病毒学期中作业λ噬菌体的基因调控

λ噬菌体的基因调控

姓名：宋庆浩

学号：200900140102

班级：生工09.02

目录

λ噬菌体的发现

λ噬菌体的结构组成

1.基本结构

2.λ噬菌体的核心

λ噬菌体的生活周期

I．两种发育途径简介

II．调控发育途径的分子基础

1.两种途径共同的早期基因表达途径

2.溶源发育中基因的相互作用

3.裂解途径的建立

4.溶源和裂解的平衡

5.溶源发育向裂解发育的转变

λ噬菌体的侵染过程

1.吸附

2.穿入

3.生物合成

4.成熟与释放

λ噬菌体的应用

1.细菌的鉴定与分型

2.耐药细菌感染的治疗

3.分子生物学研究的重要工具

4.遗传工程

5.其他

参考文献

λ噬菌体的发现：

1951年J. Lederberg的妻子Esther Lederberg证明了J. Lederberg和Tatum用来杂交的K12中有原噬菌体，并命名为λ，经10年的研究搞清了溶原化的实质。

在E.coli K12中是有原噬菌体的存在。Jacob和Wollman（1956年）发现了合子诱导（zygotic induction）现象，并利用合子诱导确定了几个E.coli染色体上原噬菌体的整合位点。他们发现Hfr（λ）×F－所得到的重组子频率要比Hfr

×F－（λ）或Hfr（λ）×F－（λ）要低得多。这是由于在Hfr（λ）×F－的杂交中，原噬菌体进入无阻遏物的受体细胞质中，进行大量复制使受体细胞裂解（图8-20b），因此不易得到重组子，此现象就称为合子诱导。现在我们再回过头来查阅一下传递等级作图，中断杂交实验以及重组作图都是采用Hfr×F－（λ）就是不致产生合子诱导的缘故。

λ噬菌体的结构组成：

1.基本结构

λ噬菌体是一种温和的诱导性噬菌体，其基因组除在5'端有12个可互补的碱基外均为线性双链DNA，感染时DNA形成环状。λ噬菌体的基因组长达50 Kb，共61个基因，其中38个较为重要。

λ-DNA的基因顺序组织如图所示，按基因组功能共分六大区域:头部编码区、尾部编码区、重组区、控制区、复制区和裂解区.

它们分属四个操纵子结构：阻遏蛋白操纵子、早期左向操纵子、早期右向操

纵子以及晚期右向操纵子。

在显微镜下，可发现λ噬菌体

具有头和尾结构的复合形态。而且

λ噬菌体尾部没有尾丝。

λ噬菌体的壳体由头部和尾

部组成，头部和尾部通过颈部相

连。头部通常呈二十面体对称，尾

部呈螺旋对称。λ噬菌体属于长尾

噬菌体，无收缩性。

2.λ噬菌体的核心

λ噬菌体核心包含线状dsDNA，分子量为30.8MD，含有48502bp，其双链DNA的两5’端分别存在互补的粘性末端，其单链部分的长度为12bp。它的l 链或左链的5’端叫做m端，末端碱基为G，为左向或反时针方向转录的链。r 链或右链5’端称为m’端，末端碱基为A。λDNA被注人到宿主细胞后，可借助两5’端单链的氢键缔合和连接酶的作用形成闭合环状DNA。

λ噬菌体的生活周期

λ噬菌体为温和噬菌体，其感染周期有两种途径，即裂解途径和溶源途径，通过这两种途径所进行的生活周期分别称为裂解周期和溶源周期。λ噬菌体的宿

主是大肠杆菌K12，它的线状DNA分子具有由12个核苷酸组成的互补单链黏性末端。感染宿主以后，黏性末端互补配对形成环状DNA分子，接着噬菌体基因有顺序的表达。先是早期基因表达，形成相应的阻遏蛋白，其作用是调节或抑制自身其它基因的表达，这时它可以将整个基因组整合到宿主染色体的特定区域，λ噬菌体的基因除少数外，其余基因都处以失活状态，随宿主染色体一起复制并传递给子代细胞。整合到宿主染色体中的噬菌体基因组称为原噬菌体或原病毒，显然原噬菌体也是繁殖和传递噬菌体自身遗传信息的一个重要形式。带有原噬菌体的细菌如大肠杆菌K（λ）就称为溶原性细菌，以上过程称为溶源周期。这种溶源性细菌有两个重要特性：①免疫性，由于这种细菌含有原噬菌体而产生一种阻遏蛋白，这种阻遏蛋

白不但可抑制原噬菌

体DNA复制，也可抑

制再度感染的同类或

另一近源的噬菌体

DNA的复制，因而能抵

抗同类噬菌体的超感

染。②可诱导性，通常

由于原噬菌体的自发

诱导，每一代可能有万

分之一溶源性细菌被

裂解，释放出大量λ噬

菌体，这一过程称为裂

解周期。失去原噬菌体

的细菌称为非溶源性

细菌。用紫外线或化学物质如丝裂霉素C诱导90%的溶源性细菌进入裂解周期，这是λ噬菌体的部分早期基因以及晚期基因全部表达，噬菌体DNA独立地进行复制，并形成头部及尾部蛋白，从而组装成完整噬菌体释放出来。像这种在感染周期中具有裂解和溶源两种途径的噬菌体称为温和噬菌体。

I．两种发育途径简介

λ噬菌体在裂解发育中的繁殖过程为吸附宿主、向宿主注射核酸物质、基因的复制和蛋白质的表达、宿主细胞的裂解和子代噬菌体的释放。裂解发育通过使噬菌体的基因按照一定的顺序表达而完成，这样就保证了每种成分在生命周期适宜的时间表达。裂解周期可以分为两个主要的阶段：

早期感染—从噬菌体DNA进入宿主到开始复制的这一段时期，主要合成与DNA复制有关的酶类，如参与DNA复制、重组和修饰的酶；

晚期感染—从复制开始到最后细胞裂解释放出子代噬菌体颗粒的过程，主要合成噬菌体颗粒的蛋白质外壳，由于噬菌体需要许多不同的蛋白质外壳组建成衣壳和尾，因此基因组的绝大部分是用于执行晚期功能的。

prophage: 整合在细菌基因组溶原性细菌中的噬菌体基因组