二、4类病毒及其繁殖方式 (一) 原核生物的病毒——噬菌体讲解材料
病毒的繁殖

4类病毒及其繁殖方式病毒感染敏感宿主细胞后,病毒核酸进入细胞,通过其复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白质,然后由这些新合成的病毒组分装配(assembly)成子代毒粒,并以一定方式释放到细胞外。
病毒的这种特殊繁殖方式称做复制(replication)。
病毒的繁殖方式相似,以原核生物病毒——噬菌体为例。
(一)原核生物的病毒——噬菌体的繁殖1.噬菌体的繁殖过程病毒不存在个体的生长过程,只有核酸和蛋白质的合成与装配。
噬菌体的繁殖一般分为5个阶段,即:①吸附②侵入③增殖(复制与生物合成)④成熟(装配)⑤裂解(释放)烈性噬菌体所经历的繁殖过程,称为裂解性周期(lytic cycle)或增殖性周期(productive cycle)。
现以 E. coli 的T偶数噬菌体为代表加以介绍:(1)吸附(adsorption)病毒吸附蛋白:病毒吸附蛋白是能够特异性地识别细胞受体并与之结合的毒粒表面的结构蛋白分子,亦称做反受体(antireceptor)。
细胞受体:病毒的细胞受体亦称病毒受体,系指能被病毒吸附蛋白特异性地识别,并与之结合介导病毒进入细胞,启动感染发生的细胞表面组分。
现在已知病毒受体是细胞的功能性物质,为细胞正常生长代谢所必需,而非病毒专一性的成份。
Eg. 单纯疱疹病毒的受体是硫酸乙酰肝素,狂犬病毒(Rabies virus)的受体是细胞表面的乙酰胆碱受体。
吸附于大肠杆菌上的噬菌体:吸附于大肠杆菌性毛上的噬菌体:吸附作用受许多内外因素的影响:①噬菌体的数量由于每一宿主细胞表面的特异受体有限,因此所能吸附噬菌体的数目也有一个限量。
每一敏感细胞所能吸附的相应噬菌体的数量,就称感染复数(m.o.i,multiplicity of infection)。
②阳离子Ca2+、Mg2+和Ba2等阳离子对吸附有促进作用;Al3+、Fe3+和Cr3+等阳离子则可引起失活。
②辅助因子生物素可促进产谷氨酸细菌噬菌体的吸附作用。
病毒与噬菌体ppt课件

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(2)二十面体对称的代表-腺病毒(Adenovirus)
具有20个面,30条边和12个顶角。核衣壳由 不同数量的衣壳粒按一定方式排列成对称体。 腺病毒粒子共由252个球形的衣壳粒排列成 一个具有廿面的对称体,线状dsDNA。 噬菌体 X174只有12个衣壳粒,最大的廿面 体是由1,472个衣壳粒组成的昆虫病毒粒子。
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病毒DNA分子有线状和环状之分。
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2.病毒的蛋白质
▼有的病毒只有一种蛋白质,多数含有为数不多的几种 蛋白质。
▼病毒蛋白质的氨基酸组成与其他生物一样,但不同病 毒蛋白质的氨基酸组成和含量各不相同。
▼病毒蛋白质主要在构成病毒结构、病毒的侵染与增殖 过程中发挥作用。
3.其他成分
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噬菌体的六类形态:
★T-系噬菌体——T-系噬菌体是研究的最广泛而又深入的
细菌噬菌体,按发现的先后顺序进行从T1---T7编号,后 来发现其中偶数者的形态都相同(蝌蚪形收缩性长尾),
故统称T偶数噬菌体。
