hzau微生物遗传第六章质粒
微生物学-第六章微生物的遗传
将待测样品与从老鼠肝脏抽提的酶混合在 一起适当保温后，用直径约2~3mm的圆形滤纸 片吸取待测样品，放置在含有鼠伤寒沙门氏细 菌组氨酸缺陷型突变株的基本培养基平板中央， 370C培养16~24小时。如有诱变作用，则在滤纸 片周围即可长出回复突变的菌落，由于试验纸 片的化学药剂向四周扩散而形成自然的浓度梯 度，故在浓度最高即离试验纸片近的地方，细 菌会全部被杀死，因而无菌落形成；而离试验 滤纸片较远的适宜地方形成回复突变的菌落最 多。
2，自发基因突变的分子基础
• （1）碱基的互变异构体形成不同碱基配 对
• （2）在DNA复制时短的DNA片断的插 入或缺失
• （3）随机插入基因组的转座因子
3，突变规律
• （1）非对称性（随机性） • （2）稀有性 • （3）规律性 • （4）独立性 • （5）遗传和回复性 • （6）可诱变性
等特性均与留在细胞外的蛋白质外壳完全相
同，这说明决定蛋白质外壳的遗传信息是在 DNA上。
二、RNA作为遗传物质
TMV拆分重建实验：分别提取TMV的蛋 白质和HR（TMV的变种）的RNA，通过重建 获得杂种病毒。TMV抗血清使杂种病毒失活， HR抗血清不能使杂种病毒失活，说明杂种病 毒的蛋白质外壳来自TMV；杂种病毒感染烟草 产生HR所特有的病斑，说明杂种病毒的感染 特性是由HR的RNA所决定；从病斑中再分离 得到的子代病毒的蛋白质外壳是HR蛋白质， 而不是TMV蛋白质。实验表明T2的遗传物质是 RNA。
B：抗性质粒（抗性因子、R因子、R质 粒）: 包括抗药性和抗金属性两大类。
C：细菌素质粒 : （细菌素是细菌产生的一般只 能抑制或杀死种内不同亚种或菌株中敏感细菌 的特殊多肽类代谢产物。）如col质粒。
D：毒性质粒（致病质粒）:质粒上具有编码 毒素的基因，如Ti质粒。
微生物遗传知识点总结
微生物遗传知识点总结一、微生物的遗传物质1.DNA：微生物的遗传物质主要是DNA（脱氧核糖核酸），DNA是微生物的基因组主要组成部分，承载了微生物的遗传信息。
2.RNA：微生物的遗传物质中还包括RNA（核糖核酸），RNA在微生物的蛋白质合成中起到重要的作用，有mRNA、tRNA和rRNA等不同类型。
3.质粒：微生物的遗传物质中还存在质粒，质粒是细胞外遗传物质，可以自主复制和传递，在微生物的分子遗传研究中具有重要的意义。
二、微生物的遗传变异1.突变：突变是指微生物遗传物质的突发性变异，包括点突变、插入突变和缺失突变等，突变会导致微生物表型的变化，包括对抗药物的耐药性等特征。
2.重组：重组是指微生物遗传物质的重组和重排，包括同一基因组内的DNA重组和来自不同基因组的DNA重组，重组可以导致各种遗传特征的变异和产生新的遗传组合。
3.外源基因的导入：微生物可以通过外源基因的导入来获得新的遗传特征，包括外源DNA的转化、噬菌体的侵染和质粒的转移等方式。
三、微生物的遗传传递1.垂直传递：垂直传递是指微生物遗传物质从父代到子代的传递，包括细菌的有丝分裂、芽生、孢子形成和病毒的感染传递等方式。
2.水平传递：水平传递是指微生物遗传物质在同一代的微生物个体之间的传递，包括细菌的共享基因池、DNA转化和连接转移等方式，可以导致微生物之间的基因交换和遗传多样性的增加。
四、微生物遗传的调控机制1.DNA修饰：微生物可以通过DNA修饰来调控基因的表达，包括DNA 甲基化和DNA腺苷酸修饰等方式，这些修饰可以影响基因的转录和翻译过程。
2.转录调控：微生物可以通过转录因子的结合和解离来调控基因的转录水平，包括正调控和负调控，这些调控作用可以响应内外环境的变化。
3.蛋白质修饰：微生物可以通过蛋白质的修饰来调控蛋白质的活性和稳定性，包括翻译后修饰和酶的磷酸化、乙酰化和甲基化等方式。
4. RNA干涉：微生物可以通过RNA干涉机制来调控基因表达，包括小分子RNA的介导和crispr-cas系统等方式，这些机制可以抑制或靶向性地破坏特定基因的表达。
hzau微生物遗传第六章质粒
