(整理)质粒特性
第六章质粒plasmid-PPT文档资料
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
质粒的作用
质粒的作用质粒（Plasmid）是细菌及其他真核细胞的一种重要遗传物质，是一个小而圆形的DNA分子，独立于细胞核的DNA存在。
质粒具有自主复制的能力，能够在细菌或真核细胞中独立地复制和传递，起到了多种重要的生物学作用。
质粒的主要作用有以下几个方面：1. 基因的存储和传递：质粒可以携带和传递大量的外源基因，包括抗生素耐药基因、亮蓝G、绿色荧光蛋白等重要的基因。
通过将外源基因插入质粒中，可以将其导入目标细胞，实现基因的转染。
这对于基因工程、基因治疗等研究具有十分重要的意义。
2. 分子克隆：分子生物学研究中，质粒是最常用的载体。
通过质粒的复制特性，可以大量地扩增目标腺病，以满足后续实验操作的需要。
同时，质粒载体还可以通过目的基因重组、限制性内切酶消化和连接等方法实现目标基因的插入、替换和删除，为后续功能研究和基因表达提供了便利。
3. 细胞遗传工程：质粒可以在细胞内进行重组，将目标基因插入到质粒中，然后将质粒导入到目标细胞中，从而改变目标细胞的遗传特性。
例如，通过将外源基因插入质粒并导入细菌中，实现细菌的遗传改造，使其具备特殊功能，例如合成某种特殊物质、分解有毒物质等。
此外，质粒还可用于构建RNA干扰（RNAi）系统，用于基因沉默和功能分析。
4. 目标基因表达：质粒可以用于在宿主细胞中实现目标基因的表达。
通过将目标基因与适宜的启动子和调控元件连接，并将其插入到质粒中，再将质粒导入到宿主细胞内，目标基因就可以在宿主细胞内转录和翻译。
这为大规模生产重组蛋白、对基因的功能进行研究提供了有力的手段。
总之，质粒作为一种重要的遗传物质，在生物学研究和应用中具有极为广泛的应用价值。
通过质粒的存储和传递，可以实现基因的克隆、表达和改造，为疾病研究、基因治疗和农业生产等领域提供了重要的工具和平台。
质粒研究对于解析基因功能、探索生命奥秘和推动生物科技的发展具有重要的意义。
质粒的基本知识
质粒 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中染色体以外的脱氧核糖核酸(DNA)分子。
现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的DNA分子。
在基因工程中质粒常被用做基因的载体。
目前，已发现有质粒的细菌有几百种，已知的绝大多数的细菌质粒都是闭合环状DNA 分子(简称cccDNA)。
细菌质粒的相对分子质量一般较小，约为细菌染色体的0.5%～3%。
根据相对分子质量的大小，大致上可以把质粒分成大小两类：较大一类的相对分子质量是40×106以上，较小一类的相对分子质量是10×106以下(少数质粒的相对分子质量介于两者之间)。
每个细胞中的质粒数主要决定于质粒本身的复制特性。
按照复制性质，可以把质粒分为两类：一类是严紧型质粒，当细胞染色体复制一次时，质粒也复制一次，每个细胞内只有1～2个质粒；另一类是松弛型质粒，当染色体复制停止后仍然能继续复制，每一个细胞内一般有20个左右质粒。
一般分子量较大的质粒属严紧型。
分子量较小的质粒属松弛型。
质粒的复制有时和它们的宿主细胞有关，某些质粒在大肠杆菌内的复制属严紧型，而在变形杆菌内则属松弛型。
在基因工程中，常用人工构建的质粒作为载体。
人工构建的质粒可以集多种有用的特征于一体，如含多种单一酶切位点、抗生素耐药性等。
常用的人工质粒运载体有pBR322、pSC101。
pBR322含有抗四环素基因(Tcr)和抗氨苄青霉素基因(Apr)，并含有5种内切酶的单一切点。
如果将DNA片段插入EcoRI切点，不会影响两个抗生素基因的表达。
