T2噬菌体

噬菌体的品系

T2噬菌体是噬菌体的一个品系，属于T系噬菌体。这是一类专门寄生在细菌体内的病毒，具有蝌蚪状外形，头部呈正20面体，外壳由蛋白质构成，头部包裹DNA作为遗传物质。侵染寄主时，尾鞘收缩，头部的DNA即通过中空的尾部注入细胞内。进而通过寄主体内的物质合成子代噬菌体。

介绍

T系噬菌体是一类侵染大肠杆菌的病毒，共有7种。英语字母T的意思是type，即类型。科学家给它们编号为T1-T7。但很偶然的发现T2、T4、T6型的噬菌体有一些共同的性质和形态特征，而其它的四种和它们共同点要少一些。所以现在把前几种叫做偶数噬菌体，而其它几种叫做奇数噬菌体。T2噬菌体属于偶数系。

形态结构

T2噬菌体外形呈蝌蚪形，具有多角形头部和棒状尾部。头部由很多相同的蛋白质亚单位构成外壳，内藏一条长50纳米的双链DNA分子。复合尾部由尾管、尾鞘、基盘、尾钉和尾丝等部分构成。

T2噬菌体核酸分子量13 Mu，双链DNA病毒，呈线状，宿主细胞为大肠杆菌。

化学组成

T2噬菌体相对分子质量1.3×108，核苷酸对数目2.0×105。化学组成中约有60%的蛋白质和40%的DNA。

T2噬菌体几乎只由蛋白质和脱氧核糖核酸组成。对噬菌体蛋白质做进一步的分级分离尚少尝试。但是由血清学的证据指出，至少存在有两种不同的蛋白质，其中一种是存在于噬菌体的头部，另一种是在噬菌体的尾部。

生活周期

噬菌体生活周期，可以分为3个阶段：感染阶段、增殖阶段和成熟阶段。

（1）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注重组的DNA入细菌的细胞内，其蛋白质外壳留在壁外，不参与增殖过程。

（2）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，10min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。

（3）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。

基因重组

1946年，德尔布吕克( Delbruck，M. )和赫尔希( Hershey，A. )发现了噬菌体的遗传重组。他们发现，当两种不同基因型的噬菌体颗粒同时感染一个细菌细胞时，可发生遗传重组，产生新的基因型的噬菌体。这种重组与真核生物的情况基本相似，是两个完整的基因组通过配对和交换实现的，但也有不同：①被感染的细菌细胞中会存在很多同源的DNA分子，因而参与重组的DNA分子数在不同的细胞会不一样；②并不是所有的染色体都能够被包装在成熟的噬菌体颗粒中，因而在从单个细胞获得的溶菌产物中，交互重组子( reciprocal recombinant)并不总是以相同的频率出现。

T2噬菌体有许多突变型，最早发现的有快速溶菌(r)、寄主范围(h)、小型噬菌斑(m)等突变型。h可以感染野生型细菌和抗T2细菌（用B/2表示），h+只能感染野生型大肠杆菌B品系；r-为快速溶菌突变型，能产生大噬菌斑，r+为迟缓溶菌，生成小的噬菌斑。当h+r-（寄主范围正常，但具速溶性状）和h-r+（无速溶性状，但寄主范围扩大）两种噬菌体同时感染大肠杆菌B品系，然后把子代噬菌体接种在同时长有大肠杆菌B和B/2两种菌组成的混合菌平板上，结果出现4种不同的噬菌斑。在4种噬菌斑中，透明而小(h-r+)和半透明而大(h+r-)是亲本组合，半透明而小(h+r+)和透明而大(h-r-)是重组类型。

根据重组噬菌斑数与总噬菌斑数之比，就能够算出基因的重组率。通过T2噬菌体的不同品系的杂交试验，可以知道T2噬菌体的连锁图是环状的。

侵染实验

T2噬菌体感染实验是证实核酸是遗传物质基础的三大经典实验之一。

1952年，美国微生物学家Alfred Hershey和遗传学家Martha Chase用T2噬菌体（一种侵染细菌的病毒）做了一系列的实验。

他们将细菌分两批培养，分别加入不同的放射性同位素。一个细菌培养里加入只有蛋白质合成才能利用的放射性同位素35S，另一个细菌培养里加入只有DNA合成才能利用的放射性同位素32P。然后加入噬菌体到两个细菌培养里，这样在两个细菌培养物里繁殖的噬菌体就有这样的不同：一种噬菌体带有同位素35S标记的蛋白质外壳和没有同位素标记的DNA，另一种带有没有同位素标记的蛋白质外壳和有同位素32P标记的DNA。然后他们用这两种噬菌体去分别侵染细菌，之后用离心的方法收集纯细菌。

他们通过同位素检测发现，用带有同位素35S标记蛋白质外壳和无同位素标记DNA的噬菌体侵染的细菌里没有同位素35S，这说明噬菌体的蛋白质外壳在噬菌体侵染细菌时没有进入细菌。而且他们还发现在这个细菌培养物里产生的噬菌体后代也没有同位素35S。而用无同位素标记蛋白质外壳和有同位素32P标记DNA的噬菌体侵染的细菌里发现有同位素32P，而且这个培养物产生的噬菌体后代也有同位素32P。

这一系列的实验证明了噬菌体在侵染细菌时，蛋白质外壳并没有进入细菌，而是DNA进入了细菌，而且只需要DNA就可以在细菌里繁殖出新的噬菌体。这就证明了DNA才是控制遗传性状从一代传到另一代的物质。

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