三、原核生物的质粒 • 定义：是一类小型闭合环状核外双螺旋DNA分子，能独立于细胞 核进行自主复制。 • 大小：约为2~100×106Dalton，上面携带有数个到数十个甚至上 百个基因。 • 性质： • ①可以在细胞质中独立于染色体之外独立存在（游离态），也可以 通过交换掺入染色体上，以附加体（episome）的形式存在； • ②质粒是一种复制子（replicon），根据自我复制能力的不同，可 把质粒复制的控制形式分为严紧型和松弛型两种，严紧型质粒的复 制受细胞核控制，与染色体DNA复制相伴随,一般一个寄主细胞内 只有少数几个（1~5）个拷贝；松弛型质粒的复制不受细胞核控制， 在染色体DNA复制停止的情况下仍可以进行复制，在细胞内的数 量可以达到10~200个或更多
三、原核生物的质粒 • 定义：是一类小型闭合环状核外双螺旋DNA分子，能独立于细胞 核进行自主复制。 • 大小：约为2~100×106Dalton，上面携带有数个到数十个甚至上 百个基因。 • 性质： • ①可以在细胞质中独立于染色体之外独立存在（游离态），也可以 通过交换掺入染色体上，以附加体（episome）的形式存在； • ②质粒是一种复制子（replicon），根据自我复制能力的不同，可 把质粒复制的控制形式分为严紧型和松弛型两种，严紧型质粒的复 制受细胞核控制，与染色体DNA复制相伴随,一般一个寄主细胞内 只有少数几个（1~5）个拷贝；松弛型质粒的复制不受细胞核控制， 在染色体DNA复制停止的情况下仍可以进行复制，在细胞内的数 量可以达到10~200个或更多
③可以通过转化、转导或接合作用而由一个细菌细胞转移到 另一个菌细胞中，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；质粒 转移时，它可以单独转移，也可以携带着染色体（片段）一 起进行转移，所以它可成为基因工程的载体。 ④对于细菌的生存并不是必要的 ⑤功能多样化 三、原核生物的质粒
③可以通过转化、转导或接合作用而由一个细菌细胞转移到 另一个菌细胞中，使两个细胞都成为带有质粒的细胞；质粒 转移时，它可以单独转移，也可以携带着染色体（片段）一 起进行转移，所以它可成为基因工程的载体。 ④对于细菌的生存并不是必要的 ⑤功能多样化 三、原核生物的质粒
功能：进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生 毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功能等。 重组：在质粒之间、质粒与染色体之间菌可发生。 存在范围：很多细菌如E.coli、Shigella、S.aureus、 Streptococcus lactis、根癌土壤杆菌等 制备：包括增殖、裂解细胞、分离质粒与染色体和 蛋白质等成分、去除RNA和蛋白质等步骤。 鉴定：电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶 切图谱等方法 三、原核生物的质粒
功能：进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生 毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功能等。 重组：在质粒之间、质粒与染色体之间菌可发生。 存在范围：很多细菌如E.coli、Shigella、S.aureus、 Streptococcus lactis、根癌土壤杆菌等 制备：包括增殖、裂解细胞、分离质粒与染色体和 蛋白质等成分、去除RNA和蛋白质等步骤。 鉴定：电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶 切图谱等方法 三、原核生物的质粒
几种代表性质粒： ➢1. F–因子（fertility factor）：又称致育 因子或性因子，62×106Dalton，94.5kb， 相当于核染色体DNA2%的环状双链 DNA，足以编码94个中等大小多肽，其 中1/3基因（tra区）与接合作用有关。存 在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、 奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性 别
几种代表性质粒： ➢1. F–因子（fertility factor）：又称致育 因子或性因子，62×106Dalton，94.5kb， 相当于核染色体DNA2%的环状双链 DNA，足以编码94个中等大小多肽，其 中1/3基因（tra区）与接合作用有关。存 在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、 奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性 别
Figure. Representative FERTILITY PLASMID. A fertility plasmid carries the genes for conjugation as well as a number of other genes. In this figure the fertility plasmid also carries antibiotic resistant genes
Figure. Representative FERTILITY PLASMID. A fertility plasmid carries the genes for conjugation as well as a number of other genes. In this figure the fertility plasmid also carries antibiotic resistant genes
最初发现于痢疾志贺氏菌（Shigella dysenteriae），后来发 现还存在于Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和 Staphylococcus中。 –R因子由相连的两个DNA片段组成，即抗性转移因子 （resistence transfor factor， RTF ）和抗性决定R因子 （r-determinant），RTF为分子量约为11×106Dalton， 控制质粒copy数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从 几百万到100×106Dalton以上。其上带有其它抗生素的 抗性基因。 –R-因子在细胞内的copy数可从1~2个到几十个，分为严 紧型和松弛型两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可达 2000~3000个/细胞。 2. R因子（resistence factor）