但是如果将DNA片段插入到Hind III、Bam H I 或Sal I切点，就会使抗四环素基因失活。
这时，含有DNA插入片段的pBR322将使宿主细菌抗氨苄青霉素，但对四环素敏感。
没有DNA插入片段的pBR322会使宿主细菌既抗氨苄青霉素又抗四环素，而没有pBR322质粒的细菌将对氨苄青霉素和四环素都敏感。
原核生物的质粒概述课件
假单胞菌：具有降解一些有毒化合 物，如芳香簇化合物(苯)、农药 (2,4 dichlorophenoxyacetic acid)、辛烷和樟脑等的能力。
（6）隐秘质粒
隐秘质粒不显示任何表型效应，它们的存在只有通过 物理方法，例如凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发 现。 它们存在的生物学意义，目前几乎不了解。
（
抑制或杀死近缘，甚至同种不同株的细菌 较广的抗菌谱
通过核糖体直接合成的多肽类物质
一般是次级代谢产物
编码细菌素的结构基因及相关的基因一般位 一般无直接的结构基因，相关酶的基因多在
于质粒或转座子上
染色体上
细菌素一般根据产生菌的种类进行命名：
大肠杆菌（E. coli）产生的细菌素为大肠杆菌素
在应用上，很多隐秘质粒被加以改造作为基 因工程的载体（一般加上抗性基因）
4、质粒在基因工程中的应用
质粒的优点： （1）体积小，易分离和操作 （2）环状，稳定 （3）独立复制 （4）拷贝数多 （5）存在标记位点，易筛选
E. coli的pBR322质粒是一个常用的克隆载体
选择性标记：胺苄青 霉素（AmPR）、四 环素（TcR）
优点：结构清楚体积小；宿主内 具高拷贝数；易分离；可插入较 多DNA；具多个核酸内切酶位点； 2个抗药性选择标记；导入方便。
（2）抗性因子（R因子）
包括抗药性和抗重金属二大类，简称R质粒。 抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性的重要原因之一。
R质粒类型
接合型：可借接合而转移。 非接合型：称r质粒，不能借助接合转移。
R100质粒(89kb)可使宿主对下列药物及重金属具有抗性： 汞（mer）四环素（tet ）链霉素( Str)、磺胺( Su)、氯霉素 ( Cm)、夫西地酸（fus）并且负责这些抗性的基因是成簇地存 在于抗性质粒上。
微生物知识点经典整理
绪论1、巴斯德现象及柯赫法则答：巴斯德贡献：（1）彻底否定了“自然发生说”（曲颈瓶实验）（2）免疫学——预防接种（3）证实发酵是由微生物引起的（4）其他贡献：巴斯德消毒法、家蚕软化病问题的解决、推动了微生物病原学说的发展。
柯赫贡献：（1）证实病害的病原菌学说（2）建立了一系列微生物的研究方法（3）分离到多种传染病的病原菌（4）创立了病原微生物的柯赫法则：一、病原微生物总是在患传染病的动物中发现，不存在于健康个体中；二、可自原寄主获得病原微生物的纯培养；三、纯培养物人工接种健康寄主，必然诱发与原寄主相同的症状；四、必须自人工接种后发病寄主再次分离出同一病原的纯培养。
2、简述微生物学发展史上5个时期的特点和代表人物。
①史前期——朦胧阶段（约8000年前-1676）特点：人们虽然没有看到微生物，但已经不自觉的利用有益微生物、防止有害微生物。
中国古代：②初创期--形态学时期（1676-1861）特点：这一时期微生物学的研究工作主要是对一些微生物进行形态描述。
代表人物——列文虎克：微生物学的先驱者③奠基期--生理学时期（1861-1897）特点：这一时期的主要工作是查找各种病原微生物，把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平，建立了系列微生物学的分支学科。
代表人物：巴斯德和科赫。
