噬菌體是一種病毒，是感染細(xì)菌、真菌、放線菌或螺旋體等微生物的病毒總稱，形體極其微小，沒有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，由核酸與蛋白質(zhì)構(gòu)成，不能夠脫離寄主而自行生長繁殖，因而一定要在活體細(xì)胞中生長，且對于寄主細(xì)胞有嚴(yán)格的專一性，能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)快速增殖，在宿主菌內(nèi)裂殖能導(dǎo)致宿主細(xì)胞的破裂而衰亡。

噬菌體在細(xì)菌和病毒的相互作用中發(fā)揮著重要的作用，也被廣泛用于基因工程和生物技術(shù)研究中。噬菌體是一類侵害細(xì)菌的病毒，又稱為細(xì)菌病毒(bacterialvirus)。英文名稱為bacteriaophage，簡稱phage，來源于希臘文“phagos”，意為“吞噬”。

噬菌體的危害主要存在于發(fā)酵工業(yè)，如乳制品、酶制劑、氨基酸、有機(jī)溶劑、抗生素、微生物農(nóng)藥和菌肥生產(chǎn)等。由于它的個(gè)體比細(xì)菌小數(shù)百倍，可以附著于塵埃上隨風(fēng)飄移，因此能長久地?cái)U(kuò)散和傳播到一定的范圍，并能脫離寄主而存活。它在寄主細(xì)胞內(nèi)能大量迅速繁殖子代噬菌體，如在十幾分鐘至一個(gè)小時(shí)左右，一個(gè)細(xì)胞感染一個(gè)噬菌體后可以釋放出數(shù)十個(gè)至數(shù)百個(gè)子代噬菌體。一旦發(fā)生噬菌體污染，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵異常、倒罐，使工業(yè)生產(chǎn)遭到嚴(yán)重?fù)p失。

一、噬菌體特征

噬菌體具有一般病毒所有的特征：

為非細(xì)胞生物，其結(jié)構(gòu)主要由蛋白質(zhì)和核酸（DNA或RNA）組成；

它們只能在活細(xì)胞內(nèi)營專性寄生，靠其宿主代謝補(bǔ)充，協(xié)助來復(fù)制核酸合成蛋白質(zhì)等組分，然后再進(jìn)行裝配增殖。在離體條件下，能以無生命的化學(xué)大分子狀態(tài)長期存在并保持其侵染活性；

非常專一的寄生性，在自然環(huán)境條件下，它們只能侵染細(xì)菌和一些原生生物，而不能侵染高等生物和植物；

對一般抗生素不敏感，但對干擾素敏感；

個(gè)體小，可通過除菌濾器

噬菌體沒有個(gè)體的生長過程，只有基本成分的合成和裝配，所以一般將噬菌體的繁殖稱作復(fù)制。

烈性噬菌體

在宿主菌體內(nèi)復(fù)制增殖，產(chǎn)生許多子代噬菌體，達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，由于噬菌體合成酶類的溶解，導(dǎo)致宿主細(xì)胞裂解，釋放出的噬菌體再感染其他敏感細(xì)菌。

溫和噬菌體

感染宿主菌后并不增殖，而是將其基因整合于細(xì)菌染色體上，形成前噬菌體。在前噬菌體階段，噬菌體的復(fù)制被抑制，宿主細(xì)胞正常地生長繁殖，而噬菌體基因組與宿主細(xì)菌染色體同步復(fù)制，并隨細(xì)胞分裂而傳遞給子代細(xì)胞。

二、噬菌體的生長和繁殖
　　噬菌體的生長和繁殖過程包括五個(gè)步驟，即吸附（adsorption）、侵入（injection）、增殖（replication）、成熟（maturity）和釋放（release）（圖2-127）。
（一）吸附
　　吸附是噬菌體的吸附器官（尾絲、基板和刺突）與敏感寄主細(xì)胞的特殊位點(diǎn)的接觸（圖2-128）。尾絲首先觸及寄主細(xì)胞表面，然后基板和刺突固定。一般說，噬菌體對寄主要求專一性很強(qiáng)，比如，產(chǎn)谷氨酸的北京棒桿菌噬菌體就嚴(yán)格地限于侵染北京棒桿菌。但也有些噬菌體也可以感染相近的種或?qū)俚木?，如四環(huán)素生產(chǎn)菌的噬菌體。敏感的細(xì)胞并非整個(gè)細(xì)胞各處皆可吸附，須在特殊位點(diǎn)，而且大腸桿菌的受點(diǎn)還依噬菌體而異。T3、T4和T7噬菌體的特殊位點(diǎn)是脂多糖層；T2和T6是脂蛋白質(zhì)，雄性專一噬菌體是F+細(xì)胞的纖毛。當(dāng)然，噬菌體吸附的寄主細(xì)胞和特殊位點(diǎn)的專一性并非一致，程度有差異。