1. IncP质粒的特征 IncP组的质粒的寄主较广。 IncP质粒自身或带动其他质粒能从大肠杆菌转移到几乎所 有的G-细菌中，有研究表明IncP质粒还能接合转移到G+细 菌、酵母、植物细胞中。 IncP质粒虽然能通过接合作用转移到酵母、植物等这些寄 主中，但质粒却不能在这些寄主中复制，属于转移寄主。
第六章
质
粒
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。
六、质粒的转移性
质粒分为转移性和非转移性两大类型 质粒转移性：是指质粒能自动地从一个细胞转移到另一个 细胞，甚至还能带动供体细胞的染色体DNA向受体细胞转 移，这类质粒常常被叫做自主转移质粒(self-transmissible plasmid)。 质粒在细菌间的转移，需要供体和受体细胞间的直接接触 才能进行，即接合作用(conjugation)，这类质粒又被称接合 质粒(conjugative plasmid)。 有些质粒虽然不能自主转移，但能被其他一些自主转移质 粒所转移，这类质粒又被叫做可移动质粒(mobilizable plasmid)。
四、不相容性和质粒的类群
质粒不相容性：是指亲缘关系相近的两种质粒，在非选择性条 件下常不能稳定地存在于同一个细胞中，经过若干代的培养， 只含有同一种质粒的细胞越来越多，而含有两种质粒的细胞相 对减少。这种现象称为质粒的不相容性（incompatibility）。 一般来说，同一类型的质粒是不相容的，而不同类型的质粒则 是相容性的。
微生物遗传学第六章节详解演示文稿
四、转座子插入的符号
❖ 用“::”表示各类转座子的插入，如： gal T::IS1 , gal E::IS4 , gal OP::IS1
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第二节 细菌转座子的插入机制 和转座模型
一、插入机制
1．插入步骤 ❖ 靶序列DNA双链被交错切割 ❖ 转座因子插入到切口处，两条链的各一端共价相连 ❖ 靶序列的单链部分通过复制修补上，原来的靶序列转
微生物遗传学第 六章节详解演示
文稿
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优选微生物遗传 学第六章节
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一、插入序列（insertion sequence, IS ）
1、两端含有反向重复序列（IR） 2、含有转座酶基因，启动子和终止区位于IR中 3、转座时需要靶序列（target sequence），转
座后变为转座子两侧的正向重复序列，其长度与Tn种 类有关，有的4bp有的9bp。 2．插入位点的专一程度 ❖ IS4表现绝对专一，要求11－13bp靶序列，Mn只要求 2bp,而Tn则在2者之间。
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二、转座模型：复制型转座—— Tn3转座模型
❖ 转座子DNA双链被切开，切点在每一条链的3’一端。
座后靶序列重复成为DR 4、IS可独立存在，也常常作为其它转座子的一部
分Hale Waihona Puke 当前5页，共22页，星期日。
❖ 图 10－2 p.244 ❖ 表 10－1 p.243
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二、转座子（transposon, Tn）
《质粒和噬菌体》课件
根据质粒的用途可分为抗生素抗性基因质粒、代谢缺陷型质粒、温度敏感型质粒等 。
02
质粒的复制和传播
质粒的复制
自主复制
质粒能够独立于宿主染色体进行复制，并保持稳定的遗传特性。
复制起点
质粒复制起始于特定的DNA序列，称为复制起点或Ori。
复制酶
质粒复制需要特定的复制酶，这些酶能够识别并催化Ori序列，启动DNA复制。
自我复制
噬菌体在宿主细胞内复制 增殖，最终导致宿主细胞 裂解，释放出子代噬菌体 。
无独立生活能力
噬菌体没有独立的代谢和 能量转化能力，只能在宿 主细胞内才能进行正常的 生命活动。
噬菌体的种类
