复旦大学生化课件噬菌体策略
cII 是溶源所必需 的，没有或者量不 够， λ都不能进行 溶原生长 cII 是建立溶源所 必需的，但维持溶 源是不需要的
细胞中cII的水平
与宿主蛋白酶的水平相关 HflA 和 HflB是两类消化cII 的蛋白酶（High Frequency of Lysogenization） 基因hflA 座位实际上编码3个基因，其中HflC 和 HflK 是消化cII 的蛋白酶 HflB编码的蛋白酶可以消化cII和s32 宿主细胞的蛋白酶水平与生长状态相关，营养丰富的细 胞蛋白酶水平高，饥饿的细胞水平低 与cII、cIII的基因剂量有关 感染复数（multiplicity of infection）10倍的细胞 cII半衰期可以长40～50倍 野生型的模糊噬菌斑由于不同的moi引起 诱导的不可逆性是由于原噬菌体的一份基因不足以重新 建立起溶原
裂解发育的2个时期
早期发育
从噬菌体DNA进入到复制开始。主要合成与DNA复制相关的酶 （DNA合成、重组和修饰的酶），导致基因组不断的复制和重组
晚期发育
从复制开始到细胞裂解释放出子代噬菌体。噬菌体颗粒的蛋白质 成分被合成（结构蛋白和装配蛋白）
噬菌体通常拥有保证使噬菌体DNA优先复制的功能基因 （复制起始或新的DNA聚合酶）； 噬菌体的mRNA被优先转录（改变RNA聚合酶的起始和 终止能力或更换RNA聚合酶） 噬菌体通常利用宿主的合成机器合成自己的蛋白质
裂解表达的级联控制
噬箘体基因位置组成（遗传图谱）反映了裂解进程的次
序，它的操纵子是一个极其有序的结构，编码相关功能 蛋白质的基因成簇排列使得调控最为经济，使得裂解的 进程能由少数的调控开关控制 裂解周期受到正调控，噬菌体的基因只有接受到恰当的 信号才被表达。在这个级联反应中，上个步骤合成的蛋 白质将是下一个步骤要表达的基因所必须的 在每个表达的阶段，一个或多个活跃的基因就是下个阶 段所需的调节因子，这些调节因子可以是一种新的RNA 聚合酶、改变宿主RNA聚合酶特异性的sigma因子、或 是能使之通读的抗终止因子
噬菌斑（plaque） 最初一个噬菌体感染一个
细胞，裂解释放的子代噬 菌体又感染旁边的细胞， 感染的连锁反应呈放射状 分布，逐渐形成一个噬菌 斑 烈性噬菌体形成清晰的噬 菌斑 温和的噬菌体形成浑浊的 噬菌斑
3 λ噬箘体的表达调控
λ（lambda）噬箘体基因组：48502bp 线性双链DNA 两端有12碱基的粘性末端（cohesive cos），进入细胞后变为环状DNA λ DNA环化后，晚期基因在转录时是完整 的 λ噬箘体基因组编码约35个蛋白质
在pN作用下，由PL的转录越
过终止子，形成了核酸酶的 靶位点sib sib首先被RNaseIII剪切， 接着核酸外切酶从3’→5’降 解mRNA sib是int基因下游的负调节位 点，降解由下游向上游进行， 故称为反向调节 sib突变是阻止了RNaseIII 识别靶位点，rnc-的突变具 同样效果 由PI的转录在tI终止，具终止 子结构的 mRNA稳定，可以 表达蛋白
第四章 噬菌体策略
Phage strategies
一些概念
噬菌体（ bacteriophage ）：感染细菌的病毒（virus） 噬菌斑（plaque）：噬菌体裂解宿主细胞的斑 裂解感染（lytic infection）：细菌被噬菌体感染后致使
细菌死亡并释放出子代噬菌体 溶源（lysogeny）：噬菌体以原噬菌体形式成为细菌基 因组中稳定的组分而继续存活 原噬菌体（prophage）：噬菌体的基因组通过整合 （integrate）成为细菌线性染色体的一部分 免疫（immunity）：原噬菌体可以阻止同类其他的噬菌 体感染同一个细胞 诱导（induction）：原噬菌体通过诱导解除溶源化的限 制
级联控制的2种途径
转录起始：识别新的噬菌体启动子，用一种σ 因子取
代宿主酶的σ 因子（spo1）或合成新的RNA聚合酶。 新σ 因子或RNA聚合酶生成后，早期基因表达可被终 止 抗终止作用：早期基因与下一期基因相邻，由终止位 点隔开。如果终止作用被阻止，RNA聚合酶便通读至 另一边基因，这样早期基因与晚期基因一起表达
2 溶源（lysogeny）
另一些噬菌体有两种存在方式：裂解和溶源 溶源的结果是原噬箘体整合到细菌基因组上，
并与细菌基因一起遗传 由于含有一个原噬箘体，溶源菌会对同样类型 的噬箘体产生免疫，一个细菌基因组只包含一 个拷贝的同一类型的原噬箘体 有两种策略的噬菌体可以进行溶源和裂解生活 周期的交替
