什么是噬菌体？描述其生命周期。

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介绍

噬菌体顾名思义是一类以细菌和古菌为食的病毒。换句话说，它们可以被称为细菌的病毒。它们没有固定的位置，而是普遍存在于任何地方，是普遍存在的生物。自从被发现以来，它们已被证明作为分子生物学和重组DNA技术中的重要工具。

如今，它们被用作载体，将感兴趣的DNA片段携带到宿主基因组中。科学家们正在更多地研究它们的进化及其在自然生态系统中的作用。在本节中，我们将简要介绍噬菌体的历史、结构、生命周期和意义。

历史

这一切始于1896年，Hanbury Hankins发现恒河和亚穆纳河的水具有某些抗菌功能，而且非常微小，但他不知道原因。后来，噬菌体首先被Frederick W. Twort和Felix d’Herelle发现，而d’Herelle在1917年创造了“噬菌体”这个术语。

噬菌体的结构

取决于它们感染的细菌类型或群体，噬菌体有不同的类型。但所有类型都有一些共同特征，如下所示：

• 噬菌体的基本结构包括一个蛋白质衣壳，包裹着核物质。

• 它们可以存在于三种不同的结构中：二十面体头部带尾部、丝状形式或无尾部的二十面体头部。

• 包裹在衣壳内的核物质可以是RNA或DNA，可以是单链或双链。

• 就像其他病毒一样，它们在宿主体外也是非生命体，需要借助宿主细胞的机制来进行其代谢活动。

• 噬菌体的基本组成部分是头部、颈部和螺旋尾部。

**头部-**它包含双链DNA或单链RNA，由2000个衣壳粒组成。

**尾部-**它由空心管组成，周围环绕着环状环和收缩鞘。尾部的上部包含一个基底板，每个末端都包含尾丝。

噬菌体的生命周期

噬菌体的生命周期包括三个主要过程：病毒进入细菌、复制和从宿主细胞中退出。噬菌体进入宿主细胞的过程是相似的，其中噬菌体进入细菌细胞以进行复制。但是在此之后，根据DNA复制机制的不同，噬菌体的生命周期可以分为两种类型：

• 裂解周期

• 溶原周期

裂解周期

在这种噬菌体生命周期中，病毒DNA独立于宿主DNA复制，因为它保持自由漂浮状态。

当病毒颗粒释放时，烈性噬菌体会导致细胞膜破坏。在这种病毒噬菌体中，可以观察到裂解周期。

此周期充当病毒感染，因为它会导致宿主细菌细胞的破坏。

噬菌体的裂解周期按以下步骤进行：

附着和穿透

• 在此步骤中，存在于病毒颗粒表面的配体与存在于宿主细菌细胞表面的受体结合。

• 在配体和受体之间可以观察到高度的特异性，即使大多数噬菌体使用相同的受体。

• 一旦噬菌体成功附着到宿主细胞，它就会将核物质注入细菌细胞的细胞质中。

RNA到DNA的转录

• 在细胞质中，病毒基因组利用细菌的细胞机制来自身繁殖。

• 如果病毒的遗传物质是DNA，它会转录成mRNA，然后编码导致宿主DNA破坏的蛋白质。

• 如果病毒的遗传物质是RNA，一种称为逆转录酶的酶会将RNA转化为双链DNA，然后转录成mRNA。mRNA编码导致宿主细胞破坏的蛋白质。

• 破坏后，病毒DNA接管宿主细胞并产生组装新病毒所需的蛋白质。

组装和裂解

病毒颗粒形成后，遗传物质组装到病毒衣壳中。这些新形成的噬菌体产生一种称为溶菌酶的酶，导致宿主细胞膜裂解，并释放出新的噬菌体。

溶原周期

• 在这种机制中，宿主细胞不会被噬菌体颗粒破坏，因此它也称为温和噬菌体。

• 噬菌体不会杀死宿主细胞，而是将病毒基因组整合到宿主基因组中，并在复制过程后继续生活在宿主细胞内。

• 病毒基因组整合到宿主基因组中会导致形成前噬菌体，并在细胞分裂过程中转移到子细胞。

噬菌体的应用

一些应用包括：

• 由于噬菌体只破坏细菌，对人类安全，因此它们可用于治疗某些细菌引起的疾病。

• 它们用于去除食品表面的某些细菌污染物，并可避免食品腐败。

• 噬菌体已被成功地用于预防和治疗植物中的细菌感染，并有助于疾病控制。

• 噬菌体疗法被认为是抗生素的最新替代方法，并且对某些细菌物种（如变形杆菌、肠球菌、葡萄球菌等）有效。

结论

噬菌体已被人类所知超过一个世纪，它们也被称为食菌体，因为它们会导致细菌细胞的破坏。这些噬菌体通过利用宿主细胞机制来复制自身，它们的生命周期包括两个主要机制或途径，即裂解周期和溶原周期。

尽管它们的复制和转录机制已被充分理解，但它们作为抗生素替代品的应用仍处于初始阶段，还需要进行更多工作以利用它们对抗细菌，因为它们对抗抗生素耐药性细菌更有效。