(整理)质粒的分子生物学与质粒载体

质粒的概念及主要特性质粒的概念及主要特性质粒（Plasmid）是一类存在于细菌、酵母和其他真核生物的细胞中的独立自主的环状DNA分子。

相较于基因组DNA，质粒通常具有较小的大小（通常在1-300 kb之间）和较低的复制数（通常在1-100个）。

质粒起初被认为是存在于细菌细胞中的附属小分子，但随着对质粒的研究深入，科学家们发现，质粒在细菌及其他生物体中具有广泛的功能和重要的生物学作用。

质粒可以被视为细胞的一种可重复、可传递的遗传因子，它们能够在细菌细胞内自由复制和传递，同时还能携带一些额外的性状和功能基因。

质粒的主要特性包括：1. 自主复制：质粒具备自主复制的能力，不同于细菌基因组需要借助细胞分裂来复制，质粒能够独立地复制自己的DNA。

这意味着质粒不仅可以在细菌细胞中复制，还可以通过水平基因转移的方式传递到其他细菌细胞中，从而使同种质粒存在于多个细菌细胞中。

2. 多拷贝数：质粒通常具有多拷贝数（Copy Number，CN），即一个细菌细胞中可以存在多个拷贝的质粒。

拷贝数的高低对质粒的活性和功能有重要影响，例如高拷贝数的质粒可以更快速地复制自己的DNA，并且更容易在细菌群体中传递。

3. 载体功能：质粒可作为载体（Vector）用于构建基因工程实验中。

质粒具有多个克隆位点（Cloning Site），也称为限制性内切酶位点或多克隆位点，可以用来插入外源基因。

质粒还可以携带一些额外的功能基因，如抗生素抗性基因，使转化细胞可以在含有特定抗生素的培养基中生长，并且能够通过对抗生素的筛选来区分转化与未转化的细胞。

4. 携带额外的性状：质粒不仅可以携带外源基因，还可以携带一些原生基因和调控元件。

这些额外的性状可以包括产生某种特定酶的能力、胁迫适应的功能、生物合成途径等。

这使得质粒在细菌中起到适应环境的作用，增强了细菌对不同环境中的适应性。

5. 水平基因转移：质粒通过水平基因转移的方式，在细菌种群中进行自由传递。

质粒载体名词解释
质粒载体是分子生物学中非常重要的一种实验工具。

它们制造了一种由DNA链组成的小环状结构，这种结构可以被用来储存和传输遗传物质。

这类单个元件称为“质粒”，它们是一种可以携带遗传物质的载体，以便转移到其他生物体中。

质粒载体可以在生物体内或外部制备，最常见的质粒载体类型包括重组DNA质粒、脱氧核糖核酸质粒和反转录质粒。

重组DNA质粒可以携带大量的DNA，是植物转基因的常用载体。

脱氧核糖核酸质粒和反转录质粒则可以把复杂的基因表达转换成活性的蛋白质，在细胞分裂、凋亡等过程中扮演重要角色。

质粒载体一般由三个部分组成：表达载体、质粒引物和抗性基因。

表达载体是携带转录组分子的大分子，质粒引物用来引导特定的DNA 片段，而抗性基因是防止质粒中的DNA被非特异性酶切的基因。

质粒载体的应用非常广泛，它们可以用来传输特定的DNA片段，影响基因表达，从而改变植物的外观、抵抗传染病等。

此外，质粒载体也可以用来制备特异性的抗原，用于诊断和治疗许多疾病，其中包括癌症、HIV等。

由于质粒载体的巨大潜力，现在全球科学家正在努力开发出更好的质粒载体，以帮助实现从植物转基因到药物新研发的宏伟目标。

通过不断改进分子技术，期望借助质粒载体能够研发出更多有效的药物和抗疾病的新型疫苗，从而提高人类的健康水平。

总之，质粒载体是一种重要的分子生物学实验工具，它可以携带
遗传物质并转移到其他生物体中，这样就能够产生新的基因表达，从而改变植物的外观和抵抗力。

由于质粒载体的多种功能，它已经成为实现植物转基因和新药研发的核心技术，未来仍将继续发挥重要作用。

质粒载体简介质粒在所有的细菌类群中都可发现，它们是独立于细菌染色体外自我复制的DNA分子。

自然界中，质粒是在营养充足时出现的，它在结构、大小、复制方式，每个细菌的拷贝数，在不同的细菌体内的繁殖力，在菌种之间的转移力等方面都会变化，可能最重要的是质粒所携带的特征的改变。