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噬菌体的类型
烈性噬菌体(virulent phage)——感染细胞后, 能在寄主细胞内增殖,产生大量子代噬菌体并引 起细菌裂解的噬菌体。
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2、病毒的对称体制
三类典型形态的病毒: •廿面体对称的结构(球状) •螺旋对称的结构(杆状) •复合对称的结构(蝌蚪状) 大肠杆菌的T偶数噬菌体是由椭 圆形的二十面体头部和螺旋对称 的尾部组合而成,是病毒中复合 对称的代表。
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病毒粒子的对称体制
RNA or DNA
螺旋对称
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第4章噬菌体ppt课件

噬菌体可分为两种类型:
1. 毒性噬菌体 :能在宿主菌内复制增殖, 产生许多子代噬菌体,并最终裂解细菌。 2.温和噬菌体或溶原性噬菌体 :噬菌体基 因组整合于宿主菌染色体中,不产生子代噬菌 体,也不引起细菌裂解,但噬菌体 DNA随细菌 基因组的复制而复制,并随细菌的分裂而分配 至子代细菌的基因组中。
毒性噬菌体的复制周期
第三节
温和噬菌体
温和噬菌体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。
第三节
溶原性转换:
温和噬菌体
某些前噬菌体可导致细菌基因型和性
状发生改变。例如白喉棒状杆菌产生白喉
毒素的机理
思考题
1.噬菌体的概念及其特征。 2.毒性噬菌体和温和噬菌体、前噬菌体、溶 原性细菌、溶原性转换的概念及特征。 3.溶菌性周期与溶原性周期的区别。
• 噬斑形成单位: 不同噬菌体噬斑的形态
与大小不尽相同。通过噬斑计数,可测知 一定体积内的噬菌体数量。
第三节 温和噬菌体
前噬菌体:整合在细菌染色体上的噬菌体基因 溶原性细菌:带有前噬菌体的细菌。 溶原性:温和噬菌体具有的这种产生成熟子代 噬菌体颗粒和裂解宿主菌的潜在能力。 温和噬菌体有三种存在状态:游离的具 有感染性的噬菌体颗粒;宿主菌细胞质内类 似质粒形式的噬菌体核酸;前噬菌体。
噬菌体的生物学性状
噬菌体有三种 基本形态,即蝌蚪 形、微球形和细杆 形。大多数噬菌体 呈蝌蚪形。
• 结构:由头部和尾部组成; • 化学组成:蛋白质与核酸; • 核酸Байду номын сангаас型:为DNA或RNA,大多数DNA噬菌体
的DNA为线状双链; • 噬菌体具有抗原性;
• 抵抗力:比一般细菌繁殖体强。
第二节
毒性噬菌体
噬菌体简介

⑦溶源菌有以下特性:
☆可稳定遗传,即溶源菌的子细胞一般也是溶原性的。 ☆自发裂解和诱发裂解(具有产生噬菌体的潜在能力) ☆具有抗同原噬菌体感染的“免疫性” ☆溶源性细菌的复愈 ☆获得新的生理特性(溶源性转变) ☆局限性转导
溶源菌的识别
检验某菌株是否为溶源菌的方法, 是将少量溶源菌与大量的敏感性 指示菌相混合,然后与上层琼脂 培养基混匀后倒平板,经培养后 溶源菌就一一长成菌落。由于溶 源菌在细胞分裂过程中有极少数 个体会引起自发裂解,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,于是就形成了 一个个中央有溶源菌的小菌落, 四周有透明圈围着的这种独特噬 菌斑。
潜伏期(latent phase) 裂解 期(rise phasse) 平稳期(plateau phase) 裂解量(Burst phase)
