噬菌體是特異性感染細(xì)菌等原核細(xì)胞生物的病毒，在發(fā)現(xiàn)之初即被用于治療細(xì)菌感染性疾病。雖然噬菌體治療在廣譜抗生素的沖擊下一度淡出歷史舞臺(tái)，但對(duì)噬菌體及其宿主細(xì)菌的基礎(chǔ)研究捷報(bào)頻傳。本文聚焦于其中的代表——大腸埃希菌T2噬菌體。T2噬菌體是典型的烈性噬菌體，有人們熟知的噬菌體外形，從1930年代起被大量研究，產(chǎn)生了諸如一步生長(zhǎng)曲線、基因重組、DNA是遺傳物質(zhì)等多個(gè)里程碑級(jí)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。下面揭秘T2噬菌體的生長(zhǎng)曲線。
T2噬菌體
T2噬菌體是特異性感染大腸埃希菌（大腸桿菌）的病毒，具有典型的噬菌體外形。T2噬菌體外殼由蛋白質(zhì)構(gòu)成，頭部呈20面體，包裹有雙鏈DNA基因組；尾部呈棒狀，末端有尾鞘、尾絲等結(jié)構(gòu)。T2噬菌體是烈性噬菌體，侵染大腸埃希菌宿主時(shí)，尾鞘收縮，頭部的DNA即通過(guò)中空的尾部注入細(xì)胞內(nèi)。一旦噬菌體DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，會(huì)挾持細(xì)菌合成噬菌體所需的蛋白和DNA，在細(xì)菌中組裝子代噬菌體，最終細(xì)菌細(xì)胞破裂，繁殖的子代噬菌體釋放。
一步生長(zhǎng)曲線
1939年，Max Delbrück和Emory Ellis利用T2噬菌體感染模型發(fā)明了定量描述噬菌體感染細(xì)菌后生長(zhǎng)規(guī)律的一步生長(zhǎng)曲線（one-step growth curve）實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)用少量的病毒與大量的細(xì)菌細(xì)胞混合來(lái)確保每個(gè)噬菌體都吸附到細(xì)菌上而建立同步感染，同時(shí)用抗噬菌體血清中和未吸附的噬菌體，然后每隔一段時(shí)間取上清測(cè)定噬菌體的量。噬菌體吸附后的開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)（5～25min），噬菌體尚未完成復(fù)制、組裝和釋放，噬菌體數(shù)量不見(jiàn)增加，為潛伏期。緊接著（感染后25～50min），噬菌體數(shù)突然指數(shù)上升，表示噬菌體已從宿主細(xì)胞中裂解釋放出來(lái)，稱(chēng)為裂解期。當(dāng)宿主全部裂解，噬菌體量不再增加，稱(chēng)為平穩(wěn)期。一步生長(zhǎng)曲線將噬菌體感染分為潛伏期、裂解期和平穩(wěn)期三個(gè)時(shí)期，并可以估算每個(gè)被感染的細(xì)胞釋放出來(lái)多少子代噬菌體，對(duì)了解和研究噬菌體的特性具有十分重要的意義，此后被推廣到幾乎所有病毒的研究。
圖一步生長(zhǎng)曲線
橫坐標(biāo)是時(shí)間（分鐘），縱坐標(biāo)是相對(duì)噬菌體量（實(shí)線），虛線是對(duì)應(yīng)溫度下未感染噬菌體的細(xì)菌生長(zhǎng)曲線
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