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菁優(yōu)網(wǎng)閱讀下列材料,回答問(wèn)題:
細(xì)菌的武器知多少?
為了生存,細(xì)菌通過(guò)進(jìn)化獲得了一系列可用于細(xì)菌間以及細(xì)菌與宿主細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)的武器系統(tǒng)。根據(jù)作用距離,可大致分為非接觸式抑制和接觸式抑制兩類(lèi)。第一類(lèi)的典型代表是可以擴(kuò)散的抗生素等小分子化合物。這一類(lèi)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè),為人類(lèi)健康和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。第二類(lèi)可以通過(guò)直接接觸而作用于相鄰細(xì)胞,其中有一種蛋白分泌系統(tǒng)(T6SS)。
T6SS廣泛存在于革蘭氏陰性細(xì)菌中,是細(xì)菌胞質(zhì)中最長(zhǎng)的管狀結(jié)構(gòu)之一,可作用于真核細(xì)胞,也可以作用于原核細(xì)胞。它不需要利用表面受體,而是通過(guò)細(xì)菌間直接接觸,在幾毫秒內(nèi)直接將底物蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)至受體細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中。
T6SS主要由跨膜復(fù)合體(Membranecomplex TssJLM)、基座復(fù)合體(BaseplateTssEFGK)和管狀結(jié)構(gòu)(VipA/B和Hcp)三部分組成。T6SS的結(jié)構(gòu)和作用方式如圖所示。
由于同種細(xì)胞之間也會(huì)發(fā)生T6SS的穿刺轉(zhuǎn)運(yùn),因此物理性的穿透并不能對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生致死性傷害,而T6SS的殺傷功能主要是由其分泌的蛋白的功能所決定的。T6SS的分泌蛋白主要包括起運(yùn)載作用的結(jié)構(gòu)蛋白和發(fā)揮生物學(xué)活性的效應(yīng)蛋白。T6SS的效應(yīng)蛋白一般具有對(duì)真核細(xì)胞或者原核細(xì)胞的細(xì)胞毒性。
T6SS基因簇廣泛存在于革蘭氏陰性細(xì)菌中,其中的一些關(guān)鍵基因已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌與真核細(xì)胞的相互作用中至關(guān)重要??茖W(xué)家利用轉(zhuǎn)座子隨機(jī)突變的方法,在霍亂弧菌中尋找對(duì)變形蟲(chóng)的侵染非常重要的基因。通過(guò)分析失去毒性的突變體,發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)鑒定了T6SS的基因簇。
為了避免被自身細(xì)胞殺死,T6SS需要合成脫毒蛋白,也稱(chēng)免疫蛋白。免疫蛋白通過(guò)與有毒性的效應(yīng)蛋白相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)自我保護(hù),而且由于免疫蛋白與效應(yīng)蛋白的功能相關(guān)性,它們?cè)诨蚪M上的位置也是相鄰的。
作為一種重要的細(xì)菌武器,T6SS對(duì)細(xì)菌在競(jìng)爭(zhēng)條件下的生存至關(guān)重要,而其對(duì)細(xì)菌的適應(yīng)性或者競(jìng)爭(zhēng)性的功能主要取決于T6SS所運(yùn)載的分泌蛋白的種類(lèi)和功能??傊?,T6SS是細(xì)菌中最重要的菌與菌、菌與環(huán)境、菌與宿主細(xì)胞的相互作用的工具之一。
(1)舉例說(shuō)明,革蘭氏陰性細(xì)菌的效應(yīng)蛋白對(duì)細(xì)菌的意義。
T6SS的分泌蛋白主要包括起運(yùn)載作用的結(jié)構(gòu)蛋白和發(fā)揮生物學(xué)活性的效應(yīng)蛋白。T6SS的效應(yīng)蛋白一般具有對(duì)真核細(xì)胞或者原核細(xì)胞的細(xì)胞毒性,從而對(duì)自身實(shí)現(xiàn)了保護(hù)機(jī)制,T6SS是細(xì)菌中最重要的菌與菌、菌與環(huán)境、菌與宿主細(xì)胞的相互作用的工具之一
T6SS的分泌蛋白主要包括起運(yùn)載作用的結(jié)構(gòu)蛋白和發(fā)揮生物學(xué)活性的效應(yīng)蛋白。T6SS的效應(yīng)蛋白一般具有對(duì)真核細(xì)胞或者原核細(xì)胞的細(xì)胞毒性,從而對(duì)自身實(shí)現(xiàn)了保護(hù)機(jī)制,T6SS是細(xì)菌中最重要的菌與菌、菌與環(huán)境、菌與宿主細(xì)胞的相互作用的工具之一
。
(2)請(qǐng)用通俗的語(yǔ)言,描述(T6SS)蛋白分泌系統(tǒng)是如何分泌蛋白的?