（二）侵入
　　吸附后，尾絲收縮，感染過程開始，對T類噬菌體就開始收縮尾鞘，結(jié)果不僅尾髓插入細(xì)胞壁，而且會(huì)像注射一樣將DNA打入細(xì)胞內(nèi)。蛋白質(zhì)的外殼仍在壁外，而線狀噬菌體fd則全部進(jìn)入寄主細(xì)胞。從吸附到侵入時(shí)間很短，如T4僅需15s。

（三）增殖
　　噬菌體一侵入，增殖即開始，即核酸的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成。先利用寄主的RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄，噬菌體的mRNA被寄主的蛋白質(zhì)合成體系翻譯，形成一系列新的早期蛋白質(zhì)。在T類噬菌體中，早期蛋白質(zhì)包括一種新的DNA聚合酶，分解寄主的DNA的核酸酶，合成5-羥甲基胞嘧啶和它的ATP所必需的酶，以及轉(zhuǎn)錄形成后期蛋白質(zhì)基因所需的蛋白質(zhì)。然后開始噬菌體核酸的復(fù)制。在含有雙股DNA的噬菌體中，復(fù)制過程與一般DNA復(fù)制相似。在含單股DNA的噬菌體如ΦX174中，一條互補(bǔ)的DNA被合成，形成了雙股DNA，接著再以此作模板合成RNA和子代DNA。第二步是后期蛋白質(zhì)開始出現(xiàn)。在T類噬菌體中，合成的后期蛋白質(zhì)是噬菌體頭和尾成分的亞單位，還有噬菌體的溶菌酶。這種酶能分解寄主細(xì)胞壁的肽聚糖。
（四）成熟
　　當(dāng)所有噬菌體結(jié)構(gòu)成分都已合成時(shí)，成熟過程（即“裝配”）便開始。在T4中，裝配一個(gè)成熟噬菌體約需30種不同的蛋白質(zhì)，而且至少具有47種基因功能。其過程先是DNA的凝聚，頭的亞單位被組裝成頭部，尾和尾絲也各自組成。然后按從頭至尾的順序自我裝配，最后將尾絲裝上，形成一個(gè)完整的噬菌體（圖2-130）。
（五）釋放
　　噬菌體繁殖的最后階段是裂解釋放出子代噬菌體。裂解T類噬菌體感染的細(xì)胞要涉及兩個(gè)或更多基因的作用，至少一個(gè)作用于細(xì)胞膜，另一個(gè)具有溶菌酶的作用將分解壁的肽聚糖，線狀噬菌體則不裂解寄主細(xì)胞，可能是通過擠壓而沖出細(xì)胞壁。
　　每種噬菌體侵入敏感細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞最后能裝配完成和釋放出的噬菌體數(shù)稱為裂解量，它是相對固定的。如T4為100，ΦX174為1000，f2為10000，T2為200；谷氨酸產(chǎn)生菌的噬菌體為50～150。

三、噬菌體的危害

噬菌現(xiàn)象：液體培養(yǎng)基溶氧急劇上升，產(chǎn)生大量氣泡，在較短時(shí)間內(nèi)菌體大量自溶，發(fā)酵液最終變清。固體培養(yǎng)基出現(xiàn)噬菌斑。

利用細(xì)菌或放線菌進(jìn)行的發(fā)酵容易受噬菌體的污染，由于噬菌體的感染力非常強(qiáng)，傳播蔓延迅速，且較難防治，對發(fā)酵生產(chǎn)有很大的威脅。一旦發(fā)生噬菌體污染，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵異常、倒罐,使工業(yè)生產(chǎn)遭到嚴(yán)重?fù)p失。

噬菌體的防治措施

1.外來可疑菌種一律不做增殖。

2.多菌種交替使用，采用抗噬菌體的感受態(tài)。

3.劃分大腸桿菌的操作區(qū)域，接種區(qū)，發(fā)酵區(qū)，收菌區(qū)，菌種保藏區(qū)要嚴(yán)格分開。

4.嚴(yán)禁活菌排放，廢菌高壓滅菌后方可傾倒。

5.規(guī)范操作，避免污染。

6.保證潔凈，干燥的工作環(huán)境。

四、噬菌體的殺滅方法

1、高溫

大多數(shù)病毒耐冷不耐熱，高壓蒸汽或者干熱180°C可徹底滅活。

2、pH

多數(shù)病毒在pH6~9范圍內(nèi)比較穩(wěn)定，在pH5.0以下或PH9.0以上迅速滅活。

3、射線

γ射線、x射線及紫外線都能滅活病毒。

4、酚類和醛類及其衍生物

蛋白變性劑，能破壞病毒衣殼蛋白。

5、氧化劑，鹵素及其化合物

70%甲醇，乙醇均可使多數(shù)病毒滅活。

雖然甲醛熏蒸的效果顯著，但對于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室來說并不具備該條件，且對人體有害。

實(shí)驗(yàn)室適用的方法

1、表面消毒

對于物品表面的消毒，可用84或新結(jié)爾滅。

2、紫外照射

選用254nm光譜紫外過夜照射。

3、臭氧殺菌

臭氧過夜殺菌，早上通風(fēng)1小時(shí)，無殘留。

4、諾沃賽德噬菌體清除方案

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