根据基因组的不同，噬菌体可以分为 DNA噬菌体和RNA噬菌体两大类。
根据形态的不同，噬菌体可以分为蝌 蚪形、微球形、丝形、棒形等不同类 型。
生物信息学研究
质粒和噬菌体的基因序列 可用于生物信息学分析， 研究基因组学、进化关系 等生物学问题。
THANKS
感谢观看
质粒复制和传播的机制
复制与传播的关联
质粒复制和传播机制密切相关， 复制酶在复制过程中也参与质粒
的传播。
接合作用
在转化过程中，质粒DNA通过细 菌的膜通道进入受体细胞，与受体 细胞染色体整合或独立复制。
重组与整合
在转导过程中，质粒DNA与噬菌体 DNA发生重组，通过噬菌体的感染 和整合酶的作用，将质粒DNA整合 到受体细胞染色体中。
04
噬菌体的复制和生命周期
噬菌体的复制周期
侵入
噬菌体通过融合、出芽或注入 等方式将遗传物质注入宿主细 胞内。
组装
新的噬菌体DNA与蛋白质外壳 结合，形成完整的噬菌体粒子 。
微生物学理论指导：质粒的简介
（一）概念
是细菌染色体外的遗传物质，存在于细胞质中闭和环状的双链DNA
（二）特点
1.不是细菌生长繁殖所必需的物质，可因自行丢失或经人工处理而消除。
2.携带的遗传信息能赋予宿主菌某些生物学性状，有利于细菌在特定的环境下生存。
（三）分类
1.根据通过细菌的接合作用进行传递与否：分为一般分子量较大如F质粒、R质粒的接合性质粒和分子量较小如志贺菌毒力质粒的非接合性质粒两类。
2.根据质粒的相容性与否：分为不相容性及相容性两类。
前者指结构相似、密切相关的质粒不能稳定地共存于同一个宿主菌内的现象，反之为相容性。
3.根据质粒基因编码的生物学性状分类：如编码细菌性菌毛的F质粒；携带耐药性基因，使细菌产生抗菌药物耐药性的R质粒；编码大肠埃希菌细菌素的Col质粒；与细菌毒力有关的Vi质粒等。
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三、基因
基因：是一个具有遗传因子效应的 DNA 片断，是遗传物质的最小功能单位。 基因组：是指存在于细胞或病毒中 的所有基因。 性状：构成一个生物个体的所有的 有关结构、形态、物质和功能等方面的 总称。 基因决定性状，性状是基因表达的 最终结果。
四、原核微生物的遗传物质
原核微生物无典型的染色体结构， 但是通常都称核区中的DNA为染色体 DNA.。染色体DNA是原核微生物的主要 遗传物质，直接存在于原核之中，一般 为dsDNA，基因数103—104。
B：抗性质粒（抗性因子、R因子、R质 粒）: 包括抗药性和抗金属性两大类。 C：细菌素质粒 : （细菌素是细菌产生的一般只 能抑制或杀死种内不同亚种或菌株中敏感细菌 的特殊多肽类代谢产物。）如col质粒。 D ：毒性质粒（致病质粒） : 质粒上具有编码 毒素的基因，如Ti质粒。 E：代谢质粒（降解质粒）: 这类质粒上携带 有能降解某些基质的基因，这类质粒还包括一 些能编码固氮功能的质粒。 F：隐秘质粒: 不显示任何表型效应，只有通 过物理方法才能发现。
这种现象唯一合理的解释是：活 的、非致病型的R型从已被杀死的SⅢ 中获得了遗传物质，使其成为产生荚 膜、有致病性的SⅢ型。当分别用降解 DNA、RNA或蛋白质的酶作用与有毒 的S型细胞提取物，选择性地破坏这些 细胞成分，然后分别与无毒的R型细胞 混合，结果发现：只有DNA被酶降解 遭到破坏的抽提物无转化作用。从而 证明DNA是转化所必需的转化因子。
2，T2噬菌体感染实验
用 32P 标记病毒的 DNA ， 35S 标记病毒的 蛋白质外壳。然后将这两种不同标记的病毒 分别与宿主大肠杆菌混合，结果发现：用含 有35S蛋白质的 T2 噬菌体感染大肠杆菌时，大 多数放射性留在宿主细胞的外边，而用含有 32PDNA的T2噬菌体感染大肠杆菌时，32PDNA 注入宿主细胞，并产生噬菌体后代，这些 T2 噬菌体后代的蛋白质外壳的组成、形状大小 等特性均与留在细胞外的蛋白质外壳完全相 同，这说明决定蛋白质外壳的遗传信息是在 DNA上。
临床助理医师考试医学微生物学复习讲义：第6单元细菌的遗传与变异
重点提示本单元2000～2009年约考过l题，关于质粒性质。
重点掌握质粒，以及转化、接合、转导、溶原性转换的概念。
