到寄主细胞的染色体DNA上,并随细菌的繁殖而复制。整合到寄主细胞染色体DNA上的噬菌体DNA(基因组),称为原噬菌体(prophage)。大肠杆菌噬菌体P也是种温和噬菌体,但它的基因组并不被整合到细菌的染色体DNA上,而是附着在细胞膜上,以质粒状态存在。人们把含有原噬菌体的细菌细胞,叫做溶原性细胞(lysogeniccell)并把温和噬菌体侵人宿主细胞后所产生的相关特性,叫做溶原性。溶原性细菌具有以下基本特性:①遗传性。子代细菌也含原噬菌体。②自发或诱发裂解。经过自发过程或理化因子的诱发过程,原噬菌体可被活化,产生具感染性的噬菌体粒子,并导致溶原性细胞裂解。③“免疫性”。例如,含有入噬菌体的溶原性细胞,对入噬菌体的毒性突变株具有免疫性。即毒性突变株对非溶原性细胞有毒性,但对溶原性细胞却没有毒性。④复愈(非溶原化)。原噬菌体从宿主细胞中消失,变成非溶原性细胞。③溶原性转变。噬菌体被整合到宿主细胞染色体DNA后,可使细菌细胞的表型发生改变,如形态、抗原性、产毒素等的改变。(三)一步生长曲线将高浓度的敏感菌培养物与适量的噬菌体悬液相混[两者比例为(10:1)~(100:1)];经过短时间培养,使噬菌体吸附在细菌上;再用稀释、离心或抗病毒血清等方法除去未被吸附的噬菌体;然后用新鲜的液体培养基把吸附噬菌体的细菌悬液高倍稀释,以免二次吸附和感染。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,对每个样品在培养基平板表面产生的噬菌斑计数。以培养时间为横座标,噬菌斑数目为纵座标,可以绘出一步生长曲线(图3-5)。一步生长曲线能够反映噬菌体的三个最重要特性参数一一潜伏期、裂解期和裂解量。噬100步生长曲线菌斑菌内生长曲线一数个10潜伏期裂解期1-潜隐期0.1203001040时间(分)A9Ce0分B5分10分15分21分以后~噬菌体核酸噬菌体蛋白质?成熟噬菌体粒子图3-5噬菌体T,的一步生长曲线A.一群噬菌体感染一群细菌细胞的结果;B.单个噬菌体在一个细菌细胞内的增殖情况人们将噬菌体吸附至寄主细胞表面开始到寄主细胞释放新的噬菌体为止的这段时间,称为潜伏期(latentperiod)。在整个潜伏期内,寄主细胞不释放噬菌体。潜伏期后,被感染的细菌.18:
开始裂解,噬菌斑数突然增多,曲线上升,直至完全裂解,噬菌斑数基本恒定,曲线平稳。这段时间称为裂解期(lysis period)。每个被感染的寄主细胞所释放的新噬菌体的平均数,称为裂解量(burstsize),定义为:裂解期平均噬菌斑数裂解量(3-1)潜伏期平均噬菌斑数四、亚病毒亚病毒(subvirus)是一类比病毒更为简单,仅具有某种核酸不具有蛋白质或仅具有蛋白质而不具有核酸,能够侵染动植物的微小病原体。1983年,在意大利召开的“植物和动物亚病毒病原、类病毒和病毒”国际会议上,建议把类病毒、拟病毒和病毒统称为亚病毒(表3-1)。表3-1亚病毒类群的主要异同名称组成成分相对分子质量(D)独立感染性类病毒RNA约105+拟病毒RNA约105一既病毒蛋白质约10*+(一)类病毒类病毒(viroid)是20世纪70年代初美国学者Diener在研充马铃薯纺锤形块茎病病原时首先发现的。它们是单链共价闭合环状RNA分子,相对分子质量约1.0×105,能感染某些植物。严格专性寄生,只有在宿主细胞内才表现出生命特征-一核酸的自我复制,并使宿主致病,死亡。迄今为止,报道的类病毒有十几种,只发现于植物中。(二)拟病毒20世纪80年代以来,在澳大利亚先后从绒毛烟、首、著和地下三叶草上发现了4种新的植物病毒。这些病毒的蛋白质衣壳内都具有两种RNA分子,一种是相对分子质量约为1.5X10°的线状RNA1,另一种是相对分子质量约为105的环状RNA2。RNA2与类病毒有相似的理化性质和二级结构,称为拟病毒(virusoid)。拟病毒与类病毒的区别是:单独进人宿主后,拟病毒无致病性,类病毒有致病性。(三病毒病毒(prion)又称蛋白质侵染因子。它是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子疏水蛋白。相对分子质量2.7×10*~3X104。在电镜下,病毒呈杆状颗粒,成丛排列,每丛大小和形状不一。病毒是在研究羊瘙痒病病因的过程中于1982年首先发现的。羊瘙痒病是一种神经性疾病,常致羊死亡。近年来流行的疯牛病亦是病毒感染所致,它以神经系统的缓慢退化以至发生素乱为特征。病毒的发现在生物学界引起震惊。病毒只含蛋白质,与核酸是遗传物质的经典理论不一致;病毒能增殖,与目前公认的“中心法则”相抵触。:19:
