第六章质粒plasmid-PPT文档资料
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1 ColE2 ColDF13 毒性质粒 Ent（P307） K88质粒 ColV-K30 pZA10 Ti 代谢质粒 CAM SAL
90
21 25 9
1-3
Cm, Sm, Su, Tc, Hg
Gm, Tm, Km Em, Sm, Km 产大肠杆菌素E1 产大肠杆菌素E2 产大肠杆菌素DF13 产肠毒素 粘附抗原 摄铁载体, 免疫机制抗性 肠毒素B 诱导肿瘤 樟脑降解 水杨酰降解
TOL
pJP4 pSym
75
恶臭假单胞菌
假单胞菌 根瘤菌
甲苯降解
2,4-二氯苯乙酰降解 共生固氮
二、 质粒的复制
复制子(replicon)是一个复制单位，细菌染色体是一个复 制子，每一个质粒也是一个复制子。 复制起点是复制子起始复制的部位，作为一个复制子， 至少需要有一个复制起点，即ori位点。大肠杆菌染色体的 复制起点称为oriC，质粒的复制起点叫做oriV。
第六章 质 粒 (plasmid)
质粒：是指存在于细菌、真菌等微生物细胞中、独立于染 色体外、能进行自我复制的遗传因子。 a、可以整合到染色体上，又可以游离于染色体外（附加体） b、质粒通常是共价、闭合、环状双链DNA(covalent closed circular DNA，简称cccDNA)， c、分子大小范围从l kb左右到1000 kb。 自 20 世纪 80 年代中期以来，在链霉菌、酵母、丝状真菌等 微生物中都发现了线状DNA质粒，甚至还有RNA质粒。
质粒大小和类型
类型 致育因子 R质粒 代表质粒 F因子 RP4 R1 R6 大小（kb） 95-100 54 80 98 拷贝数 1-3 1-3 1-3 1-3 宿主 大肠杆菌, 沙门氏菌, 柠檬酸杆菌 假单胞菌和其它G阴性菌 G阴性菌 大肠杆菌, 奇异变形杆菌 大肠杆菌, 志贺杆菌, 沙门氏菌 金黄色葡萄球菌 粪肠球菌 10-30 10-15 大肠杆菌 志贺杆菌 阴沟杆菌 83 大肠杆菌 大肠杆菌 2 56 200 230 56 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 根癌农杆菌 假单胞菌 假单胞菌 表型特征 性纤毛、接合转移 性纤毛、接合转移，抗 Ap 、 Km、Nm、Tc 抗Ap、Km、Su、Cm、Sm 抗Km、Nm、Su、Cm、Sm
质粒对宿主细胞是非必需的，但在某些条件下，质粒能赋予 宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长的优势。
如抗药性质粒和降解性质粒就能使宿主细胞在有相应药物或 化学毒物的环境中生存。
质粒也像染色体一样携带编码多种遗传性状的基因，并授予 宿主细胞一定的遗传特性，许多与医学、农业、工业和环境 密切相关的重要细菌的特殊特征便是由质粒编码的，如植物 结瘤、固氮、对有机物的代谢等。
质粒的大小：以分子质量MD或碱基对数kb表示，1MD的双 链DNA=1.65kb。质粒的大小一般在1-200kb，最大的可达 1400kb(如苜蓿根瘤菌质粒pRm141a)。 质粒的拷贝数是指同一质粒在每个细胞中的数量，不同的 质粒在同一细胞中的拷贝数有差异。 质粒拷贝数是确定某种质粒特性的一个重要参数，从中也 可获得其复制本质的基本信息。一般而言，质粒的拷贝数 与其分子质量成反比关系，分子质量大的拷贝数低，分子 质量小的拷贝数高。
其规则是： 质粒的名称一般由三个英文字母及编号组成，第一个字 母一律用小写p表示，后两个字母应大写，可以采用发现 者人名、实验室名称、表型性状或其他特征的英文缩写。 编号为阿拉伯数字，用于区分属于同一类型的不同质粒， 如pUC18和pUC19等。
第二节 质粒的遗传特征
一、 质粒的大小和拷贝数
在基因工程和分子生物学的发展过程中，质粒也起着非常重 要的作用。以质粒为载体进行的基因克隆技术，以质粒为载 体在原核生物和真核生物中表达外源蛋白的方法和技术已在 工、农、医各个领域中得到广泛应用。 因此，对质粒的研究无论在理论上或应用上均具有十分重要 的意义，是现代生物学研究中的重要课题之一。