熟悉并理解耐药质粒及其与耐药性的关系，熟悉局限性转导与溶原转换的区别及R质粒与耐药性的关系。
其余内容适当了解。
考点串讲一、细菌遗传与变异的物质基础(一)细菌染色体细菌染色体是单一的环状双螺旋DNA长链，附着在横膈中介体上或细胞膜上。
细菌染色体缺乏组蛋白，外无核膜包围。
(二)染色体外遗传物质1.质粒(1)质粒：质粒是细菌染色体以外，不依赖于染色体而自我复制的遗传物质。
大多数质粒是环状闭合的双链DNA分子。
(2)特征：自我复制，赋予细菌某些性状特征，可白行丢失与消除，转移性，可以通过接合、转化或转导等方式在细菌问转移，相容性与不相容性。
2.转位因子(1)定义：转位因子是存在于细菌染色体或质粒DNA分子上的一段可移动的遗传元素，它能在一个基因组内或不同的基因组间从一个位置移动到另一个位置。
(2)分类：原核生物中的转位因子有三类：插入序列、转座予和转座噬菌体。
二、细菌遗传与变异的机制细菌的遗传性变异机制包括基因突变、基因损伤后的修复及基因的转移与重组。
(一)突变1.基因突变基因突变是指DNA中一对或少数几对碱基的置换、增加或缺失。
基因突变的机制：①碱基置换;②移码突变。
2.染色体畸变指较大范围DNA结构发生变化，包括易位、倒位、缺失和重复。
(二)DNA损伤后的修复当细菌DNA受到损伤时，细胞会用有效的DNA修复系统进行细致的修复，但损伤修复本身也会出现错误，这些错误会造成细菌的变异。
(三)基因的转移与重组外源性的遗传物质由供体菌转入某受体菌细胞内的过程称为基因转移，转移的基因与受体菌DNA整合在一起称为重组。
细菌的基因转移和重组可通过转化、接合、转导和溶原性转换等方式进行。
1.转化转化是供体菌裂解游离的DNA片段被受体菌直接摄取，使受体菌获得新的性状。
2.转导转导是以温和噬菌体为媒介，将供体菌一段DNA片段转移给受体菌内，使受体菌获得新的遗传性状的过程。
《质粒plasm》课件
质粒在基因工程中的应用
1
基因突变
利用质粒打破特定的DNA序列，进而激活
基因替换
2ห้องสมุดไป่ตู้
或衰变细胞中的基因表达方式。
将某种基因表达模式完整地替换到人类
基因内，实现对候选基因的修复、增强
和操纵。
3
基因合成
在质粒中合成外源DNA序列，然后使其by 转化到细胞中，进行基因工程操作。
测定纯度和浓度
通过分光光度计等设备对提取的DNA进行 浓度和纯度的分析，最终得到足够纯度 的DNA模板。
质粒受体的构建
设计外源基因
质粒扩增
根据所研究的蛋白质或基因序列， 设计需要插入到质粒中的外源 DNA序列。
利用分子克隆技术，扩增质粒， 在特定位点上将筛选的外源结构 DNA序列一起轨迹插 入质粒中。
2 复制
质粒具有独立于细胞核的 自主复制能力，可以在细 胞内快速复制複数份。
3 多样性
不同种类的质粒具有各自 不同的基因功能，可以将 人工合成或其他来源的 DNA序列插入质粒中。
质粒的特点和功能
适应性广 表达调控 分子克隆
质粒可以介导携带外源DNA的细胞转化，广泛用 于不同物种和不同类型的细胞中。
基因疗法
质粒是基因治疗的主要载体， 可以将缺失或变异的基因在人 体内表达，达到修补基因的目 的。
质粒提取的步骤和方法
1
DNA纯化
2
通过凝胶电泳或扫描电镜等技术分离出
DNA，并进行纯化和检验。可以使用各种
方法如组织组分析、板基础C离子交换等
3
来进行。
细胞破碎
使用缓冲液对待提取的菌落进行处理， 进行细胞破裂和DNA释放。
《质粒plasm》PPT课件
苏教版高中生物选修3 百科名片：质粒
质粒科技名词定义中文名称：质粒英文名称：plasmid定义1：细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子，能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代，一般不整合到宿主染色体上。
现在常用的质粒大多数是经过改造或人工构建的，常含抗生素抗性基因，是重组DNA技术中重要的工具。
