Vermehrung von Phagen

Bakteriophagen vermehren sich auf zwei grundsätzlich verschiedene Weisen: dem lytischen Zyklus (z. B. T-gerade Phagen wie T2/T4) und dem lysogenen Zyklus (z. B. λ-Phage). Manche Phagen können zwischen beiden wechseln.

1. Adsorption: Schwanzfasern erkennen spezifische Rezeptoren auf der Bakterien­oberfläche (z. B. LPS bei E. coli) und binden daran.
2. Injektion: Die Schwanzscheide kontrahiert, der innere Tubus durchbohrt die Mureinwand, und die Phagen-DNA wird in die Wirtszelle injiziert. Das Capsid bleibt außen (Hershey-Chase-Versuch).
3. Latenzphase / Eclipse: Wirtszell-DNA wird abgebaut. Phagen-Gene werden in einer geordneten Reihenfolge transkribiert – zuerst frühe Gene (Replikationsenzyme), dann späte Gene (Strukturproteine).
4. Replikation: Hunderte Kopien der Phagen-DNA werden produziert.
5. Morphogenese: Strukturproteine und DNA werden zu kompletten Phagen zusammengebaut (Selbstmontage).
6. Lyse: Endolysine zersetzen die Mureinwand, die Zelle platzt, 100–200 neue Phagen werden freigesetzt. Dauer: ca. 25–30 Minuten.

1. Adsorption und Injektion wie oben.
2. Die Phagen-DNA wird durch die Integrase ortsspezifisch (z. B. attB bei λ) in das bakterielle Chromosom integriert – sie liegt nun als Prophage vor.
3. Bei jeder Bakterienteilung wird der Prophage mitvervielfältigt. Die Phagengene werden weitgehend stillgelegt; ein Repressor verhindert die Aktivierung.
4. Bei Stress (UV-Licht, DNA-Schäden) wird der Repressor abgebaut, der Prophage wird ausgeschnitten und es beginnt der lytische Zyklus – Induktion.

Lysogene Phagen können Wirts­eigenschaften verändern: Beim Choleraerreger Vibrio cholerae wird das Choleratoxin von einem Prophagen (CTXφ) codiert. Ähnlich beim Diphtherietoxin (Corynebacterium diphtheriae). Solche durch Phagen vermittelten neuen Eigenschaften nennt man lysogene Konversion.

Hershey und Chase markierten 1952 die DNA von T2-Phagen mit ³²P und die Proteinhülle mit ³⁵S. Nach der Infektion fanden sie nur den Phosphor in der Bakterienzelle. Das bewies eindeutig: Die Phagen­injektion bringt DNA, nicht Protein, in den Wirt – DNA ist Träger der Erbinformation.

Phagen vermehren sich nicht durch Teilung wie Bakterien, sondern durch Selbstmontage einzelner Komponenten. Auch im lysogenen Zyklus wird zunächst keine neue Phagengeneration freigesetzt.

Zusammenfassung: Lytischer Zyklus: Adsorption → Injektion → Replikation → Morphogenese → Lyse. Lysogener Zyklus: Integration als Prophage, Vermehrung mit dem Wirt, spätere Induktion.

Abitur-Tipp: Im Hessen-Abi werden die sechs Schritte des lytischen Zyklus oft nummeriert abgeprüft – lerne sie auswendig und denk an Hershey-Chase als Schlüsselbeleg.