nut位点
nutL在PL的起始点和N编码区域的开始
之间，接近于起始子 nutR位于cro基因的末端和tR1之间，接 近于终止子 qut位于起始子之前 这个作用涉及rho-依赖性终止子的抗终 止，但是pN也可抑制非依赖终止子的抗 终止作用
PR迟早期基因表达
从PR开始的迟早期（delayed early）转录本表达 转录一直到终止子tR3 ，除了 cro外还有
PRE晚期表达
由cII激活的转录，从启动子PRE开始的转录 直接表达cI 细胞中有cI蛋白的积累，就可以通过与操纵基因OR的结合 激活自己的启动子PRM 因为从PRE 转录的mRNA 与cro的mRNA （从PR转录）有 一段反义（anti-sense）序列 ，由于编码区是双链RNA而 导致cro不能翻译，这属于反义控制（Antisense control）
迟早期
晚期
3.2 λ噬菌体的溶源途径
如果要在 E. coli 中建立溶源，λ噬菌体必 需做到：
合成阻遏物 噬菌体整合到宿主染色体上
既便噬菌体选择溶源途径，早早期基因的 表达与裂解途径相同
pN作用下的迟早期转录，从PR开始一直到终止子tR3 表达cII（其他蛋白在裂解中起作用，前面已介绍）
裂解发育的基因表达
早期基因（early gene）：最初阶段必须依赖
宿主转录机构表达的基因（λ噬箘体中为早早 期immediate early gene） 中期基因（middle gene）获得早期基因编码 的调控蛋白后表达的基因（或称迟早期 delayed early gene） 晚期基因（late gene）中期基因编码的调控 因子控制的基因
cII单独存在的半衰期< 1 min； 有cIII时的半衰期 ~ 5 min
Xis一般认为是原噬菌体切除所必需的 Int一般认为是前噬菌体整合所必需的 值得注意的是，这里的xis和int由于sib位点的反向调 节（retroregulation ），并不表达出蛋白
反向调节（retroregulation）
录过程进入迟早期基因 从启动子 PR’向右转录到 tR’ ，无任何编码序列
抗终止（antitermination）
抗终止作用提供了病毒控制从早期基因到下一期
基因表达转变的一种机制 抗终止作用依赖于基因位置的特殊安排：早期基 因与接下来要表达的基因非常接近，由终止子隔 开 如果终止子位点被抑制，聚合酶越过通读另一边 的基因，同样的启动子继续被RNA聚合酶识别 新基因的表达只在于伸长RNA链，使之在5′端含 有早期基因，在3′端含有新的基因 抗终止是正控制，病毒必须先合成早期基因的产 物，然后才能表达下一组基因
CII激活的转录
PROMOTER
PRE
SEQUENCE
TTGC GTTTGT TTGC <-- 13 --> AAGTAT
PI PaQ
TTGC GTGTAA TTGC <-- 13 --> TGTACT
TTGC GAGCAC TTGC <-- 13 --> TAGTAT
conserved cII binding sites are shown in red; -35 sequences are in green; -10 sequences are in blue. 保守的cII 结合位点TTGC突变，将影响噬菌体建立溶原的能力
噬菌体颗粒（particle） 感染（infection） 附着（attach） DNA被注射进细菌 早期发育（early development） 产生DNA合成酶类 DNA复制开始 晚期发育（late development） 产生基因组、头、尾 DNA包装进头，尾附着 裂解（lysis） 细胞破裂释放出子代噬菌体
1 裂解周期（lytic cycle ）
有些噬菌体只有一种生存方式（strategy），在感 染了一个易感宿主之后，破坏了宿主的功能而同时 产生大量子代噬菌体颗粒，宿主细菌则裂解死亡 一个典型的裂解周期中，噬菌体 DNA （或RNA） 注入宿主细胞，其基因以一定的顺序转录，并且复 制出噬菌体的遗传物质，合成噬菌体颗粒需要的蛋 白质成分。最后宿主细菌裂解而释放出组装好的子 代噬菌体
早早期基因的表达
从启动子PR向右转录到tR1，可以表达 cro蛋白 cro蛋白有双重功能： 抑制阻遏物的合成（对裂解进行是必需的） 关闭早早期基因的表达（在裂解周期晚期已不需要） （cro在后面还要详细介绍） 从启动子PL向左转录到tL1，可以表达 N蛋白
pN是一个抗终止子，它作用在nut位点将允许转