所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；方法与技术（二级学科）定义2：独立于染色体之外的、能自主复制的双链环状脱氧核糖核酸物质。
所属学科：水产学（一级学科）；水产生物育种学（二级学科）定义3：细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子。
能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代，一般不整合到宿主染色体上。
现在常用的质粒大多数是经过改造或人工构建的，常含抗生素抗性基因，是重组DNA技术中重要的工具。
所属学科：细胞生物学（一级学科）；细胞培养与细胞工程（二级学科）定义4：细菌细胞内能在染色体外独立复制的遗传因子。
所属学科：遗传学（一级学科）；分子遗传学（二级学科）质粒在细胞内的复制质粒在细胞内的复制一般有两种类型:紧密控制型（Stringent control ）和松弛控制型（Relaxed control）。
前者只在细胞周期的一定阶段进行复制,当染色体不复制时,它也不能复制,通常每个细胞内只含有1个或几个质粒分子,如F因子。
后者的质粒在整个细胞周期中随时可以复制,在每个细胞中有许多拷贝,一般在20个以上,如Col E1质粒。
在使用蛋白质合成抑制剂-氯霉素时,细胞内蛋白质合成、染色体DNA 复制和细胞分裂均受到抑制,紧密型质粒复制停止,而松弛型质粒继续复制,质粒拷贝数可由原来20多个扩增至1000-3000个,此时质粒DNA占总DNA的含量可由原来的2%增加至40-50%。
利用同一复制系统的不同质粒不能在同一宿主细胞中共同存在,当两种质粒同时导入同一细胞时, 它们在复制及随后分配到子细胞的过程中彼此竞争,在一些细胞中,一种质粒占优势,而在另一些细胞中另一种质粒却占上风。
质粒分子生物学与质粒技术ppt课件
③ 液体杂交：静止培养供体菌和受体菌的混合物，然 后涂选择平板，筛选接合体。
例：PpG378 (Leu-Nah+) × PpG376 (Leu+Nah-)
5 质粒的限制酶作图
制作质粒限制图的方法主要有直接酶切法、重叠片 段克隆法和测序法。直接酶切法是通过限制酶的完全消 化和部分消化，确定各种限制酶切割位点在质粒中的位 置，适用于小质粒；重叠片段克隆法是先进行限制片段 的克隆，确定每个克隆片段的限制酶位点，以及各克隆 片段在质粒中的排列顺序，最后得到整个质粒的限制图， 适合于较大的质粒。最理想的方法是先测定质粒的核苷 酸序列，然后根据限制酶的识别序列用计算机作图，适 合于所有质粒，特别是巨型质粒。
1.4 真核生物的RNA质粒
有壳体的dsRNA质粒：由蛋白质壳体包裹， 存在于某些真菌和植物细胞中，由于它们酷似 病毒，所以也常被称作真菌病毒和植物隐蔽病 毒，或称类病毒颗粒，典型代表是酿酒酵母的 嗜杀dsRNA质粒。与RNA病毒的主要区别是它 们不具有感染性．
无壳体的dsRNA质粒：存在于脂质小囊中的 栗疫菌减毒dsRNA质粒，玉米线粒体中与雄性 不育有关的dsRNA质粒。
4.2 毒力质粒
许多细菌的致病力和毒性与质粒有关，如 大肠杆菌肠毒素和定居抗原，破伤风毒素，炭 疽毒素，溶血毒素，苏云金芽孢杆菌的杀虫晶 体蛋白，植物冠瘿病（Ti质粒）和发根病（Ri 质粒）。
pTi-SAKURA的分子结构（206479 bp，195 ORF）
毒力基因（22）：virA, virB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11, virC1C2, virD1D2D3D4, virE1E2, virG, virH
7第六章细菌的遗传变异-文档资料
A: 阳性菌落(呈白色) B: 阴性菌落(呈蓝色)
第六章 复习思考题
1.何谓遗传、变异? 2.概述细菌遗传变异的物质基础。 3.何谓质粒？质粒有哪些主要特点及类型? 4.试述毒力岛的概念及遗传学意义。 5.叙述细菌变异的类型及人工诱变方法。 6.简述细菌基因转移重组主要方式有哪些? 7.何谓转化、转导、接合？ 8.了解什么叫原生质体融合?它的基本操作过程如何? 9.了解研究细菌遗传变异在理论上有何重要意义及应用价值?