④发展期——生化水平研究阶段特点：微生物学的研究进入分子水平，微生物学家的研究工作从上一时期的查找病原微生物转移到寻找各种有益微生物的代谢产物。
代表人物——E.Büchner生物化学奠基人⑤成熟期——分子生物学水平研究阶段特点：微生物学从一门应用学科发展为前沿基础学科，其研究工作进入分子水平，而微生物因其不同于高等动植物的生物学特性而成为分子生物学研究的主要对象。
在应用研究方面，向着更自觉、更有效和可认为控制的方向发展，与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合，成为新兴生物工程的主角。
代表人物——J.Watson和F.Crick：分子生物学奠基人3、微生物的五大共性答：体积小，比表面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。
(完整版)微生物知识点总结经典整理
微生物知识点总结经典整理绪论1、巴斯德现象及柯赫法则答:巴斯德贡献:(1)彻底否定了“自然发生说”(曲颈瓶实验)(2)免疫学——预防接种(3)证实发酵是由微生物引起的(4)其他贡献:巴斯德消毒法、家蚕软化病问题的解决、推动了微生物病原学说的发展。
柯赫贡献:(1)证实病害的病原菌学说(2)建立了一系列微生物的研究方法(3)分离到多种传染病的病原菌(4)创立了病原微生物的柯赫法则:一、病原微生物总是在患传染病的动物发现,不存在于健康个体;二、可自原寄主获得病原微生物的纯培养;三、纯培养物人工接种健康寄主,必然诱发与原寄主相同的症状;四、必须自人工接种后发病寄主再次分离出同一病原的纯培养。
2、简述微生物学发展史上5个时期的特点和代表人物。
①史前期——朦胧阶段(约8000年前-1676)特点:人们虽然没有看到微生物,但已经不自觉的利用有益微生物、防止有害微生物。
国古代:②初创期--形态学时期(1676-1861)特点:这一时期微生物学的研究工作主要是对一些微生物进行形态描述。
代表人物——列文虎克:微生物学的先驱者③奠基期--生理学时期(1861-1897)特点:这一时期的主要工作是查找各种病原微生物,把微生物学的研究从形态描述推进到生理学研究的新水平,建立了系列微生物学的分支学科。
代表人物:巴斯德和科赫。
④发展期——生化水平研究阶段特点:微生物学的研究进入分子水平,微生物学家的研究工作从上一时期的查找病原微生物转移到寻找各种有益微生物的代谢产物。
代表人物——E.Büchner生物化学奠基人⑤成熟期——分子生物学水平研究阶段特点:微生物学从一门应用学科发展为前沿基础学科,其研究工作进入分子水平,而微生物因其不同于高等动植物的生物学特性而成为分子生物学研究的主要对象。
在应用研究方面,向着更自觉、更有效和可认为控制的方向发展,与遗传工程、细胞工程和酶工程紧密结合,成为新兴生物工程的主角。
代表人物——J.Watson和F.Crick:分子生物学奠基人3、微生物的五大共性答:体积小,比表面积大;吸收多,转化快;生长旺,繁殖快;适应强,易变异;分布广,种类多。
基因工程技术-笔记整理
基因工程技术：按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，创造出新的生物类型。
质粒是一种染色体外的稳定遗传因子,大小从1—200kb不等，为双链、共价闭合环状DNA分子cccDNA，并以超螺旋状态存在于宿主细胞中,它具有自主的复制和转录系统。
质粒在细胞内的复制一般有二种: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，通常每个细胞内只含有一个或几个质粒分子；后者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。