T6SS主要由跨膜復(fù)合體、基座復(fù)合體和管狀結(jié)構(gòu)三部分組成,首先跨膜/基座復(fù)合體將管狀結(jié)構(gòu)固定在細(xì)胞膜上,然后外鞘的收縮驅(qū)動(dòng)Hcp內(nèi)管及其結(jié)合的頂端蛋白VgrG和PAAR排出到細(xì)胞外或者相鄰細(xì)胞內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)了分泌蛋白的分泌。通俗的講,如果將T6SS比喻為細(xì)菌的弓箭,那么由膜-底座復(fù)合體和外鞘組成的弓能夠?qū)⒂蒆cp組成的箭體和VgrG-PAAR組成的箭頭在幾毫秒內(nèi)彈射出去
T6SS主要由跨膜復(fù)合體、基座復(fù)合體和管狀結(jié)構(gòu)三部分組成,首先跨膜/基座復(fù)合體將管狀結(jié)構(gòu)固定在細(xì)胞膜上,然后外鞘的收縮驅(qū)動(dòng)Hcp內(nèi)管及其結(jié)合的頂端蛋白VgrG和PAAR排出到細(xì)胞外或者相鄰細(xì)胞內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)了分泌蛋白的分泌。通俗的講,如果將T6SS比喻為細(xì)菌的弓箭,那么由膜-底座復(fù)合體和外鞘組成的弓能夠?qū)⒂蒆cp組成的箭體和VgrG-PAAR組成的箭頭在幾毫秒內(nèi)彈射出去

(3)轉(zhuǎn)座子是一段基因可以從基因組原來(lái)位點(diǎn)上單獨(dú)復(fù)制或斷裂下來(lái),插入到另一位點(diǎn),并導(dǎo)致所插入位點(diǎn)的基因發(fā)生突變。文中?到科學(xué)家利用轉(zhuǎn)座子隨機(jī)突變的方法,在霍亂弧菌中尋找對(duì)阿米巴蟲(chóng)的侵染非常重要的基因。請(qǐng)根據(jù)以上信息,完善這一實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。
用轉(zhuǎn)座子技術(shù)讓霍亂弧菌發(fā)生基因突變,然后再讓這些突變霍亂弧菌去侵染阿米巴蟲(chóng),通過(guò)對(duì)阿米巴蟲(chóng)生活狀態(tài)觀察,從存活的阿米巴蟲(chóng)體內(nèi)提取失去毒性的突變體進(jìn)行相關(guān)T6SS的基因的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)鑒定了T6SS的基因簇
用轉(zhuǎn)座子技術(shù)讓霍亂弧菌發(fā)生基因突變,然后再讓這些突變霍亂弧菌去侵染阿米巴蟲(chóng),通過(guò)對(duì)阿米巴蟲(chóng)生活狀態(tài)觀察,從存活的阿米巴蟲(chóng)體內(nèi)提取失去毒性的突變體進(jìn)行相關(guān)T6SS的基因的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)鑒定了T6SS的基因簇
。
(4)病原菌的致病性主要依賴(lài)于分泌的毒素、蛋白酶等毒性分子,請(qǐng)根據(jù)文章的內(nèi)容,提出一條預(yù)防細(xì)菌感染的思路。
設(shè)法阻斷細(xì)菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌過(guò)程,從而避免對(duì)人類(lèi)造成傷害,具體做法是通過(guò)轉(zhuǎn)座子技術(shù)改造細(xì)菌的T6SS的基因簇,使細(xì)菌突變?yōu)槭ザ拘缘耐蛔冎?/div>
設(shè)法阻斷細(xì)菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌過(guò)程,從而避免對(duì)人類(lèi)造成傷害,具體做法是通過(guò)轉(zhuǎn)座子技術(shù)改造細(xì)菌的T6SS的基因簇,使細(xì)菌突變?yōu)槭ザ拘缘耐蛔冎?/div>。

【答案】T6SS的分泌蛋白主要包括起運(yùn)載作用的結(jié)構(gòu)蛋白和發(fā)揮生物學(xué)活性的效應(yīng)蛋白。T6SS的效應(yīng)蛋白一般具有對(duì)真核細(xì)胞或者原核細(xì)胞的細(xì)胞毒性,從而對(duì)自身實(shí)現(xiàn)了保護(hù)機(jī)制,T6SS是細(xì)菌中最重要的菌與菌、菌與環(huán)境、菌與宿主細(xì)胞的相互作用的工具之一;T6SS主要由跨膜復(fù)合體、基座復(fù)合體和管狀結(jié)構(gòu)三部分組成,首先跨膜/基座復(fù)合體將管狀結(jié)構(gòu)固定在細(xì)胞膜上,然后外鞘的收縮驅(qū)動(dòng)Hcp內(nèi)管及其結(jié)合的頂端蛋白VgrG和PAAR排出到細(xì)胞外或者相鄰細(xì)胞內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)了分泌蛋白的分泌。通俗的講,如果將T6SS比喻為細(xì)菌的弓箭,那么由膜-底座復(fù)合體和外鞘組成的弓能夠?qū)⒂蒆cp組成的箭體和VgrG-PAAR組成的箭頭在幾毫秒內(nèi)彈射出去;用轉(zhuǎn)座子技術(shù)讓霍亂弧菌發(fā)生基因突變,然后再讓這些突變霍亂弧菌去侵染阿米巴蟲(chóng),通過(guò)對(duì)阿米巴蟲(chóng)生活狀態(tài)觀察,從存活的阿米巴蟲(chóng)體內(nèi)提取失去毒性的突變體進(jìn)行相關(guān)T6SS的基因的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)鑒定了T6SS的基因簇;設(shè)法阻斷細(xì)菌毒素、蛋白酶等毒性分子的分泌過(guò)程,從而避免對(duì)人類(lèi)造成傷害,具體做法是通過(guò)轉(zhuǎn)座子技術(shù)改造細(xì)菌的T6SS的基因簇,使細(xì)菌突變?yōu)槭ザ拘缘耐蛔冎?/div>
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