cII蛋白（溶源中重点介绍） O & P蛋白：噬菌体复制所必需 Q蛋白：另一个抗终止因子，Q是晚期基因表达所必需的
PL迟早期表达
除了 N 蛋白，从PL 开始的早期转录本还表达：
cIII、xis、int蛋白（后面溶源中介绍）
裂解级联依赖抗终止
早早期
宿主RNA聚合酶从PL、PR起始转录N和 cro pN允许转录越过N和cro后继续，产生 pQ 从Q与S间的启动子PR’ 开始，如果缺少 了pQ，晚期转录将在 tR3位点终止，转 录产物194nt，为6SRNA pQ出现后，抑制tR3的终止，6SRNA 得以延伸 晚期基因的转录不在特定点终止，持续 转录所有晚期基因乃至走出这个区域 晚期基因左端的转录时也有相似的情形， 经过重组功能区后仍继续 每个方向上进行的转录可能在聚合酶撞 到一块前就终止了
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医学微生物学课件：噬菌体
2、熟悉噬菌体引起的溶原性周期和溶菌周 期。
3、了解噬菌体的生物学性状。
复习思考题
1. 简述噬菌体的形态结构、组成及功能。 2. 比较毒性噬菌体和温和噬菌体的特点。
中英文关键词
噬菌体 温和噬菌体 毒性噬菌体 溶原性噬菌体 前噬菌体 溶原性转换 溶原性细菌 噬斑 溶原性 噬斑形成单位
Bacteriophage temperate phage virulent phage lysogenic phage prophage lysogenic conversion lysogenic bacterium plaque lysogeny plaque forming units, pfu
吸附 穿入 增殖过程： 生物合成 成熟与释放
吸附 成熟、释放
穿入 生物合成
毒性噬菌体的复制过程
毒性噬菌体感染结果
• 在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液 变为澄清。
• 在固体培养基中，培养基表面可有透亮的 溶菌空斑即噬斑（plaque），由一个噬菌 复制增殖并裂解宿主菌后形成。
• 通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑 形成单位（plaque forming unit, PFU）： 数目，即噬菌体的数量。
1、形态结构： 蝌蚪形、微球形和丝形
一、噬菌体的生物学性状
2、化学组成： 蛋白质：构成噬菌体的头部的衣壳及尾部， 起着保护核酸的作用，并决定噬菌体外形 和表面特征。
核酸：基因组大小2~200Kbp 核酸为DNA或RNA
3、具有抗原性，抵抗力比一般细菌繁殖体强。
二、毒性噬菌体
能在宿主细胞内复制增殖，产生子代噬 菌体，并最终裂解细胞，称为毒性噬菌 体(virulent phage)。
毒性噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代 噬菌体，其DNA随细菌复制，并随细菌分裂 而传代，称为温和噬菌体(temperate phage)。
3、了解噬菌体的生物学性状。
复习思考题
1. 简述噬菌体的形态结构、组成及功能。 2. 比较毒性噬菌体和温和噬菌体的特点。
中英文关键词
噬菌体 温和噬菌体 毒性噬菌体 溶原性噬菌体 前噬菌体 溶原性转换 溶原性细菌 噬斑 溶原性 噬斑形成单位
Bacteriophage temperate phage virulent phage lysogenic phage prophage lysogenic conversion lysogenic bacterium plaque lysogeny plaque forming units, pfu
吸附 穿入 增殖过程： 生物合成 成熟与释放
吸附 成熟、释放
穿入 生物合成
毒性噬菌体的复制过程
毒性噬菌体感染结果
• 在液体培养基中，噬菌现象可使浑浊菌液 变为澄清。
• 在固体培养基中，培养基表面可有透亮的 溶菌空斑即噬斑（plaque），由一个噬菌 复制增殖并裂解宿主菌后形成。
• 通过噬斑计数，可测知一定体积内的噬斑 形成单位（plaque forming unit, PFU）： 数目，即噬菌体的数量。
1、形态结构： 蝌蚪形、微球形和丝形
一、噬菌体的生物学性状
2、化学组成： 蛋白质：构成噬菌体的头部的衣壳及尾部， 起着保护核酸的作用，并决定噬菌体外形 和表面特征。