质粒的不相容性：利用共同复制系统的不同质粒不能在同一宿主细胞中共存。
从细胞中分离质粒DNA 的方法都包括3个基本步骤：培养细菌使质粒扩增；收集和裂解细胞；分离和纯化质粒DNA。
溶菌酶:破坏菌体细胞壁；SDS和Triton X—100:使细胞膜裂解。
染色体DNA通常用于构建基因组文库和Southern杂交等。
基因组DNA的提取植物基因组DNA提取：提取缓冲液（Tris.Cl—保持pH,EDTA,NaCl，SDS)，氯仿/戊醇/乙醇溶液—沉淀和抽提DNA，异丙醇—沉淀DNA（提染色体),TE（Tris。
Cl，EDTA)-—溶解DNA，RNase-保存液，降解RNA，NaAC—加盐，70％乙醇—漂洗。
细菌基因组DNA提取：SDS，蛋白酶K,氯仿:异戊醇(24:1）—- 沉淀DNA，苯酚：氯仿：异戊醇(25：24：1)——抽提，70%乙醇-漂洗,TE,NaCl—调节离子强度,RNase A，CTAB/NaCl 溶液-CTAB--一种阳离子去污剂，具有从低离子强度溶液中沉淀核酸和酸性多聚糖的特性,异丙醇/无水乙醇—沉淀上清液.总RNA制备mRNA的分子结构容易受到RNA酶的攻击反应而降解，加上RNA 酶极为稳定而且广泛存在，因此，在提取过程中应严格防止RNA 酶的污染并设法抑制其活性，这是实验成败的关键。
第三章质粒载体
质粒DNA拷贝数的控制
高拷贝质粒DNA复制的启动，是由质粒编码基因合成的 功能蛋白质调节的，与寄主细胞周期开始时合成的不稳 定的复制起始蛋白质无关。
低拷贝质粒的复制是受寄主细胞不稳定的蛋白质控制的， 并与寄主细胞染色体同步进行。
用蛋白质合成抑止剂氯霉素或壮观霉素处理寄主细胞， 使染色体DNA复制受阻的情况下，松弛的质粒仍可继续 扩增。而严紧型质粒则不行。
4、质粒DAN的复制类型
严紧型质粒：每个寄主细胞仅含有1－3份的拷贝，称 “严紧型”复制控制的质粒。
松驰型质粒：每个寄主细胞中可高达10－60份的拷贝， 称“松弛型”复制控制的质粒。
质粒拷贝数：每个细菌染色体平均具有的质粒DNA 分子的数目。 质粒究竟是属于严紧型还是松弛型并非绝对，它不仅受 自身的制约，还受寄主的控制。
6、质粒的其他特性
稳定性：维持一定的拷贝数 同源性：不同的质粒有相同的同源区 重组性：质粒间、质粒同染色体间重组 消除和恢复性等特性
第二节 质粒DNA的分离与纯化
➢ 氯化铯密度梯度离心法 ➢ 碱变性法 ➢ 微量碱变性法 ➢ 影响质粒DNA产量的因素
(1)寄主菌株的遗传背景 (2)质粒的拷贝数及分子大小
大肠杆菌质粒分子的结构示意图
2、质粒DNA分子的三种构型
SC构型: 是指两条多核苷酸链均保持着完整的环形 结构时，称为共价闭合环形DNA(cccDNA)，即超螺 旋的 SC构型。 OC构型: 两条多核苷酸链中只有一天保持完整的环 形结构，另一条出现一至数个缺口时，称开环DNA
(ocDNA)，即OC构型； L构型: 质粒DNA经酶切，发生双链断裂而形成线 性分子(LDNA)，L构型。（见图）
分离纯化质粒DNA的程序
3、微量碱变性法提取质粒DNA步骤
质粒DNA
溶液 III back
5mol/L 乙酸钾
60ml
冰乙酸
11.5ml
水
28.5ml
所配成的溶液中钾的浓度为3mol/L，乙酸根的浓度为 5mol/L。
（可省略）上清加等体积的氯仿：异戊醇（振荡混匀）
12000rpm，离心15min，取上清记录体积到一新管
上清加2倍体积的无水乙醇（充分混匀），冰浴 30min
12000rpm，离心15min
沉淀用75%乙醇1mL洗涤两次（轻弹混匀、离心）
12000rpm，离心10min
晾干沉淀
5. 加入溶液III ４００μl，轻柔颠倒5~10次，室温放置２ 分钟（冰浴更佳）（利用pH差异，复性质粒DNA）。
6.
