噬菌体是侵染细菌的病毒,近年来作为未来可能的抗生素替代品而受到广泛的关注;同时,噬菌体常作为模式生物系统用于研究病毒的感染、组装、基因组的释放等生命周期。结构决定功能,噬菌体结构研究对于相关的功能及应用具有重要的意义。绝大多数有尾噬菌体是由一个包裹了双链DNA的二十面体对称衣壳和旋转对称尾部组成,尾部通过门户蛋白与二十面体衣壳的一个顶点相连,形成对称失配结构。由于特殊的尾部结构,且分子量巨大,噬菌体通常难以生长成晶体,冷冻电镜技术成为了解析其结构的最有力工具。然而,受三维重构方法的制约,现有的噬菌体结构研究主要集中在其二十面体对称衣壳,对称失配的全病毒结构,特别是原子结构还比较少,结构的缺失制约了噬菌体相关的功能与应用研究。噬菌体lambda作为基因调控的模型系统被广泛研究,但结构研究还相对较少,其二十面体衣壳的最高分辨率仅达到了亚纳米分辨率6.8（?）,另外核磁共振技术解析了其他几个蛋白质单体的结构,噬菌体lambda对称失配结构的解析还处于空白。本论文以噬菌体lambda为研究对象,利用冷冻电镜单颗粒技术和我们发展的对称失配重构方法,解析了二十面体衣壳和对称失配蛋白近原子分辨（～3.5（?））的三维结构,基于重构密度构建了病毒的全原子结构模型,阐释病毒的结构、功能和组装的过程。本课题的主要工作如下:1)制备了均一性好、浓度高的噬菌体lambda样品,并收集了大量冷冻电镜图像。利用基于二十面体三维重构方法获得了分辨率为3.7（?）的衣壳结构,利用对称失配重构的方法获得了分辨率为3.5（?）的对称失配蛋白三维结构。2)基于二十面体重构密度构建了噬菌体lambda衣壳的全原子结构模型,证实了gp D的N端残基与衣壳蛋白相互作用,从而稳定衣壳在DNA包装过程中所承受的巨大内部压力。通过噬菌体lambda与噬菌体HK97、BPP-1、sf6、T4等衣壳蛋白结构的比较,发现了衣壳蛋白的构象变化,阐明了构象的多样性为衣壳的组装和DNA包装提供了显著的强度和灵活性,从而获得增强衣壳稳定性结构的基础。3)基于对称失配重构密度构建了噬菌体lambda的门户蛋白gpB、蛋白gpW、头尾连接蛋白gpFII、终止蛋白gp U以及尾部尾管蛋白gpV全原子结构模型,进一步阐释了这些对称失配蛋白在病毒组装中的功能及意义。