核酸：基因组大小2~200Kbp 核酸为DNA或RNA
3、具有抗原性，抵抗力比一般细菌繁殖体强。
二、毒性噬菌体
能在宿主细胞内复制增殖，产生子代噬 菌体，并最终裂解细胞，称为毒性噬菌 体(virulent phage)。
毒性噬菌体基因与宿主菌染色体整合，不产生子代 噬菌体，其DNA随细菌复制，并随细菌分裂 而传代，称为温和噬菌体(temperate phage)。
噬菌体细菌的遗传与变异细菌的耐药性课件
噬菌体细菌的遗传 与变异细菌的耐药 性课件
目录
• 噬菌体细菌的遗传 • 细菌的变异 • 细菌的耐药性 • 噬菌体对细菌耐药性的影响 • 总结与展望
01
噬菌体细菌的遗传
噬菌体的基本结构
头部
由蛋白质外壳组成的空壳，内部包含遗传物质。
尾部
由蛋白质组成的细长尾巴，尾部末端通常带有几个突起，可以吸附到细菌上。
耐药性机制还包括产生修饰酶、过氧化物酶等物质来破坏药物或使其失去活性。
耐药性的传播方式
耐药性可以通过基因突变自然 产生，也可以通过质粒、转座 子等可移动遗传元件在不同菌 种间传播。
耐药性可以通过菌群内部的自 然选择和进化而积累和扩大。
耐药性也可以通过医院内感染、 社区感染等方式传播，导致耐 药菌株的流行和扩散。
05
总结与展望
对细菌耐药性的认识和思考
细菌耐药性的定义
细菌耐药性是指细菌对抗生素等抗菌药物的耐受能力，能够在药物作用下生存并繁殖。
细菌耐药性的分类
根据耐药性的来源，细菌耐药性可分为天然耐药性和获得耐药性。天然耐药性是指某些细 菌天生对某些抗生素具有抵抗力，而获得耐药性则是由于细菌在受到抗生素选择压力时发 生基因突变而获得的抵抗力。
性。
耐药性是指某些病菌具有抵抗药 物作用的能力，使得药物无法有
效杀灭它们。
耐药性是指病菌在遇到抗菌药物 时，能够通过改变自身结构或代
谢途径来抵抗药物的作用。
耐药性的机制
耐药性机制是指病菌通过改变自身的结构、代谢途径或基因表达来抵抗抗菌药物的 作用。 耐药性机制包括减少药物进入细胞、增加药物外排、改变药物作用靶点等途径。
04
噬菌体对细菌耐药性的影响
噬菌体对细菌耐药性的诱导作用
目录
• 噬菌体细菌的遗传 • 细菌的变异 • 细菌的耐药性 • 噬菌体对细菌耐药性的影响 • 总结与展望
01
噬菌体细菌的遗传
噬菌体的基本结构
头部
由蛋白质外壳组成的空壳，内部包含遗传物质。
尾部
由蛋白质组成的细长尾巴，尾部末端通常带有几个突起，可以吸附到细菌上。
耐药性机制还包括产生修饰酶、过氧化物酶等物质来破坏药物或使其失去活性。
耐药性的传播方式
耐药性可以通过基因突变自然 产生，也可以通过质粒、转座 子等可移动遗传元件在不同菌 种间传播。
耐药性可以通过菌群内部的自 然选择和进化而积累和扩大。
耐药性也可以通过医院内感染、 社区感染等方式传播，导致耐 药菌株的流行和扩散。
05
总结与展望
对细菌耐药性的认识和思考
细菌耐药性的定义
细菌耐药性是指细菌对抗生素等抗菌药物的耐受能力，能够在药物作用下生存并繁殖。
细菌耐药性的分类
根据耐药性的来源，细菌耐药性可分为天然耐药性和获得耐药性。天然耐药性是指某些细 菌天生对某些抗生素具有抵抗力，而获得耐药性则是由于细菌在受到抗生素选择压力时发 生基因突变而获得的抵抗力。
性。
耐药性是指某些病菌具有抵抗药 物作用的能力，使得药物无法有
效杀灭它们。
耐药性是指病菌在遇到抗菌药物 时，能够通过改变自身结构或代
谢途径来抵抗药物的作用。
耐药性的机制
耐药性机制是指病菌通过改变自身的结构、代谢途径或基因表达来抵抗抗菌药物的 作用。 耐药性机制包括减少药物进入细胞、增加药物外排、改变药物作用靶点等途径。
04
噬菌体对细菌耐药性的影响
噬菌体对细菌耐药性的诱导作用
噬菌体标准文档ppt
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
毒性噬菌体复制周期
吸附 穿入 生物合成 成熟与释放
