噬菌體感染實驗

噬菌體T2有一個蛋白質的外殼，DNA裹在其中。當噬菌體T2感染大腸桿菌時，它的尾部吸附在菌體上。然後，菌體內形成大量噬菌體，菌體裂解後，釋放出幾十個乃至幾百個與原來感染細菌一樣的噬菌體T2。

基本介紹

• 中文名：噬菌體感染實驗
• 方法：同位素示蹤法
• 結論：注入宿主菌細胞內的物質是DNA
• 理論：甲硫氨酸和半胱氨酸含有硫

噬菌體

理論

構成蛋白質的胺基酸中，甲硫氨酸和半胱氨酸含有硫，DNA中不含硫，所以硫只存在於T2噬菌體的蛋白質。相反，磷主要存在於DNA中，至少占T2噬菌體含磷量的99%。Alfed Hershey和Martha Chase(1952)將宿主大腸桿菌細胞分別放在含放射性同位素35S或32P的培養基中，用35S標記蛋白質，32P標記蛋DNA。宿主細胞在生長過程中就被35S或32P標記上了。然後用T2噬菌體分別感染被35S或32P標記的細菌，並在這些細菌中複製增殖。宿主菌裂解釋放出很多子代噬菌體，這些子代噬菌體也被標記上35S或32P。

接著，用分別被35S，或32P標記的噬菌體去感染沒有被放射性同位素標記的宿主菌，然後測定宿主菌細胞帶有的同位素。被35S標記的噬菌體所感染的宿主菌細胞內很少有35S，而大多數35S出現在宿主菌細胞的外面。也就是說，35S標記的噬菌體蛋白質外殼在感染宿主菌細胞後，並未進入宿主菌細胞內部而是留在細胞外面。被32P標記的噬菌體感染宿主菌細胞後，測定宿主菌的同位素，發現32P主要集中在宿主菌細胞內。所以噬菌體感染宿主菌細胞時進入細胞內的主要是DNA。

噬菌體侵染細菌過程

噬菌體侵染細菌實驗

方法：

材料：噬菌體

親代噬菌體	同位素的去向	子代噬菌體	實驗結論
32_P標記DNA	進入細菌體內	部分有32_P	DNA具有連續性
35_S標記蛋白質	上清液中（留在細菌外部）	外殼

注 1、噬菌體DNA複製及相關蛋白質的合成所需的原料、酶、場所等條件均來自於細菌。

2、噬菌體的代謝活動（如蛋白質的合成）是由噬菌體DNA來控制的。

侵染過程

第一階段(感染階段 ) 噬菌體侵染寄主細胞的第一步是“吸附”,即噬菌體的尾部附著在細菌的細胞壁上,然後進行“侵入。先通過溶菌酶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,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,其蛋白質外殼留在壁外,不參與增殖過程。
第二階段(增殖階段 ) 噬菌體DNA進入細菌細胞後,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”,大量地複製子代噬菌體的DNA和蛋白質,並形成完整的噬菌體顆粒。噬菌體的形成是藉助於細菌細胞的代謝機構,由本身的核酸物質操縱的。據觀察,當噬菌體侵入細菌細胞後,細菌的細胞質里很快便充滿了DNA細絲,10 min左右開始出現完整的多角形頭部結構。噬菌體成熟時,這些DNA高分子聚縮成多角體,頭部蛋白質通過排列和結晶過程,把多角形DNA聚縮體包圍,然後頭部和尾部相互吻合,組裝成一個完整的子代噬菌體。
第三階段(成熟階段 ) 噬菌體成熟後,在潛伏後期,溶解寄主細胞壁的溶菌酶逐漸增加,促使細胞裂解,從而釋放出子代噬菌體。在光學顯微鏡下觀察培養的感染細胞,可以直接看到細胞的裂解現象。T2噬菌體在37 ℃下大約只需40 min 就可以產生100～300個子代噬菌體。子代噬菌體釋放出來後,又去侵染鄰近的細菌細胞,產生子二代噬菌體

結論

由此可以得出結論：噬菌體注入宿主菌細胞內的物質是DNA，釋放出來的是跟原先感染細菌細胞一樣的噬菌體。可見在噬菌體的生活史中，只有DNA是聯繫親代和子代的物質。而母本噬菌體的蛋白質外殼則留在細菌的莢膜外。