(1)潜伏期(latentphase) 指噬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,故整段潜伏期中没有一个 成熟的噬菌体粒子从细胞中释放出来。
侵入
通过尾部刺突固着于细胞; 尾部的酶水解细胞壁的肽聚糖,是细胞壁产生小孔;
尾鞘收缩,核酸通过中空的尾管压入胞内,蛋白质外壳留在 胞外;
增殖阶段:
噬菌体DNA进入细菌细胞 后,会引起一系列的变化: 细菌的DNA合成停止,酶 的合成也受到阻抑,噬菌体 逐渐控制了细胞的代谢。噬 菌体巧妙地利用寄主(细菌) 细胞的“机器”,大量地复 制子代噬菌体的DNA和蛋 白质,并形成完整的噬菌体 颗粒。噬菌体的形成是借助 于细菌细胞的代谢机构,由 本身的核酸物质操纵的。
噬菌体效价测定法
二. 双层琼脂培养法 1. 将指定之寄主细菌以液体培养法于适当温度下培养,一般培养16~24 小时。 2. 以1% peptone为稀释液,将噬菌体原液做10倍序列稀释,一般稀释至 107倍即可。 3. 取噬菌体稀释液100 μl 与寄主菌液300 μl均匀混合,静置15分钟使其 感染。 4. 将上述混合液加入5 ml 冷却至45℃的0.7﹪琼脂培养基中,均匀混合 后立即平铺于已凝固的1.8﹪琼脂培养基上。 5. 将平板置于适合的温度下,一般培养8~24小时,待溶菌斑产生后观察 并计算其数目。 6. 噬菌体效价 (pfu/ml)=溶菌斑数 ×稀释倍数 ×取样量折算数
《噬菌体遗传与变异》课件

新合成的噬菌体粒子在宿主细胞 内成熟,并释放出宿主细胞外。
噬菌体对宿主的致病作用
破坏宿主细胞结构
噬菌体感染导致宿主细胞 破裂,释放出有毒物质, 引发感染症状。
引发免疫反应
噬菌体感染可引发宿主免 疫反应,导致炎症、发热 等症状。
传播与流行
噬菌体可通过感染一个宿 主,再传播给其他宿主, 引发流行性疾病。
调控机制
噬菌体DNA的复制与转录受到严格的调控机制,以确保遗传信息 的正确传递。
噬菌体DNA的突变与重组
突变类型
噬菌体DNA的突变类型包括点突变、插入和缺 失等。
重组机制
噬菌体DNA的重组机制涉及到同源重组和非同 源重组两种方式。
Hale Waihona Puke 生物学意义突变与重组在噬菌体的进化、变异和适应性方面具有重要意义。
03
利用噬菌体的特异性感染和裂解细菌的能力,治疗细菌感染性疾 病。
噬菌体疫苗
利用噬菌体作为载体,表达和展示病原体抗原,用于预防传染病 。
噬菌体基因检测
利用噬菌体感染和扩增特定病原体的基因,用于快速检测和诊断 疾病。
噬菌体在环境治理中的应用
污水处理
利用噬菌体的抑菌和裂解细菌的能力,处理污水中的有害细菌, 提高水质。
噬菌体变异的机制
1 2
DNA复制错误
在DNA复制过程中,由于碱基配对错误或DNA 聚合酶的缺陷,导致基因突变的发生。
重组酶介导的基因重组
在同源或异源DNA之间,重组酶能够识别并催化 DNA的交换和重排,导致基因重组。
3
基因水平转移
通过噬菌体感染或细菌之间直接接触,可实现基 因在不同细菌或噬菌体之间的转移和重组。
《噬菌体遗传与变异》PPT课件
第二节噬菌体课件

概述
• 噬菌体(bacteriophage,phage):是感染 细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生 物的病毒。
• 噬菌体具有病毒的一些特性: 个体微小,可以通过滤菌器; 没有完整的细胞结构,蛋白质和核酸组成 ; 只能在活的微生物细胞内复制增殖.