微生物的某些DNA片段作为一个独立单位可在染色体上移 动，移动甚至可发生在不同种细胞之间。这种可移动的DNA片 段称为转座因子。转座因子有三类：插入序列(IS)、转座子 (Tn)以及某些特殊噬菌体。
四、毒力岛(PAI;pathogenicity island)
PAI指病原菌的某个或某些毒力基因群，位于细菌染色体 之内，称之为毒力岛。
F+
体 雄性菌
F雌性菌
细菌接合模式图
四、原生质体融合(protoplastfusion)
使遗传性状不同的两细菌的原生质体发生融合，并进而发 生遗传重组，以产生同时带有双亲性状的、遗传性稳定的融合 子的过程，称为原生质体融合。源自融合步骤选择亲本菌
去除细胞壁
形成原生质体
细胞融合
促融合剂PEG(聚乙二醇) 或通过电脉冲等
pKSHN
pFastBac I
(4.6kb) Amp MCS (4.7kb) Amp
BamH Ⅰ Xba Ⅰ
GM BamH Ⅰ Xba Ⅰ
HN
GM Amp
(1.8 kb)
(4.7 kb) T4 ligase
pFastHN
GM
HN
图14 重组转座载体 pFastHN 构建
微生物遗传-6-细菌基因转移
2）Hfr ×F-杂交
F-
Hfr菌株的F因子插入到染色体DNA上，因此只要发生接合转移过程， 就可以把部分甚至全部细菌染色体传递给F-细胞并发生重组，由此 而得名为
高频重组菌株（能十分有效地转移细菌基因）。
Hfr菌株仍然保持着F+细胞的特征，具有F性菌毛，并象F+一样与F细胞进行接合。所不同的是，当OriT序列被缺刻螺旋酶识别而产生 缺口后，F因子的先导区(leading region)结合着染色体DNA向受体细 胞转移，F因子除先导区以外，其余绝大部分是处于转移染色体的 末端，由于， 故 Hfr×F-杂交后的受体细胞大多数仍然是F-（即不能使受体菌变成供
染色体上越靠近F因子的先导区的基因，进入的机会 就越多，在F-中出现重组子的的时间就越早，频率也高。
中断杂交（interrupted mating）技术和基因定位
利用Hfr×F-的接合过程，在不同时间取样，并把样品猛烈搅拌以 分散接合中的细菌，然后分析受体细菌基因型，以时间(分钟)为 单位绘制遗传图谱，该图谱是细菌染色体上基因顺序的直接反映。
普遍性转导 局限性转导
普遍性转导 （generalized
transduction）
定义：通过完全缺陷噬菌体对供体基因组 上的任何DNA片段进行 “误包”，而将其 遗传性状传递给受体细胞的现象。
转 导 模 型
转导噬菌体为什么“错
”
噬菌体的DNA包装酶也能识别染色体DNA上类似pac的位点 将宿主的DNA包裹进去? 并进行切割，以“headful”的包装机制包装进P22噬菌体 外壳，形成只含宿主DNA的转导噬菌体颗粒（假噬菌体）
每个世代至少发生一次复制 细胞分裂时要平均分配到两个子细胞中
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GGTCTGATTATTAGTCTGGGACCACGGTCCCACTCGTATCGTC CCAGACTAATAATCAGACCCTGGTGCCAGGGTGAGCATAGCAG
有一对7bp的反向重复序列
-35
-10
SD
12个43bp的正向重复序列
sopA和sopB反 sopA 式作用基因
sopC:顺式作用位点
1. 主动分配的机理
低拷贝质粒的稳定性是通过质粒编码的基因产物来实现 的，如质粒编码的致死蛋白来抑制不含质粒的子细胞。 另外，质粒结构中还存在编码主动分配体系的par区。 par区叫做分配区(partition region)或分配座位(partition locus)：是指在细胞分裂过程中使质粒拷贝数均等的分配 到子细胞中的质粒DNA序列。质粒的复制与分配是分开 独立进行的，而且par区还会使无亲缘关系的其他质粒保 持稳定。