第一节 质粒的发现和命名
二、质粒的命名原则
质粒可以依据其表型效应、大小、复制特性、转移性或亲和 性差异划分为不同的类型。
最初发现的质粒均由研究者根据表型、大小等特征自行命名， 如F因子(fertility factor，致育因子)、R质粒(resistance factor，抗性质粒)和Col质粒(colicin，大肠杆菌毒素质粒) 等。 随着研究工作的深入和发展，愈来愈多的含有质粒的微生物 新类群和新质粒被发现，由于缺乏统一的命名规则而导致文 献中质粒名称的混乱。直至1976年Novick等才提出一个可 为质粒研究者普遍接受和遵循的命名原则。
另一类质粒的复制与染色体复制不同步，称为松驰型质 粒。通常每个细胞含有10-100个拷贝，属于高拷贝质粒。
分子量小的CoLEl质粒，每个细胞中有10-100个拷贝， 它们的复制不受到严格控制，称为松弛型质粒或高拷贝质粒。 含有松弛型质粒的菌株在含有氯霉素的培养液中细胞分裂 受到抑制，染色体DNA也停止了复制，但所含的ColEl质粒 可持续复制10~15小时，直到每一个细胞中含有1 000~3 000个质粒。基因工程研究中所用的载体质粒大多数是这一 类型的质粒。 控制拷贝数的基因存在质粒上，同时也是宿主和质粒相 互作用的结果。
质粒可根据其拷贝数分为严谨型质粒（Stringent plasmid） 和松弛型质粒（Relaxed plasmid）。 质粒在细胞内复制时受到控制而与染色体复制同步进行，被 称为严谨型质粒。其拷贝数也低，通常只有1-3个拷贝。
如F质粒，每个细胞中只有1-2个拷贝，它们的复制受到严 格控制，属于严谨型质粒或低拷贝质粒。
一、质粒的发现
大肠杆菌的F因子是第一个被发现(1946年)的细菌质粒， 它的发现对细菌遗传学的发展产生了深远的影响。
日本学者(1957年)报道了志贺菌(Shigella)中质粒介导 抗生素抗性的转移现象。在以后的20多年中，陆续发现各 种细菌携带质粒，且它们的表型特征已远远超过了致育性 和药物抗性的范围。 70年代末，随着遗传工程的崛起，质粒作为载体己被广 泛应用在遗传工程和分子生物学的研究中。对很多不同微 生物中的质粒进行了基因克隆和生物学功能分析，使质粒 的生物学跨入了空前繁荣的研究时期。
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21 25 9
1-3
Cm, Sm, Su, Tc, Hg
Gm, Tm, Km Em, Sm, Km 产大肠杆菌素E1 产大肠杆菌素E2 产大肠杆菌素DF13 产肠毒素 粘附抗原 摄铁载体, 免疫机制抗性 肠毒素B 诱导肿瘤 樟脑降解 水杨酰降解
TOL
pJP4 pSym
75
恶臭假单胞菌
假单胞菌 根瘤菌
甲苯降解
2,4-二氯苯乙酰降解 共生固氮
二、 质粒的复制
复制子(replicon)是一个复制单位，细菌染色体是一个复 制子，每一个质粒也是一个复制子。 复制起点是复制子起始复制的部位，作为一个复制子， 至少需要有一个复制起点，即ori位点。大肠杆菌染色体的 复制起点称为oriC，质粒的复制起点叫做oriV。
第六章 质 粒 (plasmid)
质粒：是指存在于细菌、真菌等微生物细胞中、独立于染 色体外、能进行自我复制的遗传因子。 a、可以整合到染色体上，又可以游离于染色体外（附加体） b、质粒通常是共价、闭合、环状双链DNA(covalent closed circular DNA，简称cccDNA)， c、分子大小范围从l kb左右到1000 kb。 自 20 世纪 80 年代中期以来，在链霉菌、酵母、丝状真菌等 微生物中都发现了线状DNA质粒，甚至还有RNA质粒。
质粒大小和类型
类型 致育因子 R质粒 代表质粒 F因子 RP4 R1 R6 大小（kb） 95-100 54 80 98 拷贝数 1-3 1-3 1-3 1-3 宿主 大肠杆菌, 沙门氏菌, 柠檬酸杆菌 假单胞菌和其它G阴性菌 G阴性菌 大肠杆菌, 奇异变形杆菌 大肠杆菌, 志贺杆菌, 沙门氏菌 金黄色葡萄球菌 粪肠球菌 10-30 10-15 大肠杆菌 志贺杆菌 阴沟杆菌 83 大肠杆菌 大肠杆菌 2 56 200 230 56 大肠杆菌 金黄色葡萄球菌 根癌农杆菌 假单胞菌 假单胞菌 表型特征 性纤毛、接合转移 性纤毛、接合转移，抗 Ap 、 Km、Nm、Tc 抗Ap、Km、Su、Cm、Sm 抗Km、Nm、Su、Cm、Sm
