T2噬菌體侵染大腸桿菌的實驗中為什么DNA會留在細菌的細胞里而蛋白質(zhì)不會?并且噬菌體的DNA是怎樣進入細胞的?

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

(增殖階段 ) 噬菌體DNA進入細菌細胞后,會引起一系列的變化：細菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌體逐漸控制了細胞的代謝。噬菌體巧妙地利用寄主(細菌)細胞的“機器”,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菌細胞的代謝機構(gòu),由本身的核酸物質(zhì)操縱的。據(jù)觀察,當(dāng)噬菌體侵入細菌細胞后,細菌的細胞質(zhì)里很快便充滿了DNA細絲,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,這些DNA高分子聚縮成多角體,頭部蛋白質(zhì)通過排列和結(jié)晶過程,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,溶解寄主細胞壁的逐漸增加,促使細胞裂解,從而釋放出子代噬菌體。在光學(xué)顯微鏡下觀察培養(yǎng)的感染細胞,可以直接看到細胞的裂解現(xiàn)象。T2噬菌體在37 ℃下大約只需40 min 就可以產(chǎn)生100～300個子代噬菌體。子代噬菌體釋放出來后,又去侵染鄰近的細菌細胞,產(chǎn)生子二代噬菌體。

怎樣知道噬菌體注入細菌內(nèi)部的物質(zhì)只是DNA呢這主要是通過同位素的標(biāo)記實驗知道的。1952年赫爾希(A.D.Hershey,1908c)和蔡斯(M.Chase)把宿主細菌分別培養(yǎng)在含有35S(表示同位素)和32P的培養(yǎng)基中,宿主細菌在生長過程中,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)記的細菌。噬菌體在細菌細胞內(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)記實驗的第二步,是用被35S和32P標(biāo)記的噬菌體分別去侵染未標(biāo)記的細菌,然后測定宿主細胞的同位素標(biāo)記當(dāng)用35S標(biāo)記的噬菌體侵染細菌時,測定結(jié)果顯示,宿主細胞內(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)附著在宿主細胞的外面當(dāng)用32P標(biāo)記的噬菌體感染細菌時,測定結(jié)果顯示宿主細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在宿主細胞內(nèi)。以上實驗表明,噬菌體在侵染細菌時,進入細菌內(nèi)的主要是DNA,而大多數(shù)蛋白質(zhì)在細菌的外面。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)。