T2噬菌體侵染大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)中為什么DNA會(huì)留在細(xì)菌的細(xì)胞里而蛋白質(zhì)不會(huì)?并且噬菌體的DNA是怎樣進(jìn)入細(xì)胞的?

噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程2009-04-10 12:49(感染階段 ) 噬菌體侵染寄主細(xì)胞的*步是“吸附”,即噬菌體的尾部附著在細(xì)菌的細(xì)胞壁上,然后進(jìn)行“侵入。先通過(guò)的作用在細(xì)菌的細(xì)胞壁上打開一個(gè)缺口,尾鞘像肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白的作用一樣收縮,露出尾軸,伸入細(xì)胞壁內(nèi),如同注射器的注射動(dòng)作,噬菌體只把頭部的DNA注入細(xì)菌的細(xì)胞內(nèi),其蛋白質(zhì)外殼留在壁外,不參與增殖過(guò)程。

(增殖階段 ) 噬菌體DNA進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞后,會(huì)引起一系列的變化：細(xì)菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌體逐漸控制了細(xì)胞的代謝。噬菌體巧妙地利用寄主(細(xì)菌)細(xì)胞的“機(jī)器”,大量地復(fù)制子代噬菌體的DNA和蛋白質(zhì),并形成完整的噬菌體顆粒。噬菌體的形成是借助于細(xì)菌細(xì)胞的代謝機(jī)構(gòu),由本身的核酸物質(zhì)操縱的。據(jù)觀察,當(dāng)噬菌體侵入細(xì)菌細(xì)胞后,細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)里很快便充滿了DNA細(xì)絲,10 min左右開始出現(xiàn)完整的多角形頭部結(jié)構(gòu)。噬菌體成熟時(shí),這些DNA高分子聚縮成多角體,頭部蛋白質(zhì)通過(guò)排列和結(jié)晶過(guò)程,把多角形DNA聚縮體包圍,然后頭部和尾部相互吻合,組裝成一個(gè)完整的子代噬菌體。

(成熟階段 ) 噬菌體成熟后,在潛伏后期,溶解寄主細(xì)胞壁的逐漸增加,促使細(xì)胞裂解,從而釋放出子代噬菌體。在光學(xué)顯微鏡下觀察培養(yǎng)的感染細(xì)胞,可以直接看到細(xì)胞的裂解現(xiàn)象。T2噬菌體在37 ℃下大約只需40 min 就可以產(chǎn)生100～300個(gè)子代噬菌體。子代噬菌體釋放出來(lái)后,又去侵染鄰近的細(xì)菌細(xì)胞,產(chǎn)生子二代噬菌體。

怎樣知道噬菌體注入細(xì)菌內(nèi)部的物質(zhì)只是DNA呢這主要是通過(guò)同位素的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)知道的。1952年赫爾希(A.D.Hershey,1908c)和蔡斯(M.Chase)把宿主細(xì)菌分別培養(yǎng)在含有35S(表示同位素)和32P的培養(yǎng)基中,宿主細(xì)菌在生長(zhǎng)過(guò)程中,就分別被35S和32P所標(biāo)記。然后,赫爾希等人用T2噬菌體分別去侵染被35S和32P標(biāo)記的細(xì)菌。噬菌體在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)增殖,裂解后釋放出很多子代噬菌體,在這些子代噬菌體中,前者被35S所標(biāo)記,后者被32P所標(biāo)記。

同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)的第二步,是用被35S和32P標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未標(biāo)記的細(xì)菌,然后測(cè)定宿主細(xì)胞的同位素標(biāo)記當(dāng)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌時(shí),測(cè)定結(jié)果顯示,宿主細(xì)胞內(nèi)很少有同位素標(biāo)記,而大多數(shù)35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)附著在宿主細(xì)胞的外面當(dāng)用32P標(biāo)記的噬菌體感染細(xì)菌時(shí),測(cè)定結(jié)果顯示宿主細(xì)胞的外面的噬菌體外殼中很少有放射性同位素32P,而大多數(shù)放射性同位素32P在宿主細(xì)胞內(nèi)。以上實(shí)驗(yàn)表明,噬菌體在侵染細(xì)菌時(shí),進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)的主要是DNA,而大多數(shù)蛋白質(zhì)在細(xì)菌的外面。可見,在噬菌體的生活史中,只有DNA是在親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)。因此,DNA是遺傳物質(zhì)。