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 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 毒前噬溶溶 固溶固溶固能噬溶温溶温毒能溶分前前溶性噬菌原原体原体原体在菌原和原和性在原布噬噬原噬 菌 体 性 性培 性 培 性 培 宿 体 性 噬 性 噬 噬 宿 性 广 菌 菌 性菌体基（细 养（养细养主基（菌细菌菌主细泛体体周体（因l菌 基l基菌基菌因l体菌体体菌菌，（（期yyysss（p与（ 中中（中细与（（（（细（有pp和ooorrrgggooo宿，，，胞宿胞严溶vlltltvlyyyyeeeeepppiissssrrmmnnn主出出出内主内格菌hhhuuooooyyyaaallppggggee）））菌现现现复菌复的性gggeeeeeenneeerrnnnntt染噬噬噬制染制宿周aa） ） ）iiiippccccttee色斑斑斑增色增主期hhbbbbaappaaaa体（（（殖体殖特gghhcccceeaa整，整，异ppptttt））eeeegglllaaarrrree合产合产性iiiiqqquuuu））uuummmm，生，生eee//） ）））不许不许）））产多产多生子生子子代子代代噬代噬噬菌噬菌菌体菌体体，体，，并，并但最但最噬终噬终菌裂菌裂体解体解细细DDNN菌菌AA，，能能称称随随为为细细毒毒菌菌性性DDNN噬噬AA菌菌复复体体制制，，并并随随细细菌菌的的分分裂裂而而传传代代 溶原性周期和溶菌性周期 固体培养基中，出现噬斑（plaque）
第四章 噬菌体
概述
毒性噬菌体复制周期
吸附 穿入 生物合成 成熟与释放
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 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 毒前噬溶溶 固溶固溶固能噬溶温溶温毒能溶分前前溶性噬菌原原体原体原体在菌原和原和性在原布噬噬原噬 菌 体 性 性培 性 培 性 培 宿 体 性 噬 性 噬 噬 宿 性 广 菌 菌 性菌体基（细 养（养细养主基（菌细菌菌主细泛体体周体（因l菌 基l基菌基菌因l体菌体体菌菌，（（期yyysss（p与（ 中中（中细与（（（（细（有pp和ooorrrgggooo宿，，，胞宿胞严溶vlltltvlyyyyeeeeepppiissssrrmmnnn主出出出内主内格菌hhhuuooooyyyaaallppggggee）））菌现现现复菌复的性gggeeeeeenneeerrnnnntt染噬噬噬制染制宿周aa） ） ）iiiippccccttee色斑斑斑增色增主期hhbbbbaappaaaa体（（（殖体殖特gghhcccceeaa整，整，异ppptttt））eeeegglllaaarrrree合产合产性iiiiqqquuuu））uuummmm，生，生eee//） ）））不许不许）））产多产多生子生子子代子代代噬代噬噬菌噬菌菌体菌体体，体，，并，并但最但最噬终噬终菌裂菌裂体解体解细细DDNN菌菌AA，，能能称称随随为为细细毒毒菌菌性性DDNN噬噬AA菌菌复复体体制制，，并并随随细细菌菌的的分分裂裂而而传传代代 溶原性周期和溶菌性周期 固体培养基中，出现噬斑（plaque）
第四章 噬菌体
概述
噬菌体侵染细菌实验的两种教学策略的比较
噬菌体侵染细菌实验的两种教学策略的比较作者：邵江樵来源：《中学生物学》2016年第11期文件编号： 1003 - 7586（2016）11 - 0079 - 02噬菌体侵染细菌的实验是证明DNA是遗传物质最经典的实验，也是“核酸是遗传物质的证据”一节的教学重点和难点。
浙江省对本节的教学指导意见中的要求是：通过“活动：资料分析——噬菌体侵染细菌的实验”，概述噬菌体侵染细菌的过程，体会实验方法与技术的多样性。
为落实这一教学目标，笔者就两种不同的教学策略进行分析。
1 以落实知识为目的教学策略教学环节1：介绍实验材料——噬菌体与大肠杆菌的结构特点。
教师提供资料：噬菌体是一类专门寄生细菌体内的病毒；没有细胞结构，只有蛋白质外壳与包在里面的DNA；只能寄生生活，在细菌细胞中利用细菌的核糖体、各种氨基酸、核苷酸和能量产生系统来实现其自身的增殖；一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制。
大肠杆菌属于原核生物，细胞无核膜包被的细胞核，只有一个大型的环状DNA组成的拟核。
教学环节2：结合动画讲述噬菌体侵染大肠杆菌的实验。
在1951～1952年，赫尔希和助手蔡斯用放射性同位素标记技术进行了噬菌体（T2噬菌体）侵染大肠杆菌的实验。
教师播放噬菌体侵染大肠杆菌的实验动画，阐述用放射性元素示踪法的研究过程，说明搅拌和离心的目的。
学生预期上清液和沉淀物的对象及其放射性强度，得出“进入细菌的是噬菌体的DNA，噬菌体的蛋白质在细菌的外面”的结论。
教学环节3：讨论分析实际实验时上清液和沉淀物都能检测到放射性的原因。