第二节原核微生物根据细胞的存在与否,微生物可分为非细胞型微生物(如病毒和类病毒)和细胞型微生物。根据细胞核的存在与否,后者又可分为原核微生物与真核微生物。原核微生物与真核微生物的主要区别见表3-2。原核微生物(Prokaryomicrobe)包括细菌、放线菌、蓝细菌和古细菌等类群。表3-2原核微生物与真核微生物的主要区别比较项目原核微生物真核微生物核膜无有核仁无有DNA只有一条,不与RNA和组蛋白结合一至数条,与RNA和组蛋白结合核糖体70S,在细胞质中80S在细胞质中;70S在某些细胞器中细胞器无有线粒体、高尔基体、内质网、叶绿体等中间体有无细胞膜中留醇无(除支原体外)有呼吸链位置细胞膜的中间体线粒体细胞壁组成肽聚糖或脂多糖几丁质、多聚糖或寡糖基因重组通过接合、转导、转化进行通过有性过程进行细胞分裂二分裂有丝分裂、减数分裂运动器官较细的鞭毛(中空管状结构)较粗的鞭毛或纤毛(9+2结构)胞吐现象无有无胞饮现象有一、细菌(一)细菌的形态和大小1.细菌的形态细菌的基本形态有球状、杆状和螺旋状三种,分别被称为球菌、杆菌和螺旋菌。(1)球菌细胞呈球形或椭球形,分裂后产生的子细胞常保持一定的空间排列方式(图3-6)。在分类鉴定上,这些排列方式有重要意义。(2)杆菌细胞呈杆状或圆柱形。各种杆菌的长宽比例差异很大,有的粗短,有的细长。短杆菌近似球状,长杆菌则近丝状(图3-7)。一般来说,同一种杆菌的粗细相对稳定,长度变化较大,常因培养时间和培养条件而异。有的杆菌很直,有的则稍弯曲;有的菌体两端平齐,有的两端钝圆,还有的两端削尖。杆菌细胞常沿一个平面分裂,大多数菌体分散存在,也有一些杆菌呈长短不同的链状,有些杆菌则排列成栅状或“八”字形。在细菌中,杆菌的种类最多。(3)螺旋菌细胞弯曲成弧状或螺旋状,弯曲不足一图的称弧菌,如霍乱弧菌(Vibriocholerae),弯曲大于-一圈的称为螺旋菌。螺旋菌的螺旋圈数和螺距大小因种而异。有些螺旋菌菌体僵硬,借鞭毛运动;有些螺旋菌则菌体柔软,借轴丝收缩运动,后者称为螺旋体(图3-8)。·20:
双球菌链球菌四联球菌葡萄球菌图3-6球菌的形态及排列方式(a)细胞在一个平面分裂产生双球菌和链球菌:(b)细胞在两个平面分裂产生四联球菌:(c)细胞在三个平面分裂产生八叠球菌和葡酱球菌单个杆菌双杆菌N链杆菌球纤菌图3-7杆菌的各种形态?21
除上述三种基本形态外,细菌还有其他形态。例如柄细菌属(Caulobacter),细胞呈弧状或肾状并具有一根特征性的细柄,可附着于基质上:又如球衣菌属(Sphaerotilus),菌体形成衣鞘(sheath),在衣鞘内杆状细胞呈链状排列而成为丝状体。弧菌蝶旋菌蝶旋体图3-8螺旋菌的各种形态2.细菌的大小细菌的大小可用测微尺在显微镜下直接测量,也可通过投影或照相,按图中的大小和放大倍数间接测算。测量结果常以um为单位表示。球菌的大小以直径表示,一般为0.5~2μm;杆菌以宽度和长度表示,一般为(0.5~1)μm×(1~8)μm;螺旋菌也以宽度和长度表示,其大小为(0.5~5)μm×(5~50)μm,螺旋菌的长度是菌体两端间的距离。菌体的形态和大小均受菌龄、培养条件等因素的影响。(二)细菌的细胞构造细菌细胞结构模式如图3-9所示。几乎所有细菌都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等结构,这些结构称为细菌细胞的基本结构。鞭毛、荚膜、芽孢、气泡等结构则为某些细菌所特有,这些结构称为细菌细胞的特殊结构。1.细胞壁细胞壁是包在细菌细胞外表,坚韧而略带弹性的薄膜。细胞壁约占菌体干重的10%~25%。(1)细胞壁的功能:细胞壁的主要功能是:①维持细胞的形状。如果用溶菌酶处理使细胞壁溶解,则任何形态的细胞均转变为圆球状。②免受渗透裂解。没有细胞壁的细菌细胞会因吸水过度而裂解。在自然界,细菌一般生长于低渗溶液中,如果没有细胞壁的保护,细菌难以生存。③支撑鞭毛。细胞壁为鞭毛提供支点,是鞭毛运动的必要条件。失去细胞壁后,细菌虽仍22