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四．操作步骤
8. 12,000rpm离心10分钟，沉淀染色体DNA及不溶的变性蛋白。 9. 将上清液全部转移到３Ｓ柱子里（注意：不要吸取沉淀，否
则会有核ＤＮＡ污染），室温放置２分钟（可长可短） 12,000rpm离心1分钟。 10. 取下３Ｓ柱，弃去外收集管中的废液，放回３Ｓ柱，加入７ ００ul Wash Solution, 高速离心１分钟； 11. 重复上述步骤１次；
二、实验原理
DNA在琼脂糖凝胶中泳动时有电荷效应和分子筛效应。 核酸为两性分子，在pH3.5时，整个分子带正电,pH8左右时，
碱基几乎不解离，整个分子带负电。 在碱性环境下，相同碱基数量的双链DNA几乎具有等量的净
负电荷，能以同样的速度向正极方向移动。具有不同的相对 分子质量的DNA片段泳动速度不一样，可进行分离。DNA分子 的迁移速度与相对分子质量的对数值成反比关系，可以近似 用于估算分子的大小。 可以分离相对分子质量相同，但构型不同的DNA分子。 共价闭环超螺旋DNA（cccDNA）＞直线DNA（LDNA，2条链发 生断裂）＞开环的双链环状DNA（ocDNA，1条链发生断裂）。
第五章质粒
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。
抗生素和离子
• 汞离子（mer）、磺胺sul、链霉素 str、梭链孢 酸 fus、 氯霉素cam、 四环素tet。砷、镍、银、 镉、碲
作用机制
• 改变靶位点、修饰抗菌素、阻止抗菌素、产生酶
抗生素质粒
• SCP1次甲基酶素A • 氯霉素 • 春雷霉素
细菌素质粒
• 编码各种细菌素，如大肠埃希菌Col质粒编码的 大肠菌素；乳酸杆菌，产生乳酸菌素；根瘤菌-根 瘤菌素
a
b-半乳糖苷酶的a-肽段
Cl Br N Cl O N Br
质粒
重要的大肠杆菌质粒载体
pGEM-3Z： 多拷贝 装有多克隆位点（MCS） 正选择颜色标记 lacZ’ 装有两个噬菌体的强启动子 用于外源基因的高效表达
ori Apr
pGEM-3E 2743 bp lacZ’
PT7
MCS
PSP6
注意：T7和SP6启动子特异性地由噬菌体DNA编码的RNA聚合 酶所识别，因此相应的受体菌必须表达噬菌体RNA聚合酶，如： E.coli BL21（DE3）等
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第四章基因克隆的质粒载体在大肠杆菌的各种菌体中找到了许多种不同类型的质粒，其中已经作了比较详尽研究的主要有F质粒、R质粒和Col质粒。
①F质粒又叫F因子或性质粒（sex plasmid）。
它们能够使寄主染色体上的基因和F质粒一道转移到原先不存在该质粒的受体细胞中去。
②R质粒通称抗药性因子。
它们编码有一种或数种抗菌素抗性基因，并且通常能够将此种抗性转移到缺管该质粒的适宜的受体细胞，使后者也获得同样的抗菌素抗性能力。
③Col质粒即所谓产生大肠杆菌素因子。
它们编码有控制大肠杆菌素合成的基因。
大肠杆菌是一类可以使不带有Col质粒的亲缘关系密切的细菌菌株致死的蛋白质。
第一节质粒的一般生物学特性
一．质粒DNA
细菌质粒是存在于细胞质中的一类独立于染色体的自主复制的遗传成份。
绝大多数的质粒都是由环形双DNA组成的复制子（图4-1）。
质粒DNA分子可以持续稳定地处于染色体外的游离状，但在一定的条件下又可逆地整合到寄主染色体上，随着染色体的复制而复制，并通过细胞分裂传递到后代。
环形双链的质粒DNA分子具有三种不同的构型：
1．当其两条多核苷酸链均保持着完整的环形结构时，称之为共价闭合环形DNA（cccDNA），这样的DNA通常呈现超螺旋的SC构型；