大多数原核生物的质粒是双链环状的DNA分子；但是无论是在革兰式阳性还是阴性菌体内都可以发现线状质粒。

质粒大小变化很大，可从几个到数百个kb。

质粒依靠宿主细胞提供的蛋白质进行复制，但也可以使宿主细胞获得质粒编码的功能。

质粒复制可以与细菌的细胞周期同步，导致菌体内质粒的拷贝数较低，质粒复制也可独立于细胞周期，使每个菌体内扩增了成百上千个质粒拷贝。

一些质粒在菌种间可自由地转移它们的DNA分子，另一些只转移质粒给同种细菌，而有些却根本不转移它们的DNA。

质粒带有具有许多功能的基因，这些功能包括对抗生素和重金属道德抗性、对诱变原的敏感性、对噬菌体的易感或抗性、产生限制酶、产生稀有的氨基酸和毒素、决定毒力、降解复杂有机分子，以及形成共生关系的能力和在生物界内转移DNA的能力。

人工构建的质粒载体分类高拷贝数的质粒载体ColE1、pMB1派生质粒具有高拷贝数的特点。

适合大量增殖克隆基因，或需要大量表达的基因产物。

低拷贝数的质粒载体由pSC101派生来的载体特点是分子量小的拷贝数。

它有特殊的用途：当有些被克隆的基因的表达产物过多时会严重影响寄主菌的正常代谢活动，导致寄主菌的死亡时，就需要低拷贝的载体。

失控的质粒载体这是一类温度敏感型复制控制质粒。

如pBEU1、pBEU2。

插入失活型克隆载体。

载体的克隆位点位于其某一个选择性标记基因内部。

如pDF41、pDF42。

正选择的质粒载体直接选择转化后的细胞。

只有带有选择标记基因的转化菌细胞才能在选择培养基上生长。

质粒载体的筛选特征选择质粒载体的要素是要了解可用到的载体的特征和预测重组克隆所用于的实验。

所有的质粒载体都有三个共同的特征：一个复制子、一个选择性标志和一个克隆位点。

质粒载体的知识点1. 什么是质粒载体？质粒载体是一种常见的DNA分子，在分子生物学研究中广泛应用。

它是一种环状的DNA分子，具有自主复制和传递的能力，能够携带外源DNA序列并在细胞内进行复制和表达。

2. 质粒载体的特点质粒载体具有以下几个特点：•自主复制能力：质粒载体可以独立于宿主细胞的染色体进行复制，从而实现外源DNA的复制。

•传递能力：质粒载体可以在细菌、酵母等微生物细胞中传递，从而实现外源DNA的表达。

•多样性：质粒载体种类繁多，可以根据实验需要选择不同的质粒载体来进行研究。

•多拷贝数：质粒载体通常具有多个拷贝数，使得外源DNA在细胞中得到高效复制和表达。

3. 质粒载体的结构质粒载体通常由以下几个部分组成：•起始子：负责启动质粒载体的复制过程。

•多个限制酶切位点：用于将外源DNA序列插入到质粒载体中。

•选择标记：帮助筛选携带质粒载体的细胞，例如抗生素抗性基因。

•表达元件：包括启动子、终止子和转录调控序列，用于控制外源DNA的表达水平。

4. 质粒载体的应用质粒载体在分子生物学研究中有广泛的应用，包括：•基因克隆：质粒载体可以用于将外源DNA序列引入到细胞中，从而克隆目标基因。

•基因表达：质粒载体可以用于外源基因的表达，从而研究其功能和调控机制。

•基因敲除：质粒载体可以用于引入RNA干扰或基因敲除工具，从而研究基因的功能。

•疫苗研究：质粒载体可以用于构建疫苗候选物，进行疫苗研究和疫苗开发。

5. 质粒载体构建的步骤质粒载体的构建通常包括以下步骤：1.选择质粒载体：根据实验需求选择合适的质粒载体，包括质粒大小、拷贝数和选择标记等因素。

2.线性化质粒载体：使用适当的限制酶切酶将质粒载体线性化，以便后续插入外源DNA序列。

3.插入外源DNA：将目标DNA序列与线性化质粒载体连接，并使用DNA连接酶进行连接反应。

4.转化宿主细胞：将质粒载体导入宿主细胞中，可以使用化学方法或电穿孔等技术实现质粒转化。

5.筛选正品系：根据质粒载体携带的选择标记进行筛选，例如使用抗生素选择培养基筛选带有抗生素抗性的细胞。

基因工程常用的三种载体
基因工程常用的三种载体
基因工程是一种用于改变和改造生物体遗传基因的技术，它是利用分子生物学技术提高生物性状的一种新技术。

在基因工程中，需要使用一种材料将外源基因投入细胞中，这种材料就是载体。

基因工程中常用的载体有以下三种：
1. 质粒载体. 质粒载体是一种比较常见的基因工程载体，具有较强的稳定性，它是一种质粒DNA，也称为质粒DNA，不是单链DNA，它是由细菌质粒的DNA结合其它分子，形成质粒DNA的结构，具有可复制性能，可以在细菌或动物细胞中复制，具有较强的稳定性。

