質粒是什么

質粒(Plasmid)
質粒是真核細胞細胞核外或原核生物擬核區外能夠進行自主復制的遺傳單位，包括真核生物的細胞器（主要指線粒體和葉綠體）中和細菌細胞擬核區以外的環狀脫氧核糖核酸(DNA)分子。現在習慣上用來專指細菌(大腸桿菌）、酵母菌和放線菌等生物中細胞核或擬核中的DNA以外的DNA分子。在基因工程中質粒常被用做基因的載體(Vector)。許多細菌除了擬核中的DNA外，還有大量很小的環狀DNA分子，這就是質粒(plasmid)（補充：部分質粒為RNA）。質粒上常有抗生素的抗性基因，例如，四環素抗性基因或卡那霉素抗性基因等。有些質粒稱為附加體(episome)，這類質粒能夠整合進細菌的染色體，也能從整合位置上切離下來成為游離于染色體外的DNA分子。
目前，已發現有質粒的細菌有幾百種，已知的絕大多數的細菌質粒都是閉合環狀DNA分子(簡稱cccDNA)。細菌質粒的相對分子質量一般較小，約為細菌染色體的0.5%～3%。根據相對分子質量的大小，大致上可以把質粒分成大小兩類：較大一類的相對分子質量是40×106以上，較小一類的相對分子質量是10×106以下(少數質粒的相對分子質量介于兩者之間)。每個細胞中的質粒數主要決定于質粒本身的復制特性。按照復制性質，可以把質粒分為兩類：一類是嚴緊型質粒，當細胞染色體復制一次時，質粒也復制一次，每個細胞內只有1～2個質粒；另一類是松弛型質粒，當染色體復制停止后仍然能繼續復制，每一個細胞內一般有20個左右質粒。這些質粒的復制是在寄主細胞的松弛控制之下的，每個細胞中含有10-200份拷貝，如果用一定的藥物處理抑制寄主蛋白質的合成還會使質粒拷貝數增至幾千份。如較早的質粒pBR322即屬于松弛型質粒，要經過氯霉素處理才能達到更高拷貝數。一般分子量較大的質粒屬嚴緊型。分子量較小的質粒屬松弛型。質粒的復制有時和它們的宿主細胞有關，某些質粒在大腸桿菌內的復制屬嚴緊型，而在變形桿菌內則屬松弛型。
在基因工程中，常用人工構建的質粒作為載體。人工構建的質粒可以集多種有用的特征于一體，如含多種單一酶切位點、抗生素耐藥性等。常用的人工質粒運載體有pBR322、pSC101。pBR322含有抗四環素基因(Tcr)和抗氨芐青霉素基因(Apr)，并含有5種內切酶的單一切點。如果將DNA片段插入EcoRI切點，不會影響兩個抗生素基因的表達。但是如果將DNA片段插入到Hind III、Bam H I 或 Sal I切點，就會使抗四環素基因失活。這時，含有DNA插入片段的pBR322將使宿主細菌抗氨芐青霉素，但對四環素敏感。沒有DNA插入片段的pBR322會使宿主細菌既抗氨芐青霉素又抗四環素，而沒有pBR322質粒的細菌將對氨芐青霉素和四環素都敏感。pSC101與pBR322相似，只是沒有抗氨芐青霉素基因和PstI切點。質粒運載體的最大插入片段約為10 kb(kb表示為千堿基對)。