2．如果两条多核苷酸链中只有一条保持着完整的环形结构，另一条链出现有一至数个缺口时，称之为开环DNA（ocDNA），此即OC构型；
3．若质粒DNA经过适当的核酸内切限制酶切割之后，发生双链断裂形成线性分子（IDNA），通称L构型（见图4-2）。
在琼脂糖凝胶电泳中，不同构型的同一种质粒DNA，尽管分子量相同，仍具有不同的电泳迁移就绪。
其中走在最前沿的是SC DNA，其后依次是L DNA和OC DNA（图4-3）。
凡经改建而适于作为基因克隆载体的所有质粒DNA分子，都必定包括如下三种共同的组成部分，即复制基因（replicator）、选择性记和克隆位点。
二．质粒DNA编码的表型
质粒DNA仅占细胞染色体组的1%～3%左右，但却编码着一些重要的非染色体控制的遗传性状。
其中对抗菌素的抗性最质粒的最重要的编码特性之一。
三．质粒DNA的转移
（1）质粒的类型
格兰氏阴性细菌的质粒可以分成接合型和非接合型的两种类群。
接合型的质粒（conjugative plasmid），又叫自我转移的质粒。
它们除了具有自主复制所必须的遗传信息之外，还带有一套控制细菌配对和质粒接合转移的基因。
非接合型的质粒（non-conjugative plasmid），亦叫不能自我转移的质粒。
它们虽然具有自主复制的遗传信息，但失去了控制细胞配骊和接合转移的基因，因此是不能够从一个细胞自我转移到另一个细胞。
（2）F质粒
又叫F因子，即致育因子（fertility factor）的简称，是在某些大肠杆菌细胞中发现的一种最有代表性的单拷贝的接合型质粒。
F质粒有三种不同的存在方式：
（i）F+细胞：以染色体外环形双链质粒DNA形式存在，其上不带有任何来自寄主染色体的基因或DNA区段。
（ii）F′细胞：以染色体外环形双链质粒DNA形式存在，同时在其上还携带着细菌的染色体基因或DN区段。
（iii）Hfr细胞（高频重组细胞）：以线性DNA形式从不同位点整合到寄主染色体。
F因子是雄性决定因子，所以F+细胞又叫雄性细胞，与此相应的F-细胞则叫做雌性细胞。
F+细胞的表面可以形成一种叫做性须（pilus）的结构，它促进雄性细胞同雌性细胞进行配对。
在合适的条件下，将雄性细胞和雌性细胞混合培养，由于性须的作用，就会形成雌-雄细胞配对。
我们称这种过种为细菌的接合作用（conjugation）。
配对之后F-受体细胞获得了F因子，也变成为F+细胞。
由F因子整合到染色体而成的Hfr细胞，就可能相发寄主染色体发生高频转移。
这是一种可逆的过程，在一定的条件下，Hfr细胞又可重新变参展F+或F′细胞。
质粒的主要类型见表4-1。
（3）质粒DNA的接合转移
①细胞交配对的形成雄性细胞的性须顶端与受体细胞表面接触之后，便会迅速收缩，把给体细胞与受体细胞拉在一起。
因此，性须在确立配对细胞表面间的紧密接触方面，起着至关重要的作用。
但是，大肠杆菌雄性细胞是不会同其它的亦带有F质粒的细胞发生配对作用的，因为traS和traT 编码的“表面排斥”蛋白质，使此种细胞无法成为接合作用的受体。
这就决定了雄性细胞只能同不具F因子的雌性细胞配对的特异性。
②质粒DNA的转移F质粒DNA的转移是从转移起点oriT开始的。
当细胞交配对建立之后，TraY和TraI蛋白质首先在oriT位点作单链切割，随后缺口链在其游离的5′-端的引导下转移到受体细胞，并作为模板合成互补链，形成新的质粒分子。
于是受体细胞便转变成为具有F因子的雄性细胞如图4-4。
四．质粒DNA的迁移作用
非接合型的质粒，由于分子小，不足以编码全部转移体系所需要的基因，因而不能够自多转移。
但如果在其寄主细胞中存在着一种接合型的质粒，那么它们通常也是可以被转移的。
这种由共存的接合型质粒引发的非接合型质粒的转移过程，叫做质粒的迁移作用（mobilization）。
