T偶數噬菌體除頭部蛋白和可收縮尾部蛋白質外,還有一些功能不明的內部蛋白占總蛋白質的3%,此外還含有少量其他物質,如酸溶性肽類,主要為門冬氨酸、谷氨酸和賴氨酸;兩種酸溶性多胺——腐胺和精胺。
(三)細菌素的化學組分及理化性質
細菌素是一種具有生物活性蛋白質類物質。大多數細菌素是含有蛋白質和脂多糖的復合物多漿體,相當于菌體O抗原。細菌素抑制菌體的生長作用與蛋白質成分有關,在蛋白酶的作用下,可破壞其抑菌活性,其活性也與糖脂質有關。弧菌在pH1.3~12.5的范圍內作用30min不受影響,56℃環境經5h或煮沸1min不被滅活。但是37℃,pH8.0的環境中與0.05%的胰蛋白酶接觸20min,或100℃10min可滅活。綠膿菌素在
pH
6.5—9.5環境中是穩定的,經蛋白酶作用,凍融或蒸鎦水透析均可失去活性。不同的大腸桿菌素有彌散性,對加熱和pH的敏感性等特性有很大差別。V型、D型和E型大腸菌素極易溶于水,能被硫酸胺及有機溶劑沉淀,而對UV,RNA酶及DNA酶是不敏感的。K型大腸菌素可用75%的乙醇和在pH4.5的環境中用75%的硫酸胺反復沉淀,然后再進行透析,并用氯仿-辛醇處理,可得到純化和濃縮的大腸菌素。這樣的K型大腸菌素是耐熱的。
四、作用機制
(一)蛭弧菌噬菌體特性及生命過程
蛭弧菌為細胞內寄生物,整個生活周期可分為識別、侵染、穿入宿主菌體、生長發育、裂解宿主菌、釋放子代蛭弧菌。
蛭弧菌通過自由碰撞,以沒有鞭毛的一端直接吸附在宿主菌上,菌體高速運轉,此后通過宿主菌的細孔進入細胞間質中。侵入過程非常的快,幾秒鐘內即可完成。蛭弧菌穿入宿主菌后,鞭毛消失,整個過程最長為60min。穿入方式:(1)由于蛭弧菌高速運轉,使得蛭弧菌在宿主菌細胞壁上機械鉆孔,穿入細胞壁。其動力主要來源于特殊的鞭毛結構。蛭弧菌在穿入前,宿主菌的吸附位點在細胞內壓力作用下使局部凸起,蛭弧菌吸附宿主菌后,在胞壁上鉆孔,頭部與宿主菌原生質體連在一起,宿主菌細胞壁結構遭到破壞,導致內外滲透壓平衡失調,從而引起宿主菌細胞壁和原生質體膨脹,蛭弧菌被動進入膨脹的細胞。(2)蛭弧菌穿入時宿主細胞壁破壞還有誘導酶的產生,誘導物存在于宿主菌細胞壁內,蛭弧菌穿入
宿主細胞壁時,至少有溶菌酶、胞壁酸酶及酯酶的產生。酶是蛭弧菌穿入宿主細胞壁時的主要原因子。
蛭弧菌穿入過程完成后,對宿主菌細胞結構進行一系列的修飾和改造,形成一個適合蛭弧菌生長的環境。蛭弧菌在宿主菌細胞內生長時,可直接利用單體前體物質合成生物大分子,從而極大提高其生物的合成速度。其核酸的合成,是直接利用單核苷酸作前體物質開始合成的途徑。同時蛭弧菌存在胸腺嘧啶脫氧核苷酸合成酶、胸腺嘧啶核苷磷酸酶及胸腺嘧啶激酶,具有從頭合成DNA的潛在能力。
蛭弧菌的裂解機制,以Thomashow報道的“蛭弧菌穿入、穩定、裂解”模型較有代表性。參與這一過程主要的酶包括:聚糖酶、蛋白酶、N-脫酰基酶、酰基轉移酶,Brawn去脂蛋白酶,裂解經修飾的肽聚糖,脂酶,溶菌酶等。
聚糖酶及酯蛋白酶只是在蛭弧菌穿入時有活性,而蛋白酶在蛭弧菌的大部分生活期間有活性,但活力不斷下降,這3種酶在蛭弧菌鉆孔中起作用。N-脫酰基酶、酰基轉移酶的作用是維持蛭弧菌生長的環境的穩定。Brawn去脂蛋白酶主要是通過修飾底物細胞壁,使聚糖酶消失,而完成這一功能。當蛭弧菌在間質中生長成熟后,蛭弧菌合成一種新的酶,其功能是全裂解經修飾的肽聚糖,其作用位點是于肽聚糖中不可缺少的氨基糖連接鍵,從而釋放子代蛭弧菌。
(二)噬菌體對宿主菌的作用
當噬菌體吸附到宿主菌特異的受點時,噬菌體尾部絲散開,固著于特異的受點,隨之刺突和基板固定在受體上。有的噬菌體為絲狀噬菌體,只吸附在性纖毛上。二價和一價離子可以促進噬菌體的吸附,如T1在0.001mol
Ca2+、Mg2+、Ba2+或0.01mol Na+、K+、Li+時吸附最適。三價陽離子可以引起失活。
T偶數噬菌體尾絲散開并固著于細胞,隨后在受點上尾孔端扎入,尾部溶菌酶消解宿主菌細胞壁的堅固內層,溶成孔洞,尾鞘象肌動球蛋白的作用一樣,收縮、露出尾鞘,伸入宿主菌細胞壁,如同注射器注射動作,將頭部的DNA注入宿主胞內。ATP和dATP參與這個侵入過程,約有70%高能ATP水解成ADP或dADP,這種能源似與宿主無關。侵入細胞物質僅是核酸,蛋白質外殼留在胞壁外,不參與增殖過程,在核酸注入時,也有極微量的內部蛋白質參與,從吸附到侵入時間短,如T4只需15s。但溫度降至15℃時,則延長至7min,33℃時需3min完成。
噬菌體的DNA注入細菌細胞后起作支配作用,大量復制子代噬菌體的DNA和蛋白質。合成子代噬菌體的材料來自入侵的個體以及細胞降解物和培養基介質。噬菌體的合成借助于細胞代謝機構,由于本身的核酸物質操縱。
當核酸進入宿主細胞后,不能在細胞中找到噬菌體。在增殖的不同時期內,利用人工方法打開宿主菌細胞,發現在增殖前期,已經有噬菌體蛋白質存在,血清學方法證明是尾部蛋白質,被侵染的宿主菌細胞,開始DNA的合成暫時停止,約過5~6min后,DNA的合成速度增加,合成量超過子代所需的量。在細胞內合成噬菌體的DNA和蛋白質,裝配成完整的噬菌體,最后細胞壁裂解,釋放出子代噬菌體。溶菌酶在子代噬菌體釋放過程中起一定的促進作用。