最初发现于痢疾志贺氏菌（Shigella dysenteriae），后来发 现还存在于Salmonella、Vibrio、Bacillus、Pseudomonas和 Staphylococcus中。 –R因子由相连的两个DNA片段组成，即抗性转移因子 （resistence transfor factor， RTF ）和抗性决定R因子 （r-determinant），RTF为分子量约为11×106Dalton， 控制质粒copy数及复制，抗性决定质粒大小不固定，从 几百万到100×106Dalton以上。其上带有其它抗生素的 抗性基因。 –R-因子在细胞内的copy数可从1~2个到几十个，分为严 紧型和松弛型两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可达 2000~3000个/细胞。 2. R因子（resistence factor）
• 产大肠杆菌素因子。 • 大肠杆菌素是由E.coli的某些菌株所分泌的细菌素，能 通过抑制复制、转录、转译或能量代谢等而专一地杀死 其它肠道细菌。其分子量约4×104~8×104Dalton。大肠 杆菌素都是由Col因子编码的。 • Col因子可分为两类，分别以ColE1和ColIb为代表。 – ColE1分子量约为5×106Dalton，无接合作用，是多 copy的； ColE1研究得很多，并被广泛地用于重组 DNA 的研究和用于体外复制系统上。 – ColIb分子量约为80×106Dalton，它与F因子相似，具有 通过接合作用转移的功能，属于严紧型控制，只有 1~2个copy。 • 凡带Col因子的菌株，由于质粒本身编码一种免疫蛋白， 从而对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。 ➢3. Col因子（colicinogenic factor）
• 产大肠杆菌素因子。 • 大肠杆菌素是由E.coli的某些菌株所分泌的细菌素，能 通过抑制复制、转录、转译或能量代谢等而专一地杀死 其它肠道细菌。其分子量约4×104~8×104Dalton。大肠 杆菌素都是由Col因子编码的。 • Col因子可分为两类，分别以ColE1和ColIb为代表。 – ColE1分子量约为5×106Dalton，无接合作用，是多 copy的； ColE1研究得很多，并被广泛地用于重组 DNA 的研究和用于体外复制系统上。 – ColIb分子量约为80×106Dalton，它与F因子相似，具有 通过接合作用转移的功能，属于严紧型控制，只有 1~2个copy。 • 凡带Col因子的菌株，由于质粒本身编码一种免疫蛋白， 从而对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。 ➢3. Col因子（colicinogenic factor）
❖降解性质粒 –只在假单胞菌属中发现。它们的降解性质粒 可为一系列能降解复杂物质的酶编码，从而 能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。 这些质粒以其所分解的底物命名，例如有分 解CAM（樟脑）质粒，XYL（二甲苯）质粒， SAL（水杨酸）质粒，MDL（扁桃酸）质 粒，NAP（奈）质粒和TOL（甲苯）质粒 等。 4. 降解性质粒
❖降解性质粒 –只在假单胞菌属中发现。它们的降解性质粒 可为一系列能降解复杂物质的酶编码，从而 能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。 这些质粒以其所分解的底物命名，例如有分 解CAM（樟脑）质粒，XYL（二甲苯）质粒， SAL（水杨酸）质粒，MDL（扁桃酸）质 粒，NAP（奈）质粒和TOL（甲苯）质粒 等。 4. 降解性质粒
• 即诱癌质粒。 • 存在于根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens）中, 可引起许多双子叶植物的根癌 • 。当细菌侵入植物细胞中后，在其细胞中溶解，把细菌 的DNA释放到植物细胞中。这时，含有复制基因的Ti质 粒的小片段与植物细胞中的核染色体发生整合，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转变成癌细胞。 • Ti质粒长200kb，是一个大型质粒。当前，Ti质粒已成 为植物遗传工程研究中的重要载体。一些具有重要性状 的外源基因可借DNA重组技术设法插入到Ti质粒中，并 进一步使之整合到植物染色体上，以改变该植物的遗传 性，达到培育植物优良品种的目的。 ➢5. Ti质粒（tumor inducing plasmid）
• 即诱癌质粒。 • 存在于根癌土壤杆菌（Agrobacterium tumefaciens）中, 可引起许多双子叶植物的根癌 • 。当细菌侵入植物细胞中后，在其细胞中溶解，把细菌 的DNA释放到植物细胞中。这时，含有复制基因的Ti质 粒的小片段与植物细胞中的核染色体发生整合，破坏控 制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转变成癌细胞。 • Ti质粒长200kb，是一个大型质粒。当前，Ti质粒已成 为植物遗传工程研究中的重要载体。一些具有重要性状 的外源基因可借DNA重组技术设法插入到Ti质粒中，并 进一步使之整合到植物染色体上，以改变该植物的遗传 性，达到培育植物优良品种的目的。 ➢5. Ti质粒（tumor inducing plasmid）
• 是近年来在Rhizobium（根瘤菌属）中发现的 一种质粒，分子量为200~300×106Dalton，比 一般质粒大几十倍到几百倍，故称巨大质粒， 其上有一系列固氮基因。 ➢6. 巨大质粒（mega质粒）
• 是近年来在Rhizobium（根瘤菌属）中发现的 一种质粒，分子量为200~300×106Dalton，比 一般质粒大几十倍到几百倍，故称巨大质粒， 其上有一系列固氮基因。 ➢6. 巨大质粒（mega质粒）