ColE1是一种可以迁移但是属于非接合型的质粒。
需要质粒自己编码的两种基因参与。
一个是位于ColE1 DNA上的特异位点bom；另一个是ColE1质粒特有的弥散的基因产物，即mob基因（mobilization gene）编码的核酸酶。
mob基因和bom基因参与ColE1质粒的迁移作用这个结论，是根据图4-5的实验结果作出的。
相容性的两种质粒F和ColE1共存于同一细菌细胞中，F质粒可以为ColE1质粒提供经所缺乏的结合功能，这样使得ColE1质粒也能够发生转移作用。
图4-5（a）表示位于F-细胞中的ColE1质粒的状，它的mob基因进行了转录，其产物使bom位点发生单链断裂而出现缺口，于是ColE1 DNA 便从超盘旋的的结构转变成为缺口环状的构型。
但ColE1质粒缺乏形成性须的能力，无力进行结合配对，所以它的DNA也就不能从一个细胞转移到另一个细胞。
正是由于不能够发生转移，这种从超盘旋到缺口环状的构型转变过程，就有可能被回复，所以就出现这两种构型之间的平衡状态。
图4-5
（b）中的细胞同时含有F和ColE1两种质粒。
F因子能够导致性须的合成，为其DNA转移提供了转移装置，因此ColE1可以被转移。
而在F质粒提供的这种转移装置被分离掉的情况下，ColE1的mob-突变体便不能够转移。
遗传分析证明，mob-突变是隐性的，mob基因编码一种蛋白质。
而且当这种突变体质粒被分离出来时，并不是以松弛复合物的形式存在。
图4-5（c）所示，F质粒无力帮助mob-突变体进行转移，其中F性须和转移装置虽已形成，但ColE1 DNA并没有发生缺口。
图4-5（d）表示另一种具mob+表型并带有一个顺式显性突变的ColE1突变体，它缺失了bom位点。
在这样的寄主细胞中，虽然能够合成mob蛋白质，但由于不能发生缺口，因此仍然不能够转移。
五．质粒DNA的复制类型
根据寄主细胞所含的拷贝数的多少，可将质粒分成两种不同的复制型：一种是低拷贝数的质粒，每个寄主细胞中仅含有1～3份的拷贝，我们称这类质粒为“严紧型”复制控制的质粒（stringent plasmid）；另一类是高拷贝数的质粒，每个寄主细胞中可高达10～60份拷贝，这类质粒被称为“松弛型”复制控制的质粒（relaxed plasmid）。
质粒拷贝数,是指生长在标准的培养基条件下，每个细菌细胞中所含有的质粒DNA分子的数目。
表4-3列举了若干种通用的质粒复制基因的特性。
表4-2列举了若干种通用质粒复制基因的特性。
六．质粒的不亲和性
（1）质粒的不亲和性现象
所谓质粒的不亲和性（plasmid incompatibility），有时也称为不相容性，是指在没有选择压力的情况下，两种亲缘关系密切的不同质粒，不能够在同一个寄主细胞系中稳定地共存的现象。
在细胞的增殖过程中，其中必有一种会被逐渐地排斥（稀释）掉。
这样的两种质粒称为不亲和质粒（图4-6）。
不亲和群（incompatibility group），指具有亲缘关系，但彼此之间是互不相容的质粒。
（2）质粒不亲和性的分子基础
质粒不亲和性的分子基础，主要是由于它们在复制功能之间的相互干扰造成的。
大多数质粒都会产生出一种控制质粒复制的阻遏蛋白质，其浓度是与质粒的拷贝数成正比的。
阻遏蛋白质通过同其靶序列间的相互作用，使双链DNA中的一条链断裂，从而导致质粒DNA复制的启动，并建立起一种调节质粒拷贝数的负反馈环（negative feedback loop）。
当质粒面临高拷贝数和高浓度的阻遏蛋白质时，其复制法动便被抑制了；而当质粒处于低拷贝和低浓度遏蛋白质的条条件下，它的复制反应便会继续进行。
由于每一种质粒的复制速率拷贝数控制，都是由一对不相容质粒产生的阻遏蛋白质总浓度联合调控的，这种交叉抑制的结果，使细胞中质粒拷贝数，比其单独感染状态下的正常拷贝数减少许多。