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 为严紧型质粒。其拷贝数也低，通常只有1-3个拷贝。如F质粒。
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。如分子量小 的CoLEl质粒。
第一节
质粒的发现和命名
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。
sopB
sopC
SopA
SopB
质粒
细菌质粒DNA的分配模型图
复制
分配复合体 复制体 质粒分配
细胞分裂
如何保证每个子代中都有F质粒的存在？ 主要由F质粒基因组中控制寄主致死功能的基因ccdA和 ccdB负责。在含质粒的细胞中，CcdA蛋白作为解毒剂专 门与毒剂CcdB蛋白结合，并使之失效。 在新产生的无质粒的子细胞中，开始的时候是含有CcdA 和CcdB这两种蛋白质的 。 但由于毒剂 CcdB和解毒剂 CcdA具有不同的稳定性，CcdA蛋白质不稳定，易被蛋 白水解酶(protease)降解，而较稳定的CcdB蛋白质便可 行使其对寄主细胞的致死作用。
四、不相容性和质粒的类群
质粒不相容性：是指亲缘关系相近的两种质粒，在非选择性条 件下常不能稳定地存在于同一个细胞中，经过若干代的培养， 只含有同一种质粒的细胞越来越多，而含有两种质粒的细胞相 对减少。这种现象称为质粒的不相容性（incompatibility）。 一般来说，同一类型的质粒是不相容的，而不同类型的质粒则 是相容性的。
F质粒诱动ColEl转移的模型图
不能转移
F- oriT+
tra产物 oriT
F质粒
性菌毛 转移
F+ tra+ oriT+
不能转移 F+ tra -
不能转移
F+ tra+ oriT-
G+细菌如链霉菌中的自主转移质粒，除SCPl是巨大质粒外， 很多都是10kb左右的小质粒，而与转移有关的区域只有 2kb左右。
pT181, pC221, pS194, pC223, pUB112, pE194
pBC110, pBC16 pSN2, pE12, pIM13
五、质粒的稳定性 (细胞分裂中的质粒分配) 要使质粒能够保持稳定的遗传，至少需要满足下面 两个方面的条件： 1. 每个世代每个质粒平均都必须至少发生一次复制； 2. 当细胞分裂时，复制产生的质粒拷贝必须平均分配 到两个子细胞中去。 在细胞分裂过程中，质粒分配到子细胞的途径可分为： 随机分配(random distribution) 主动分配(active distribution)
pRK2013/E.coli
根瘤菌7653R-1（Nod-）离根瘤菌
分离重组质粒
八、质粒的检测
1. 质粒的消除和获得 2. 质粒的提取和检测 琼脂糖凝胶电泳 氯化铯-溴化乙锭密度梯度离心 电镜观察
本章思考题
1、试述质粒在现代生物学研究和应用中的作用和意义？ 2、何谓严谨型质粒、松弛型质粒？划分依据是什么？ 3、质粒宿主范围是由哪些因素决定的？为什么？
R100
降解质粒
萘
乙醛 丙酮Leabharlann 盐 水扬酸盐根癌农杆菌Ti质粒
Opines:冠樱碱 Octopine（章鱼碱） Nopaline（胭脂碱）
三、 质粒的复制
细菌染色体是一个复制子，每一个质粒也是一个复制子。 复制起点是复制于起始复制的部位，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。
自主转移质粒的大小差异可能是因为它们的转移机制不同， G+细菌中质粒的转移不需要性菌毛，因此质粒的容量就较 小。
七、IncP组质粒的特征和接合转移
广寄主范围质粒：指质粒能通过接合转作用转移到很多不 同种甚至不同属的寄主内，并能稳定地存在于这些寄主细 胞内。 IncP、IncN、IncQ、IncW组的质粒属于广寄主范围质粒 (broad host range plasmid)。
革兰氏阴性细菌中多数质粒是 以θ型方式复制，R1、R100等 是单向复制，F、R6k等是双 向复制类型。