2. 杆状病毒载体. 杆状病毒载体是一种比较常见的基因工程载体，它由病毒的全基因组和其它分子形成，用来转移外源基因到细胞中，可以把外源基因转移到细胞核或任何其它的地方，可以实现基因工程的目的。

3. 化合物载体. 化合物载体是一种新型的载体，它是由多种不同的分子组成的，可以将外源基因转移到细胞核或其它位置，并且可以把这些基因在细胞中表达出来，从而实现基因工程的目的。

质粒的分⼦⽣物学与质粒载体第三章质粒的分⼦⽣物学与质粒载体⼀、填空题1．基因⼯程中有3种主要类型的载体：——-------、------------⼀、-----------.2.由于不同构型的DNA插⼊EB的量不同，它们在琼脂糖凝胶电泳中的迁移率也不同，SC DNA的泳动速度—----------—，OC DNA泳动速度—---------—，L DNA居中，通过凝胶电泳和EB染⾊的⽅法可将不同构型的DNA分别开来。

3.质粒的复制像染⾊体的复制⼀样，是从特定的起始点区开始的。

然⽽，质粒的复制可以是—---—向的、或是—----—向的。

在杂种质粒中，每个复制⼦的起点都可以有效地加以使⽤。

但是在正常条件下只有⼀个起点可能居⽀配地位。

并认为：当某些具有低拷贝数的严紧型质粒与松弛性质粒融合后，在正常情况下—------—的复制起点可能被苯闭。

4.就克隆⼀个基因(DNA⽚段)来说，最简单的质粒载体也必需包括三个部分：—-----—、—---------—、—----------------—。

另外，⼀个理想的质粒载体必须具有低分⼦量。

5.如果两个质粒不能稳定地共存于同⼀个寄主细胞中，则属于—---------—群，这是因为它们的——————————所致。

6.质粒拷贝数是指细胞中—------------------------—。

7.复制⼦由三部分组成：(1)—-----------------—---(2)——-----------————(3)—--------------—。

8.酵母的2µm质粒有------------，可以配对形成哑铃结构。

9.⼀个带有质粒的细菌在有EB的培养液中培养⼀段时间后，⼀部分细胞中已测不出质粒，这种现象叫----------------。

10.pBR322是⼀种改造型的质粒，它的复制⼦来源于----——，它的四环素抗性基因来⾃于—-----------—，它的氨苄青霉素抗性基因来⾃于—---------—。

质 质粒 粒与 与载 载体体 中央研究院 植物研究所 杜 镇 研究员一、质粒绝大多数的生物都是以 DNA 的形式来储藏其遗传信息。

遗传物质要能生生不息地传给后代 的首要条件就是它至少要具有一个复制原(ori, origin of replication ，或译为复制起点)，使整 个基因体得以复制。

含有复制原的遗传物质称为 replicon ，我们姑且把它译为为复制体吧！。

原核性复制体分为原核染色体、质粒(plasmids)和噬菌体基因体(phage genome)等三类。

其中 质粒的基因体和原核染色体类似，是由双绞炼 DNA 构成，并以超卷曲的形式存在。

它们的 基因体约由 2,000 至 150,000 个碱基对组成，绝大多数呈环状，但也有极少数是线状构造(如 Borrelia burgdorfferi)。

事实上你可以把它们视为比较小的原核染色体。

在自然环境中它们相 当普遍地生存在原核生物细胞内，并和其宿主的许多特殊功能有关，诸如：赤贺氏杆菌 (Shigella)的抗药、根瘤菌(Rhizobium)的固氮、农杆菌(Agrobacterium)的引瘤及假单胞杆菌 (Pseudomonas)对环状有机物的分解等等。

以下我们谈的以细菌性质粒为主，尤其是革兰氏阴 性菌的质粒。

二、质粒的类型当我们谈到质粒的类型时，就要看你从哪个角度来看它们，譬如说抗药性、结合生殖能力、 宿主范围及 DNA 复制方式等等。

这些分型标准之间并无横向关联。

你无法说能结合生殖的 质粒一定抗药或不抗药，也无法确定宿主范围和质粒套数的调控有何关联。

我们用到这些名 词时，只是对特定质粒的性状做一些描述而已。

质粒的真正系统分类标准并非靠些性状，而 是依据它们的不共容性(incompatibility)。

有的质粒带有显著特征可供我们侦测它们的存在，无已知特征的质粒称为隐性质粒(cryptic plasmids)；有特征者称为显性质粒(acryptic plasmids)；带有抗药基因的天然质粒称为 R­质 粒(R­plasmids)。