• 分布广泛,有严格的宿主特异性
2020/5/19
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毒性噬菌体复制周期
• 吸附 • 穿入 • 生物合成 • 成熟与释放
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噬菌现象
• 液体培养基 : 混浊 澄清 • 在固体培基上,适量噬菌体和宿主菌液混合后
接种培养,培基表面出现透亮溶菌空斑。一个 空斑由一个噬菌体复制增殖并裂解细菌形成, 称噬斑(plaque)。
• 细菌感染的诊断与治疗
但由于噬菌体过于专一,限制了噬菌体在 临床上的广泛应用。
2020/5/19生物学性状• 形态来自结构 –蝌蚪形、微球 形和丝形
• 化学组成 –蛋白质与核酸
• 抗原性 • 抵抗力
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噬菌体的种类
• 毒性噬菌体(virulent phage) – 能在宿主菌细胞内复制增殖,产生许多子 代噬菌体,并最终裂解细菌,称为毒性噬 菌体
• 温和噬菌体(temperate phage)/ 溶原性噬菌体(lysogenic phage) – 噬菌体基因与宿主菌染色体整合,不产生 子代噬菌体,但噬菌体DNA能随细菌DNA 复制,并随细菌的分裂而传代
噬 斑
荧光假单胞 菌
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若将噬菌体按一定倍数稀释,通过噬斑 计数,可测定一定体积内的噬斑形成单 位(plaque forming units,pfu)数目,即噬 菌体的数目
噬菌体知识点总结

噬菌体知识点总结一、噬菌体的结构噬菌体的结构包括头部、尾部和纤毛等部分。
头部包含病毒的遗传物质(DNA或RNA),尾部和纤毛负责连接并注射病毒的遗传物质到细菌内。
噬菌体具有一定的遗传物质,有些噬菌体还带有一些蛋白质酶和结构蛋白,其结构紧凑而高效,能有效感染细菌。
二、噬菌体的生命周期噬菌体的生命周期包括寄主细胞感染、复制、组装和释放等多个阶段。
当噬菌体感染到细胞表面后,病毒会通过尾部和纤毛注射遗传物质到细胞内,遗传物质随后开始复制并制造新的病毒颗粒。
最终,新的病毒颗粒会组装成完整的噬菌体,并释放到环境中去感染其他细菌。
三、噬菌体在医学领域的应用噬菌体可以作为一种天然的抗菌剂,用于治疗多种细菌感染疾病,如肺炎、脑膜炎、败血症等。
由于细菌对抗生素产生抗药性的问题日益严重,噬菌体治疗被认为是一种非常有前景的替代方法。
目前已有一些临床试验表明,噬菌体治疗在治疗细菌感染方面具有显著效果,且对人体没有明显的毒副作用。
四、噬菌体在农业领域的应用在农业生产中,细菌性疾病是造成农作物减产和质量下降的重要原因。
而噬菌体可以作为一种天然的抗菌剂,用于预防和治疗作物上的细菌性疾病。
例如,噬菌体可以用于防治番茄、土豆、玉米等作物上的细菌性病害,取得了良好的防治效果。
五、噬菌体在食品工业领域的应用由于其对细菌的高效杀灭作用,噬菌体可以被用于食品加工和保存中。
例如,在食品加工中,可以使用噬菌体对肉类、奶制品等食品中的细菌进行控制,延长食品的保质期。
此外,噬菌体还可以被用于抑制食品中的致病菌,保障食品的安全性。
六、噬菌体的未来发展方向随着人们对抗生素耐药性的关注不断增加,噬菌体治疗作为一种替代疗法,具有广阔的应用前景。
在未来的研究中,可以通过基因工程技术对噬菌体进行改良,使其更加高效、安全和稳定,以满足不同领域应用的需求。
同时,研究人员还可以进一步深入了解噬菌体的生存机制和感染方式,以拓展其在医学、农业和食品工业等领域的应用范围。
医学微生物学课件:噬菌体

噬菌ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对真菌的影响