学生结合侵染的具体过程，讨论分析32P标记噬菌体时上清液中检测到少量放射性，35S 标记噬菌体时沉淀物有少量放射性的原因。
教学环节4：从DNA进入细菌的实验现象，得出DNA是遗传物质的结论。
学生从噬菌体的DNA进入细菌而蛋白质的外壳留在外面的实验现象，推断噬菌体的各种性状是通过自身DNA传递给后代的，得出“DNA是遗传物质的结论”，并讨论是否同时能得出“蛋白质不是遗传物质的结论”。
微生物课件噬菌体
life cycle of temperate phage
温和噬菌体与菌细胞的作用
噬菌体的应用
用于细菌的鉴定与分型 分子生物学研究的重要工具 细菌感染的诊断与治疗
成熟与释放
Bacteriophage lytic life cycle
扫描电镜图 扫描电镜图
噬菌体 分裂中的大肠杆菌 大肠杆菌
噬菌体
被噬菌体裂解的大肠杆菌 完好的的大肠杆菌
温和噬菌体 temperate phage
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。 ➢前噬菌体 prophage ➢溶原性细菌 lysogenic bacterium ➢溶原性转换 lysogenic conversion
噬菌体
Bacteriophage
定义：
噬菌体是感染细菌、放线菌等原核生物的 病毒，只能在活的微生物细胞中复制增殖。
噬菌体的生物学性状
1. 形态结构 2. 化学组成 3. 免疫原性
噬菌体与宿主菌的关系
➢ 毒性噬菌体 ➢ 温和噬菌体
毒性噬菌体 virulent phage
复制过程：
吸附
穿入
生物合成
噬菌体生物学特性及应用培训课件
溶菌性周期和溶原性周期（李凡 徐志凯 医学微生物学 第8版）
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（二）溶原性转换 (lysogenic conversion)
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
噬菌体结构模式图（李凡 徐志凯 医学微生物学 第8版）
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第二节
毒性噬菌体
virulent phage
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通过噬斑计数，可测知一定体 积内的噬菌体数量。
噬斑
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第三节
温和噬菌体
temperate phage
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（一）概念
温和噬菌体或溶原性噬菌体 （temperate or lysogenic phage）：存在溶菌性周期及溶原性周期的噬菌体。 前噬菌体（prophage）：整合在细菌染色体上的噬菌体。 溶原性细菌（lysogenic bacterium）：带有前噬菌体的细菌。
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。
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重点难点
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（二）溶原性转换 (lysogenic conversion)
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
噬菌体结构模式图（李凡 徐志凯 医学微生物学 第8版）
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第二节
毒性噬菌体
virulent phage
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通过噬斑计数，可测知一定体 积内的噬菌体数量。
噬斑
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第三节
温和噬菌体
temperate phage
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（一）概念
