构成蛋白质的氨基酸中,甲硫氨酸和半胱氨酸含有硫,DNA中不含硫,所以硫只存在于T2噬菌体的蛋白质。相反,磷主要存在于DNA中,至少占T2噬菌体含磷量的99%。Alfed Hershey和Martha Chase(1952)用放射性同位素35S标记蛋白质,32P标记DNA。宿主菌细胞分别放在含35S或含32P的培养基中。宿主细胞在生长过程中就被35S或32P标记上了。然后用分别被35S或32P标记的细菌,并在这些细菌中复制增殖。宿主菌裂解释放出很多子代噬菌体,这些子代噬菌体也被标记上35S或32P。
接着,用分别被35S,或32p标记的噬菌体去感染没有被放射性同位素标记的宿主菌,然后测定宿主菌细胞带有的同位素。被35S标记的噬菌体所感染的宿主菌细胞内很少有35S,而大多数35S出现在宿主菌细胞的外面。也就是说,35S标记的噬菌体蛋白质外壳在感染宿主菌细胞后,并未进入宿主菌细胞内部而是留在细胞外面。被32P标记的噬菌体感染宿主菌细胞后,测定宿主菌的同位素,发现32P主要集中在宿主菌细胞内。所以噬菌体感染宿主菌细胞时进入细胞内的主要是DNA。 噬菌体侵染细菌实验
方法:
材料:噬菌体 亲代噬菌体 同位素的去向 子代噬菌体 实验结论 32_P标记DNA 进入细菌体内 部分有32_P DNA具有连续性 35_S标记蛋白质 上清液中(留在细菌外部) 外壳
注 1、噬菌体DNA复制及相关蛋白质的合成所需的原料、酶、场所等条件均来自于细菌。
2、噬菌体的代谢活动(如蛋白质的合成)是由噬菌体DNA来控制的。
侵染过程
第一阶段(感染阶段 ) 噬菌体侵染寄主细胞的第一步是“吸附”,即噬菌体的尾部附着在细菌的细胞壁上,然后进行“侵入。先通过溶菌酶的作用在细菌的细胞壁上打开一个缺口,尾鞘像肌动蛋白和肌球蛋白的作用一样收缩,露出尾轴,伸入细胞壁内,如同注射器的注射动作,噬菌体只把头部的DNA注入细菌的细胞内,其蛋白质外壳留在壁外,不参与增殖过程。 第二阶段(增殖阶段 ) 噬菌体DNA进入细菌细胞后,会引起一系列的变化:细菌的DNA合成停止,酶的合成也受到阻抑,噬菌体逐渐控制了细胞的代谢。噬菌体巧妙地利用寄主(细菌)细胞的“机器”,大量地复制子代噬菌体的DNA和蛋白质,并形成完整的噬菌体颗粒。噬菌体的形成是借助于细菌细胞的代谢机构,由本身的核酸物质操纵的。据观察,当噬菌体侵入细菌细胞后,细菌的细胞质里很快便充满了DNA细丝,10 min左右开始出现完整的多角形头部结构。噬菌体成熟时,这些DNA高分子聚缩成多角体,头部蛋白质通过排列和结晶过程,把多角形DNA聚缩体包围,然后头部和尾部相互吻合,组装成一个完整的子代噬菌体。 第三阶段(成熟阶段 ) 噬菌体成熟后,在潜伏后期,溶解寄主细胞壁的溶菌酶逐渐增加,促使细胞裂解,从而释放出子代噬菌体。在光学显微镜下观察培养的感染细胞,可以直接看到细胞的裂解现象。T2噬菌体在37 ℃下大约只需40 min 就可以产生100~300个子代噬菌体。子代噬菌体释放出来后,又去侵染邻近的细菌细胞,产生子二代噬菌体