噬菌体还可以感染一些真菌,如酵母菌,并在真菌细胞内进行自我复制,最 终导致真菌裂解。
噬菌体与高等生物的相互关系
噬菌体对人体的影响
人体中存在许多有益的噬菌体,可以调节人体肠道微生物群落,对人体健康产生 积极影响。
02
噬菌体的应用
在医学中的应用
噬菌体疗法
利用噬菌体裂解细菌,从而治疗由细菌感染引起的疾病。
噬菌体展示技术
通过噬菌体表面展示技术,将外源基因表达产物展示在噬菌体表面,用于制 备疫苗、抗体等生物药物。
在生物工程中的应用
噬菌体扩增技术
利用噬菌体扩增目的基因的大量拷贝,为基因克隆提供足够的模板。
噬菌体检测技术
噬菌体在未来的应用前景
抗菌治疗
利用噬菌体对耐药性细菌进行抗菌治疗,特别是 针对医院感染和动物疾病中的耐药性细菌。
预防传染病
利用噬菌体对细菌进行预防性接种,以控制传染 病的发生和传播。
生物安全
利用噬菌体对生物安全相关的细菌进行检测、预 警和防治,保障公共安全和生态安全。
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03
噬菌体与人类健康
人体内的噬菌体
人体正常菌群
人体内存在大量的微生物群,包括细菌、真菌和病毒等,这些微生物与人体相互 依存,形成稳定的生态平衡。
噬菌体的种类和分布
噬菌体是一类专门感染细菌的病毒,主要分为烈性和温和噬菌体,人体内的噬菌 体主要分布在肠道、皮肤、呼吸道等部位。
噬菌体感染的诊断与治疗
利用噬菌体特异性结合和感染的特性,发展成为一种新型的生物传感器,用于环 境监测和食品检测等领域。
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④ pH
在pH=7,即中性时有利于吸附, 在pH<5和pH>10时不易吸附。
⑤ 温度
在生长最适温度范围内最有利于吸附。 利用某些理化因子对吸附的促进作用和抑制 作用,在发酵工业中对防止噬菌体的污染有 一定的意义。
(2)侵入(penetration 或 injection)
侵入又称病毒内化, 它是一个病毒吸附后几乎立即发生,
B型 dsDNA 蝌蚪状 非收缩性长尾
C型 dsDNA 蝌蚪状 非收缩性短尾
D型 ssDNA 球状
无尾
大顶衣壳粒
E型 ssRNA F型 ssDNA
球状 丝状
无尾 无头尾
小顶衣壳粒
噬菌体的形态
噬菌体的基本形态和大小
复制(replication)
病毒感染敏感宿主细胞后,其核酸进入细胞, 通过复制与表达产生子代病毒基因组和新的蛋白 质,然后由这些新合成的病毒组分装配(assembly) 成子代毒粒,并以一定方式释放到细胞外,这种特
每一敏感细胞所能吸附的
相应噬菌体的数量,就称感染 复数(m.o.i,multiplicity of
infection)。
② 阳离子
Ca2+、Mg2+和Ba2+等阳离子对吸附有促进作用; Al3+、Fe3+和Cr3+等阳离子则可引起失活。
③ 辅助因子
例如,色氨酸可促进T4的尾丝摆脱颈须的束缚, 有促吸附作用; 生物素促进产谷氨酸细菌噬菌体的吸附作用。
依赖于能量的感染步骤。
有伸缩尾的T偶数噬菌体:注射方式将噬菌体核酸注入细胞
从吸附到侵入时间极短,只需15 s
DNA注入
尾丝吸附
刺突固着
尾鞘收缩
尾管穿入
DNA注入
(1)吸附后尾丝收缩; (2)基板受到构象刺激,刺突固着; (3)尾鞘中的蛋白质亚基移位,紧缩成原长的一半; (4)尾管推出并插入细胞壁和膜中,释放溶菌酶,水解胞壁产生小孔; (5)核酸通过中空的尾管压入胞内,蛋白质外壳留在胞外;
cycle)。
E. coli T 偶数噬菌体的繁殖过程
噬菌体的繁殖一般分为5个阶段,即:
(1) 吸附 (2) 侵入 (3) 增殖(复制与生物合成) (4) 成熟(装配) (5) 裂解(释放)
(1) 吸附(adsorption)
可逆吸附,无特异性(非细胞颗粒也可吸附) 随机碰撞而接触(静电引力或氢键)