质粒对宿主细胞是非必需的，但在某些条件下，质粒能赋予 宿主细胞以特殊的机能，从而使宿主得到生长的优势。
如抗药性质粒和降解性质粒就能使宿主细胞在有相应药物或 化学毒物的环境中生存。
质粒也像染色体一样携带编码多种遗传性状的基因，并授予 宿主细胞一定的遗传特性，许多与医学、农业、工业和环境 密切相关的重要细菌的特殊特征便是由质粒编码的，如植物 结瘤、固氮、对有机物的代谢等。
质粒的大小：以分子质量MD或碱基对数kb表示，1MD的双 链DNA=1.65kb。质粒的大小一般在1-200kb，最大的可达 1400kb(如苜蓿根瘤菌质粒pRm141a)。 质粒的拷贝数是指同一质粒在每个细胞中的数量，不同的 质粒在同一细胞中的拷贝数有差异。 质粒拷贝数是确定某种质粒特性的一个重要参数，从中也 可获得其复制本质的基本信息。一般而言，质粒的拷贝数 与其分子质量成反比关系，分子质量大的拷贝数低，分子 质量小的拷贝数高。
其规则是： 质粒的名称一般由三个英文字母及编号组成，第一个字 母一律用小写p表示，后两个字母应大写，可以采用发现 者人名、实验室名称、表型性状或其他特征的英文缩写。 编号为阿拉伯数字，用于区分属于同一类型的不同质粒， 如pUC18和pUC19等。
第二节 质粒的遗传特征
一、 质粒的大小和拷贝数
在基因工程和分子生物学的发展过程中，质粒也起着非常重 要的作用。以质粒为载体进行的基因克隆技术，以质粒为载 体在原核生物和真核生物中表达外源蛋白的方法和技术已在 工、农、医各个领域中得到广泛应用。 因此，对质粒的研究无论在理论上或应用上均具有十分重要 的意义，是现代生物学研究中的重要课题之一。
第一节 质粒的发现和命名
二、质粒的命名原则
质粒可以依据其表型效应、大小、复制特性、转移性或亲和 性差异划分为不同的类型。
最初发现的质粒均由研究者根据表型、大小等特征自行命名， 如F因子(fertility factor，致育因子)、R质粒(resistance factor，抗性质粒)和Col质粒(colicin，大肠杆菌毒素质粒) 等。 随着研究工作的深入和发展，愈来愈多的含有质粒的微生物 新类群和新质粒被发现，由于缺乏统一的命名规则而导致文 献中质粒名称的混乱。直至1976年Novick等才提出一个可 为质粒研究者普遍接受和遵循的命名原则。
另一类质粒的复制与染色体复制不同步，称为松驰型质 粒。通常每个细胞含有10-100个拷贝，属于高拷贝质粒。
分子量小的CoLEl质粒，每个细胞中有10-100个拷贝， 它们的复制不受到严格控制，称为松弛型质粒或高拷贝质粒。 含有松弛型质粒的菌株在含有氯霉素的培养液中细胞分裂 受到抑制，染色体DNA也停止了复制，但所含的ColEl质粒 可持续复制10~15小时，直到每一个细胞中含有1 000~3 000个质粒。基因工程研究中所用的载体质粒大多数是这一 类型的质粒。 控制拷贝数的基因存在质粒上，同时也是宿主和质粒相 互作用的结果。
质粒可根据其拷贝数分为严谨型质粒（Stringent plasmid） 和松弛型质粒（Relaxed plasmid）。 质粒在细胞内复制时受到控制而与染色体复制同步进行，被 称为严谨型质粒。其拷贝数也低，通常只有1-3个拷贝。
如F质粒，每个细胞中只有1-2个拷贝，它们的复制受到严 格控制，属于严谨型质粒或低拷贝质粒。
一、质粒的发现
大肠杆菌的F因子是第一个被发现(1946年)的细菌质粒， 它的发现对细菌遗传学的发展产生了深远的影响。
日本学者(1957年)报道了志贺菌(Shigella)中质粒介导 抗生素抗性的转移现象。在以后的20多年中，陆续发现各 种细菌携带质粒，且它们的表型特征已远远超过了致育性 和药物抗性的范围。 70年代末，随着遗传工程的崛起，质粒作为载体己被广 泛应用在遗传工程和分子生物学的研究中。对很多不同微 生物中的质粒进行了基因克隆和生物学功能分析，使质粒 的生物学跨入了空前繁荣的研究时期。