什麼是噬菌體？描述其生命週期。

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介紹

噬菌體顧名思義是一類以細菌和古菌為食的病毒。換句話說，它們可以被稱為細菌的病毒。它們沒有固定的位置，而是普遍存在於任何地方，是普遍存在的生物。自從被發現以來，它們已被證明作為分子生物學和重組DNA技術中的重要工具。

如今，它們被用作載體，將感興趣的DNA片段攜帶到宿主基因組中。科學家們正在更多地研究它們的進化及其在自然生態系統中的作用。在本節中，我們將簡要介紹噬菌體的歷史、結構、生命週期和意義。

歷史

這一切始於1896年，Hanbury Hankins發現恆河和亞穆納河的水具有某些抗菌功能，而且非常微小，但他不知道原因。後來，噬菌體首先被Frederick W. Twort和Felix d’Herelle發現，而d’Herelle在1917年創造了“噬菌體”這個術語。

噬菌體的結構

取決於它們感染的細菌型別或群體，噬菌體有不同的型別。但所有型別都有一些共同特徵，如下所示：

• 噬菌體的基本結構包括一個蛋白質衣殼，包裹著核物質。

• 它們可以存在於三種不同的結構中：二十面體頭部帶尾部、絲狀形式或無尾部的二十面體頭部。

• 包裹在衣殼內的核物質可以是RNA或DNA，可以是單鏈或雙鏈。

• 就像其他病毒一樣，它們在宿主體外也是非生命體，需要藉助宿主細胞的機制來進行其代謝活動。

• 噬菌體的基本組成部分是頭部、頸部和螺旋尾部。

**頭部-**它包含雙鏈DNA或單鏈RNA，由2000個衣殼粒組成。

**尾部-**它由空心管組成，周圍環繞著環狀環和收縮鞘。尾部的上部包含一個基底板，每個末端都包含尾絲。

噬菌體的生命週期

噬菌體的生命週期包括三個主要過程：病毒進入細菌、複製和從宿主細胞中退出。噬菌體進入宿主細胞的過程是相似的，其中噬菌體進入細菌細胞以進行復制。但是在此之後，根據DNA複製機制的不同，噬菌體的生命週期可以分為兩種型別：

• 裂解週期

• 溶原週期

裂解週期

在這種噬菌體生命週期中，病毒DNA獨立於宿主DNA複製，因為它保持自由漂浮狀態。

當病毒顆粒釋放時，烈性噬菌體會導致細胞膜破壞。在這種病毒噬菌體中，可以觀察到裂解週期。

此週期充當病毒感染，因為它會導致宿主細菌細胞的破壞。

噬菌體的裂解週期按以下步驟進行：

附著和穿透

• 在此步驟中，存在於病毒顆粒表面的配體與存在於宿主細菌細胞表面的受體結合。

• 在配體和受體之間可以觀察到高度的特異性，即使大多數噬菌體使用相同的受體。

• 一旦噬菌體成功附著到宿主細胞，它就會將核物質注入細菌細胞的細胞質中。

RNA到DNA的轉錄

• 在細胞質中，病毒基因組利用細菌的細胞機制來自身繁殖。

• 如果病毒的遺傳物質是DNA，它會轉錄成mRNA，然後編碼導致宿主DNA破壞的蛋白質。

• 如果病毒的遺傳物質是RNA，一種稱為逆轉錄酶的酶會將RNA轉化為雙鏈DNA，然後轉錄成mRNA。mRNA編碼導致宿主細胞破壞的蛋白質。

• 破壞後，病毒DNA接管宿主細胞併產生組裝新病毒所需的蛋白質。

組裝和裂解

病毒顆粒形成後，遺傳物質組裝到病毒衣殼中。這些新形成的噬菌體產生一種稱為溶菌酶的酶，導致宿主細胞膜裂解，並釋放出新的噬菌體。

溶原週期

• 在這種機制中，宿主細胞不會被噬菌體顆粒破壞，因此它也稱為溫和噬菌體。

• 噬菌體不會殺死宿主細胞，而是將病毒基因組整合到宿主基因組中，並在複製過程後繼續生活在宿主細胞內。

• 病毒基因組整合到宿主基因組中會導致形成前噬菌體，並在細胞分裂過程中轉移到子細胞。

噬菌體的應用

一些應用包括：

• 由於噬菌體只破壞細菌，對人類安全，因此它們可用於治療某些細菌引起的疾病。

• 它們用於去除食品表面的某些細菌汙染物，並可避免食品腐敗。

• 噬菌體已被成功地用於預防和治療植物中的細菌感染，並有助於疾病控制。

• 噬菌體療法被認為是抗生素的最新替代方法，並且對某些細菌物種（如變形桿菌、腸球菌、葡萄球菌等）有效。

結論

噬菌體已被人類所知超過一個世紀，它們也被稱為食菌體，因為它們會導致細菌細胞的破壞。這些噬菌體透過利用宿主細胞機制來複制自身，它們的生命週期包括兩個主要機制或途徑，即裂解週期和溶原週期。

儘管它們的複製和轉錄機制已被充分理解，但它們作為抗生素替代品的應用仍處於初始階段，還需要進行更多工作以利用它們對抗細菌，因為它們對抗抗生素耐藥性細菌更有效。