉棒状杆菌产生白喉毒素，是因其前噬菌体带有毒素蛋白结构基因；A群溶血性链球菌受有关温和噬菌体感染发生溶原性转换，能产生致热外毒素；肉毒梭菌的毒素、金黄色葡萄球菌溶素的产生，以及沙门菌、志贺菌等的抗原结构和血清型别都与溶原性转换有关。

温和噬菌体在吸附和侵入宿主细胞后，将噬菌体基因组整合在宿主染色体上（或以质粒形式存在细胞内），随宿主DNA复制而同步复制，随宿主细胞分裂而传递两个子细胞中，宿主细胞则可正常繁殖，以上过程称为“溶源周期”。但在一定条件下，噬菌体基因组可进行复制，产生并释放子代噬菌体，即“裂解周期”。因此温和噬菌体既能进行溶源循环，还能进行裂解循环。

二、 配制培养基的原则 1、选择适宜的营养物质

总体而言，所有微生物生长繁殖均需要培养基含有碳源、氮源、无机盐、生长因子、水及能源，但由于微生物营养类型复杂，不同微生物对营养物质的需求是不一样的，因此首先要根

据不同微生物 的营养需求配制针对性强的培养基。自养型微生物能从简单的元机物合成自身需要的糖类、脂类、蛋白质、核酸、维生素等复杂的有机物，因此培养自养型微生物的培养基完全可以(或应该)由简单的无机物组成。例如，培养化能自养型的氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxdans)的培养基组成见表3.9。在该培养基配制过程中并末专门加入其他碳源物质，而是依靠空气中和溶于水中的CO2为氧化硫硫杆菌提供碳源。

就微生物主要类型而言，有细菌、放线菌、酵母菌、霉菌、原生动物、藻类及病毒之分，培养它们所需的培养基各不相同。在实验室中常用牛肉膏蛋白胨培养基(或简称普通肉汤培养基)培养细菌，用高氏I号合成培养基培养放线菌，培养酵母菌一般用麦芽汁培养基，培养霉菌则一般用查氏合成培养基。

2、营养物质浓度及配比合适

培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用，例如高浓度糖类物质、无机盐、重金属离子等不仅不能维持和促进微生物的生长，反而起到抑菌或杀菌作用。另外，培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和(或)代谢产物的形成和积累，其中碳氮比(C/N)的影响较大。严格地讲，碳氮比指培养基中碳元素与氮元素的物质的量比值，有时也指培养基中还原糖与粗蛋白之比。例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基碳氮比为4/l时，菌体大量繁殖，谷氨酸积累少；当培养基碳氮比为3/l时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加。再如，在抗生素发酵生产过程中，可以通过控制培养基中速效氮(或碳)源与迟效氮(或碳)源之间的比例来控制菌体生长与抗生素的合成协调。

3、控制pH条件

培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物。各类微生物生长繁殖或产生代谢产物的最适pH条件各不相同，一般来讲，细菌与放线菌适于在pH7～7.5范围内生长，酵母菌和霉菌通常在pH4.5～6范围内生长。值得注意的是，在微生物生长繁殖和代谢过程中，由于营养物质被分解利用和代谢产物的形成与积累，会导致培养基pH发生变化，若不对培养基pH条件进行控制，往往导致微生物生长速度下降或(和)代谢产物产量下降。因此，为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，常用的缓冲剂是一氢和二氢磷酸盐(如KH2PO4 和K2HPO4)组成的混合物。K2HPO4溶液呈碱性，KH2PO4溶液呈酸性，两种物质的等量混合溶液的pH为6.8。当培养基中酸性物质积累导致H+浓度增加时，H+与弱碱性盐结合形成弱酸性化合物，培养基pH不会过度降低；如果培养基中OH-浓度增加，OH-则与弱酸性盐结合形成弱碱性化合物，培养基pH也不会过度升高。

但KH2PO4 和K2HPO4缓冲系统只能在一定的pH范围(pH6.4～7.2)内起调节作用。有些微生物，如乳酸菌能大量产酸，上述缓冲系统就难以起到缓冲作用，此时可在培养基中添加难溶的碳酸盐(如CaCO3)来进行调节，CaCO3难溶于水，不会使培养基pH过度升高，但它可以不断中和微生物产生的酸，同时释放出CO2，将培养基pH控制在一定范围内。

在培养基中还存在一些天然的缓冲系统，如氨基酸、肽、蛋白质都属于两性电解质，也可起到缓冲剂的作用。

4、控制氧化还原电位(redox potential)

不同类型微生物生长对氧化还原电位(?)的要求不一样，一般好氧性微生物在?值为+0.1V以上时可正常生长，一般以+0.3一+0.4V为宜，厌氧性微生物只能在?值低于+0.1V条件下生长，兼性厌氧微生物在?值为+0.1V以上时进行好氧呼吸，在+0.1V以下时进行发酵。?值与氧分压和pH有关，也受某些微生物代谢产物的影响。在pH相对稳定的条件下，可通过增加通气量(如振荡培养、搅拌)提高培养基的氧分压，或加入氧化剂，从而增加?值；在培养基中加入抗坏血酸、硫化氢、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇等还原性物质可降低?值。

5、原料来源的选择