在革兰氏阳性细菌 中大多数质粒是以 滚环方式复制。
2. 复制起点(ori)区的功能 复制起点是一段特定的DNA序列，长约几百碱基对，在其相 关的调控元件中含有由质粒或宿主染色体编码的、参与DNA 合成起始调控因子的结合位点。 ori区域常决定了质粒的许多特性，如质粒的寄主范围和质粒 的拷贝数。
二、质粒的命名原则 1976年Novick等提出一个可为质粒研究者普遍接受和遵循的 命名原则： 1. 质粒的名称一般由几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。 2. 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, pBR322等。
细菌种类
质粒不相容群
革兰氏阴性细菌
革兰氏阳性细菌
IncFⅠ IncFⅡ IncFⅢ IncFⅣ IncA IncC IncH IncI IncM IncN IncO IncP IncQ IncW IncX pT181
pUB110 pSN2
代表性质粒 F, R386, R455, ColV R1, R100 Col1B-K98 R124 RA1 R40a, R55 R27, R726
几种常见质粒载体所携带的复制子 质 粒 复 制 子
pMB1 pMB1 p15A pSC101 ColE1
拷 贝 数
15-20 500-700 10-12 ∽5 15-20
pBR322及其衍生质粒 pUC系列质粒 pACYC及其衍生质粒 pSC101及其衍生质粒 ColE1
1. 质粒复制的方式
质粒的复制主要是通过θ型复 制和滚环复制两种方式之一进 行的，其中以θ型复制为主。 在θ型复制中，有单向复制和 双向复制两种类型。
六、质粒的转移性
质粒分为转移性和非转移性两大类型 质粒转移性：是指质粒能自动地从一个细胞转移到另一个 细胞，甚至还能带动供体细胞的染色体DNA向受体细胞转 移，这类质粒常常被叫做自主转移质粒(self-transmissible plasmid)。 质粒在细菌间的转移，需要供体和受体细胞间的直接接触 才能进行，即接合作用(conjugation)，这类质粒又被称接合 质粒(conjugative plasmid)。 有些质粒虽然不能自主转移，但能被其他一些自主转移质 粒所转移，这类质粒又被叫做可移动质粒(mobilizable plasmid)。
第二节 质粒的遗传特征
一、 质粒的大小和拷贝数 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。
ColIb-P9, R144, R483, R64, R621a
R69, R466b R46, R15, N3, pKM101 R16, R723
RP1, RP4, R68, R751, R690, RK2
RSF1010, pKT212, pKT230, pGSS
R7K, R388, pSA747 R6K
第六章
质
粒
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。
2. 随机分配机制(random distribution)
随机分配：是指在细胞分裂过程中质粒拷贝数在两个子细 胞之间是随机分配的。在一般情况下，通过随机分配质粒 也能够得到稳定的遗传，但在分裂中也会出现无质粒的子 细胞。
但在某些情况下，尤其是在recA+ 的宿主细胞中，ColE1 常能彼此重组而形成多聚体(multimer)，从而使单个细胞 内质粒的拷贝数减少，并增加产生无质粒细胞的可能性。 而ColEl质粒含有不依赖于recA的cer基因，负责多聚体的 解聚作用，使之重新转变为单体质粒以保证质粒在细胞 分裂时的稳定性。
2. 接合转移质粒的应用 1. 构建广寄主范围的质粒载体 根据自主转移质粒能自主转移及其能带动可移动质粒的 转移这两个特征而设计的。