温和噬菌体(temperate phage):
进入菌体后并不进行增殖或引起溶菌,将自己的 基因组整合到宿主基因组上,并随之复制而进行同步 复制,则称之为温和噬菌体(temperate phage)。
裂解性周期(lytic cycle) 或增殖性周期(productive cycle)
烈性噬菌体所经历 的繁殖过程,称为裂解 性周期(lytic cycle)或 增殖性周期(productive
T偶数噬菌体的脱壳与侵入是一起发生的, 但最终仅有病毒核酸及结合蛋白进入细胞,
蛋白质壳体留在细胞外。
病毒毒粒消失,失去原有的感染性, 进入潜隐期。
(3) 增殖(replication)
病毒基因组 进入宿主细胞内
宿主细胞的代谢发生改变
病毒利用宿主的生物合成机构和场所, 进行病毒核酸表达和复制,
合成大量的病毒蛋白质和核酸。
殊的繁殖方式称做复制(replication)。
病毒的特点之一:严格活细胞内寄生
毒粒
宿主细胞
原料 能量 生物合成场所
有繁殖性的病毒基因组
释放至细胞外
病毒基因组复制、表达
病毒核酸和蛋白质
装配形成具有感染性的毒粒
烈性噬菌体(virulent phage):
凡在短时间内能连续完成吸附、侵入、增殖、 装配和裂解5个阶段而实现其繁殖的噬菌体,称为 烈性噬菌体(virulent phage);
病毒粒
敏感细胞
病毒表面蛋白与细胞受体的结合 特异性,不可逆吸附,启动病毒感染的第一阶段
吸附于大肠杆菌性毛上的噬菌体
吸附于大肠杆菌细胞上的噬菌体
吸附作用受许多内外因素的影响
① 噬菌体的数量 ② 阳离子 ③ 辅助因子 ④ pH ⑤ 温度
① 噬菌体的数量
每一宿主细胞表面的特异 受体有限,因此所能吸附噬菌 体的数目也有一个限量。
二、4类病毒及其繁殖方式
(一) 原核生物的病毒——噬菌体
噬菌体(phage, bacteriophage), 即原核生物的病毒,包括:
噬细菌体(bacteriophage) 噬放线菌体(actinophage) 噬蓝细菌体(cyanophage)
噬菌体的 6 种主要形态
A型 dsDNA 蝌蚪状 收缩性尾
病毒马上抓住猎物不放, 但是大肠杆菌体积是病毒的 1 000倍。病毒怎么办呢?
请看:
平均每一个宿主细胞裂解后 所产生的子代噬菌体数
称作裂解量(burst size)。
裂解期噬菌斑数(噬菌体的释放数) 裂解量 =
潜伏期噬菌斑数(感染噬菌体的细菌数)
吸附
侵入 病
早期:病毒特异性酶的合成 毒 大
病毒核酸复制
分
病毒结构蛋白质合成
子 合
成
装配
释放
T4 噬菌体的生命旅程
噢,一个倒霉的大肠杆菌遇了T4 噬菌体!
病毒基因组的表达与复制存在着强烈的时序性
(4) 成熟(maturation)
新合成的毒粒结构部件组装成完整的病毒颗粒, 称病毒的装配,亦称成熟(maturation)。
主要包括:
头部装配 无尾丝的尾部装配 头尾连接 装配尾丝
DNA分子的缩合
头
部
通过衣壳包裹DNA而形成头部
与
尾
最部Leabharlann 后相装结
上
合
尾
丝
尾部除尾丝外的部件独立装配完成
至此,一个个成熟的大小相等的噬菌体粒子就装配完成了。
T4噬菌体的装配是一个 极为复杂的自我装配的过程
包括4个完全独立的亚装配途径: 头部的装配;
无尾丝的尾部装配; 尾部与头部自发结合;
单独装配的尾丝与前已装 配好的颗粒相连。
(5)裂解(lysis)
当宿主细胞内的大量 子代噬菌体已成熟后,由 于水解细胞膜的脂肪酶和 水解细胞壁的溶菌酶的作 用,从细胞内部促进了细 胞的裂解,从而实现了噬 菌体的释放。
随着时间的推移,细菌的数量变得越来 越少,这是因为它们被病毒杀死了,这种现 象也称为“溶菌”现象。
自外裂解(lysis from without)
大量噬菌体吸附于 同一宿主细胞表面并 释放众多的溶菌酶, 最终因外在的原因而 导致细胞裂解的现象 称之为自外裂解。
自外裂解是不能产生子代噬菌体的裂解方式。