T2噬菌體

T系噬菌體是一類侵染大腸桿菌的病毒，共有7種。 ^[5]  英語字母T的意思是type，即類型。 ^[1]  科學家給它們編號為T1-T7。但很偶然的發現T2、T4、T6型的噬菌體有一些共同的性質和形態特徵，而其它的四種和它們共同點要少一些。所以現在把前幾種叫做偶數噬菌體，而其它幾種叫做奇數噬菌體。 ^[5]  T2噬菌體屬於偶數系 ^[1]  。

T2噬菌體外形呈蝌蚪形，具有多角形頭部和棒狀尾部。頭部由很多相同的蛋白質亞單位構成外殼，內藏一條長50納米的雙鏈DNA分子。複合尾部由尾管、尾鞘、基盤、尾釘和尾絲等部分構成。 ^[6] 

T2噬菌體核酸分子量13 Mu，雙鏈DNA病毒，呈線狀，宿主細胞為大腸桿菌。 ^[7] 

T2噬菌體相對分子質量1.3×10⁸，核苷酸對數目2.0×10⁵。 ^[8]  化學組成中約有60%的蛋白質和40%的DNA。 ^[6] 

T2噬菌體幾乎只由蛋白質和脱氧核糖核酸組成。對噬菌體蛋白質做進一步的分級分離尚少嘗試。但是由血清學的證據指出，至少存在有兩種不同的蛋白質，其中一種是存在於噬菌體的頭部，另一種是在噬菌體的尾部。 ^[9] 

噬菌體生活週期，可以分為3個階段：感染階段、增殖階段和成熟階段。 ^[10] 

（1）感染階段

噬菌體侵染寄主細胞的第一步是“吸附”，即噬菌體的尾部附着在細菌的細胞壁上，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注重組的DNA入細菌的細胞內，其蛋白質外殼留在壁外，不參與增殖過程。 ^[10] 

（2）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，細菌的細胞質裏很快便充滿了DNA細絲，10min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。 ^[10] 

（3）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。 ^[10] 

T2噬菌體(5張)

1946年，德爾布呂克( Delbruck，M. )和赫爾希( Hershey，A. )發現了噬菌體的遺傳重組。他們發現，當兩種不同基因型的噬菌體顆粒同時感染一個細菌細胞時，可發生遺傳重組，產生新的基因型的噬菌體。這種重組與真核生物的情況基本相似，是兩個完整的基因組通過配對和交換實現的，但也有不同：①被感染的細菌細胞中會存在很多同源的DNA分子，因而參與重組的DNA分子數在不同的細胞會不一樣；②並不是所有的染色體都能夠被包裝在成熟的噬菌體顆粒中，因而在從單個細胞獲得的溶菌產物中，交互重組子( reciprocal recombinant)並不總是以相同的頻率出現。 ^[11] 

T2噬菌體有許多突變型，最早發現的有快速溶菌(r)、寄主範圍(h)、小型噬菌斑(m)等突變型。h可以感染野生型細菌和抗T2細菌（用B/2表示），h⁺只能感染野生型大腸桿菌B品系；r^-為快速溶菌突變型，能產生大噬菌斑，r⁺為遲緩溶菌，生成小的噬菌斑。當h⁺r^-（寄主範圍正常，但具速溶性狀）和h^-r⁺（無速溶性狀，但寄主範圍擴大）兩種噬菌體同時感染大腸桿菌B品系，然後把子代噬菌體接種在同時長有大腸桿菌B和B/2兩種菌組成的混合菌平板上，結果出現4種不同的噬菌斑。在4種噬菌斑中，透明而小(h^-r⁺)和半透明而大(h⁺r^-)是親本組合，半透明而小(h⁺r⁺)和透明而大(h^-r^-)是重組類型。 ^[3] 

根據重組噬菌斑數與總噬菌斑數之比，就能夠算出基因的重組率。通過T2噬菌體的不同品系的雜交試驗，可以知道T2噬菌體的連鎖圖是環狀的。 ^[12] 

T2噬菌體感染實驗是證實核酸是遺傳物質基礎的三大經典實驗之一。 ^[13] 

1952年，美國微生物學家Alfred Hershey和遺傳學家Martha Chase用T2噬菌體（一種侵染細菌的病毒）做了一系列的實驗。 ^[4] 

他們將細菌分兩批培養，分別加入不同的放射性同位素。一個細菌培養里加入只有蛋白質合成才能利用的放射性同位素³⁵S，另一個細菌培養里加入只有DNA合成才能利用的放射性同位素³²P。然後加入噬菌體到兩個細菌培養裏，這樣在兩個細菌培養物裏繁殖的噬菌體就有這樣的不同：一種噬菌體帶有同位素³⁵S標記的蛋白質外殼和沒有同位素標記的DNA，另一種帶有沒有同位素標記的蛋白質外殼和有同位素³²P標記的DNA。然後他們用這兩種噬菌體去分別侵染細菌，之後用離心的方法收集純細菌。 ^[4] 

他們通過同位素檢測發現，用帶有同位素³⁵S標記蛋白質外殼和無同位素標記DNA的噬菌體侵染的細菌裏沒有同位素³⁵S，這説明噬菌體的蛋白質外殼在噬菌體侵染細菌時沒有進入細菌。而且他們還發現在這個細菌培養物裏產生的噬菌體後代也沒有同位素³⁵S。而用無同位素標記蛋白質外殼和有同位素³²P標記DNA的噬菌體侵染的細菌裏發現有同位素³²P，而且這個培養物產生的噬菌體後代也有同位素³²P。 ^[4] 

這一系列的實驗證明了噬菌體在侵染細菌時，蛋白質外殼並沒有進入細菌，而是DNA進入了細菌，而且只需要DNA就可以在細菌裏繁殖出新的噬菌體。這就證明了DNA才是控制遺傳性狀從一代傳到另一代的物質。 ^[4]