温和噬菌体或溶原性噬菌体 （temperate or lysogenic phage）：存在溶菌性周期及溶原性周期的噬菌体。 前噬菌体（prophage）：整合在细菌染色体上的噬菌体。 溶原性细菌（lysogenic bacterium）：带有前噬菌体的细菌。
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。
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重点难点
细菌与噬菌体的遗传优秀课件
细菌与噬菌体的遗传优秀课件
28.11.2020
1
1. 细菌的遗传分析
细菌的一般特征 大肠杆菌的突变型及筛选 细菌的遗传重组
28.11.2020
2
1.1 细菌的一般特征(见《微生物学》教材)
典型代表
大肠杆菌（ E.coli ）遗传:
• E.coli 4.6Mb. 4288genes • 90% encode protein • Insertion sequences (IS) • E.coli K12 DNA sequence，1997
菌株A：met- thr+ leu+ thi+ ; 菌株B：met+ thr- leu- thi-， 链霉素处理A或B，只是阻碍它们的分裂，但并不杀死它们。
1）菌株A × 菌株B →野生型菌株
频率相当
2）链霉素处理的菌株A × 菌株B →野生型菌株
3）链霉素处理的菌株B × 菌株A→无野生型菌株
结论
筛选
typ2+ his2- tyr1+
在发生了4次交换的时候两边的两个基因我们 并没把交换的结果当重组型计算，而是当亲本计 算了。
28.11.2020
14
1.3.2 细菌的接合
1.3.2.1 接合现象的实验证据
(1)Lederberg and Tatum(1946年)的实验
why? 营养互补？基因重组？
28.11.2020
3
1.２大肠杆菌的突变型及筛选
1、大肠杆菌的突变型
合成代谢功能的突变型：如：甲硫氨酸缺陷型写作met-
E.coli
其相应的野生型写作：met+
突类变型在基分解本代培谢养功基能上的不突变能培型正养其：常基相如生上应：长生的乳，长野糖生只突型变能写型在作写相：作应llaac的c+- 营养
28.11.2020
1
1. 细菌的遗传分析
细菌的一般特征 大肠杆菌的突变型及筛选 细菌的遗传重组
28.11.2020
2
1.1 细菌的一般特征(见《微生物学》教材)
典型代表
大肠杆菌（ E.coli ）遗传:
• E.coli 4.6Mb. 4288genes • 90% encode protein • Insertion sequences (IS) • E.coli K12 DNA sequence，1997
菌株A：met- thr+ leu+ thi+ ; 菌株B：met+ thr- leu- thi-， 链霉素处理A或B，只是阻碍它们的分裂，但并不杀死它们。
1）菌株A × 菌株B →野生型菌株
频率相当
2）链霉素处理的菌株A × 菌株B →野生型菌株
3）链霉素处理的菌株B × 菌株A→无野生型菌株
结论
筛选
typ2+ his2- tyr1+
在发生了4次交换的时候两边的两个基因我们 并没把交换的结果当重组型计算，而是当亲本计 算了。
28.11.2020
14
1.3.2 细菌的接合
1.3.2.1 接合现象的实验证据
(1)Lederberg and Tatum(1946年)的实验
why? 营养互补？基因重组？
28.11.2020
3
1.２大肠杆菌的突变型及筛选
1、大肠杆菌的突变型
合成代谢功能的突变型：如：甲硫氨酸缺陷型写作met-
E.coli
其相应的野生型写作：met+
突类变型在基分解本代培谢养功基能上的不突变能培型正养其：常基相如生上应：长生的乳，长野糖生只突型变能写型在作写相：作应llaac的c+- 营养
噬菌体展示技术PPT课件
噬菌体展示技术
噬菌体展示系统 Phage on display
•噬菌体展示原理 –噬菌体展示定义、分类
–简介噬菌体及淘选过程
•噬菌体展示应用 •淘选过程中常见问题及解决方案
2
什么是噬菌体表面展示技术
Smith在1985年首次证实外源DNA可以插入丝状噬菌体基 因III中，并与pIII蛋白融合展示。
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
6
次要外壳蛋白 pIII
