质粒

质粒 e 是小的，通常是环形的，自主复制的双链 DNA 分子，可以存在于细菌和古细菌中，但不是细菌染色体的一部分（核等价物），即它们存在于染色体外。 因此，它们也被称为染色体外元件 (ECE)。 质粒 e 也很少出现在真核生物中（例如面包酵母中的 2 微米环）。 它们的大小通常在 2 kbp 和 200 kbp 之间，在特殊情况下小于 1 kbp（小质粒）和超过 1000 kbp（大质粒），大质粒和小染色体之间的过渡是流动的。 古细菌中类似的染色体外 DNA 是 Borgs。

质粒e可以包含许多不同的基因。 介导这些基因 z。 B. 抗生素抗性，这可以导致宿主细菌的选择性优势。 每个质粒至少包含一个作为复制起点（ORI）的序列。 如果复制起点与细菌菌株相容，则质粒可以独立于染色体 DNA 进行复制。 质粒因此自主复制（复制子）并被继承。 根据复制起点的性质，细菌细胞中有很少或非常多的拷贝（高拷贝）。

在细菌中，附加体是质粒e，它可以整合到宿主生物体的染色体DNA中。 它们可以在那里停留很长时间，随着宿主细胞的每次分裂而复制，甚至成为宿主 DNA 的组成部分。 然而，它们也可以像其他质粒一样单独存在。

真核生物中偶尔出现的病毒附加体，如乙型肝炎病毒的cccDNA或疱疹病毒、腺病毒的附加体，不整合到宿主的基因组中，但也存在于细胞核中。 一个例外是痘病毒的附加体，它出现在胞质溶胶中。 病毒附加体是免疫逃避持久性病原体感染的机制。

质粒en有两个基本组，共轭和非共轭。 结合质粒含有所谓的 tra 基因，它可以触发结合，即两种细菌之间质粒的顺性交换。 非共轭质粒没有这种能力，但在共轭过程中可以随着共轭质粒一起传播。

不同的质粒类型可以共存于同一个细胞中，例如在大肠杆菌中。 B. 最多七个。 如果两个质粒互不相容，其中一个就会被摧毁。 因此，根据在同一细胞中共存的能力，它们可以分为不相容组。

一种特殊类型的质粒是所谓的 Ti-质粒（肿瘤诱导），它传输转移 DNA。 它们通常是某些细菌的组成部分，并被它们转移到植物中。 在那里，它们会导致植物中xxx已知的癌症。

IncP1 类型的质粒可以从细菌转移到所有三个域的生物体。

质粒是分子生物学、遗传学、生物化学以及其他生物和医学领域的重要工具。 它们在基因工程中被称为载体，用于复制或表达基因。 向量的有针对性的调整称为向量设计。

它们源自天然存在的质粒en，并且仍然具有它们的结构成分，例如复制起点。 此外，它们经过修饰，可以轻松用于克隆：将要复制的基因插入质粒e中，质粒e具有抗生素抗性基因。 然后将这些质粒引入细菌中，细菌在经过适当抗生素处理的营养培养基上生长。 只有吸收了具有抗生素抗性信息质粒的细菌才能存活。 未吸收质粒的细菌被抗生素杀死。 抗生素作为一种选择标记，只允许带有抗性质粒的细菌存活。 将基因插入质粒通常会打断另一个基因（报告基因），该基因将无法再表达。 这种缺失的特性可以用于筛选，因为只有那些吸收了所需基因的质粒的细菌不再具有这种特性。可大量获得相应的基因产物。 该程序现在允许生产重组胰岛素（即与人胰岛素相同的胰岛素），以前必须在费力的过程中从猪的胰腺中分离出来。

如果要将一段DNA导入生物体（细菌、植物、动物、人等），质粒e也可以作为载体（载体）。 在动物和人类中，这种方法仅适用于细胞培养中的细胞，因为细胞很容易以单层形式存在。 根据靶细胞的类型，转移需要沉淀的 DNA（例如，通过内吞作用摄取质粒来修饰肌肉细胞）或脂质体中包装的 DNA。 还有许多其他方法，例如电穿孔、基因枪、DNA 小环、病毒载体等等。 可进一步提高目标细胞的转染效率（真核生物）或转化效率（原核生物）。

使用合适的方法，例如用铀原子染色（BAC 扩散），可以使质粒 e 在电子显微镜下可见。 以 DNA 形式缠绕自身的质粒环状结构具有拓扑后果。 质粒e可以以三种不同的形状存在。 超螺旋形状是质粒的自然构象。 由于 DNA 双螺旋结构自身扭曲，无法在封闭的质粒中展开自身，因此产生了扭转应力，导致质粒在空间中围绕自身弯曲。 同样的效果可以用电话线观察到，电话线绕着自己的轴扭曲。 在开链形式中，两条 DNA 链中的一条在一点断裂（所谓的缺口），这意味着开链可以围绕固定链自由旋转； 这使扭应力松弛，质粒打开。 在线性 DNA 的情况下，两条链都断裂并且环状结构被废除。

质粒en和染色体之间的区别并不容易。 一种定义指出质粒 e 比染色体小。 然而，z。 例如，苜蓿中华根瘤菌的质粒 pSymB 是肺炎支原体初级基因组的两倍大。 另一个定义是质粒e不携带必需基因。 然而，什么是“必需基因”取决于生存环境。 另一个定义指出，质粒 e 在细胞中的拷贝数多于染色体。 然而，像大肠杆菌和许多其他大肠杆菌中的 F-质粒这样的质粒存在的拷贝数与染色体相同。 染色体的一个重要特征是它的复制与细胞周期协调。