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质粒是细胞中非细胞的染色体或核区DNA原有的能够自主复制的较小的DNA分子,是基因工程最常见的运载体。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中,大部分的质粒为环状构型,但也存在线形质粒。
质粒zhìlì(Plasmid)是附加到细胞中的非细胞的染色体或核区DNA原有的能够自主复制的较小的DNA分子(即细胞附殖粒、又胞附殖粒)。大部分的质粒虽然都是环状构型,它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中,乃至于植物的叶绿体和线粒体等胞器中。然而,1984年,在Streptomyces coelicoler(天蓝色链霉菌)等放线菌以及在Borrelia hermsii(赫氏蜱疏螺旋体)等原核生物中,又相继发现线形质粒。
天然质粒的DNA长度从数千碱基对至数十万碱基对都有。质粒天然存在于这些生物里面,有时候一个细胞里面可以同时有一种乃至于数种的质粒同时存在。质粒的套数(copy number)在细胞里从单一到数千都有可能。有时有些质粒含有某种抗药基因(如大肠杆菌中就有含有抗四环素基因的质粒)。有一些质粒携带的基因则可以赋予细胞额外的生理代谢能力,乃至于在一些细菌中提高它的致病力。一般来说,质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。它是基因工程最常见的运载体。
质粒大致可分为5类:
1.接合性质粒
2.抗药性质粒
3.产细菌素和抗生素质粒
4.具生理功能的质粒
5.产毒质粒
质粒根据它们所带有的基因以及赋于宿主细胞的特点可以分为六种不同的类型:
1、抗性质粒:它们带有抗性基因,可使宿主菌对某些抗菌素产生抗性,如对氨基苄青霉素,氯霉素等产生抗性。不同的细菌中也可含有相同的抗性质粒,如RP4质粒在假单胞菌属和其它细菌中都存在。R质粒还可以通过感染的形式在不同种的细菌中传播。
2、致育因子:可以通过接合在供体和受体间传递遗传物质。F因子约有1/3的DNA构成一个转移DNA的操纵子,约35个基因,负责合成和装配性伞毛。这就是DNA转移区域,受traJ基因产物的正调节。它还具有重组区和复制区。重组区含有多个插入顺序,通过这些插入顺序进行同源重组。在复制区有两个复制起始点:一个是OriV,供给F因子在宿主中自主复制时使用;另一个是OriT,供接合时进行滚环复制的起始点。
3、Col质粒:带有编码大肠杆菌素的基因。大肠杆菌素可杀死其它细菌。
4、降解质粒:这种质粒编码一种特殊蛋白,可使宿主菌代谢特殊的分子,如甲苯或水杨酸。
5、侵入性质粒:这些质粒使宿主菌具有致病的能力。如Ti质粒,此是在根癌农杆菌中发现的,现经过加工用来作植物转基因的一种常用载体。
6、隐秘质粒:不显示任何表现类型,主要通过物理方法才能发现。
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