1. 406 aa 组成，5个拷贝，位于噬菌 体的尾部。
2. 由三个功能区组成： • N1 穿膜区：作用于E.coli细胞膜上
的TolA蛋白；与噬菌体的入侵有关。 • N2 受体结合区：负责结合F菌毛。 • CT 疏水区：组装前黏附在细菌内
复合物。 优点：克服直接包被的出现的问题 缺点：容易筛到与亲和素（或者链酶亲和素）结合的克隆。
14
噬菌体抗体库淘选示意图 直接包被法
• 噬菌体抗体库与靶分子相互 作用
• 洗涤去未结合的或非特异性 结合的噬菌体
• 将特异性结合的噬菌体洗脱 下来，并扩增，用扩增产物 进行下一轮筛选
• 三轮淘选后，克隆测序
直接包被法
丝状噬菌体展示系统一般是在外壳蛋白pIII或pVIII的N端融合表达外源多肽及蛋白。 –噬菌体展示定义、分类
8
pIII展示和pVIII展示的区别
• pVIII 展示的多肽比较小，如果太大会影响噬菌体壳蛋白的组 装。
• pIII只要不影响感染，可以展示更大的多肽及蛋白。
• 丝状噬菌体展示系统一般是在外壳蛋白pIII或pVIII的N端融合 表达外源多肽及蛋白。
噬菌体展示的应用
•抗原表位分析 •发现特异性抗体 •新疫苗、多价疫苗的开发
噬菌体展示系统 Phage on display
•噬菌体展示原理 –噬菌体展示定义、分类
–简介噬菌体及淘选过程
•噬菌体展示应用 •淘选过程中常见问题及解决方案
2
什么是噬菌体表面展示技术
Smith在1985年首次证实外源DNA可以插入丝状噬菌体基 因III中，并与pIII蛋白融合展示。
6. 感染后1小时内平均每个细胞 分泌1000个噬菌体
6
次要外壳蛋白 pIII
1. 406 aa 组成，5个拷贝，位于噬菌 体的尾部。
2. 由三个功能区组成： • N1 穿膜区：作用于E.coli细胞膜上
的TolA蛋白；与噬菌体的入侵有关。 • N2 受体结合区：负责结合F菌毛。 • CT 疏水区：组装前黏附在细菌内
复合物。 优点：克服直接包被的出现的问题 缺点：容易筛到与亲和素（或者链酶亲和素）结合的克隆。
14
噬菌体抗体库淘选示意图 直接包被法
• 噬菌体抗体库与靶分子相互 作用
• 洗涤去未结合的或非特异性 结合的噬菌体
• 将特异性结合的噬菌体洗脱 下来，并扩增，用扩增产物 进行下一轮筛选
• 三轮淘选后，克隆测序
直接包被法
丝状噬菌体展示系统一般是在外壳蛋白pIII或pVIII的N端融合表达外源多肽及蛋白。 –噬菌体展示定义、分类
8
pIII展示和pVIII展示的区别
• pVIII 展示的多肽比较小，如果太大会影响噬菌体壳蛋白的组 装。
• pIII只要不影响感染，可以展示更大的多肽及蛋白。
• 丝状噬菌体展示系统一般是在外壳蛋白pIII或pVIII的N端融合 表达外源多肽及蛋白。
噬菌体展示的应用
•抗原表位分析 •发现特异性抗体 •新疫苗、多价疫苗的开发
噬菌体和细菌遗传变异课件
供体菌
generalized transduction
噬菌体DNA
被包装的DNA可以是 供体菌染色体上的任 何部分。（10－6）
受体菌
细菌DNA
转导噬菌体
结果
• 完全转导 • 流产转导
整合 未整合
restricted transduction
• 或称特异性转导，所转导的只限于供体菌染 色体上特定的基因。
• bacteriophage是感染细菌、真菌、放线菌或螺 旋体等微生物的病毒的总称。
• 为专性细胞内寄生的微生物。 • 分布广泛，有严格的宿主特异性。
主要内容
• bacteriophage生物学性状 • bacteriophage与宿主菌的关系
virulent phage ，temperate phage • bacteriophage应用
编码毒力相关因子，如ST质粒 • 细菌素质粒，如Col质粒 • 代谢质粒（降解质粒）
fertility plasmid，F质粒
• 编码性菌毛 • 接合型质粒 • 有三个主要功能区 自主复制区、转移基因群区、重组区 • F＋菌（雄性菌） • F—菌（雌性菌）
耐药性质粒（drug-resistance plasmid）
• 有些细菌同时耐受多种抗菌药物，即多重耐药菌，甚至产生
药物依赖性。
含链霉素培基
痢疾杆菌
依链株
超级 细菌
长期培养
临床细菌感染的治疗面临严重困难。 应以药物敏感试验为依据用药 。
细菌遗传变异的物质基础
染色体 质粒 转座因子
1. bacterial chromosome
• 由一条超螺旋的闭环dsDNA分子组成，无组 蛋白包绕，不形成核小体结构。