質粒

質粒 e 是小的，通常是環形的，自主復制的雙鏈 DNA 分子，可以存在于細菌和古細菌中，但不是細菌染色體的一部分（核等價物），即它們存在于染色體外。 因此，它們也被稱為染色體外元件 (ECE)。 質粒 e 也很少出現在真核生物中（例如面包酵母中的 2 微米環）。 它們的大小通常在 2 kbp 和 200 kbp 之間，在特殊情況下小于 1 kbp（小質粒）和超過 1000 kbp（大質粒），大質粒和小染色體之間的過渡是流動的。 古細菌中類似的染色體外 DNA 是 Borgs。

質粒e可以包含許多不同的基因。 介導這些基因 z。 B. 抗生素抗性，這可以導致宿主細菌的選擇性優勢。 每個質粒至少包含一個作為復制起點（ORI）的序列。 如果復制起點與細菌菌株相容，則質粒可以獨立于染色體 DNA 進行復制。 質粒因此自主復制（復制子）并被繼承。 根據復制起點的性質，細菌細胞中有很少或非常多的拷貝（高拷貝）。

在細菌中，附加體是質粒e，它可以整合到宿主生物體的染色體DNA中。 它們可以在那里停留很長時間，隨著宿主細胞的每次分裂而復制，甚至成為宿主 DNA 的組成部分。 然而，它們也可以像其他質粒一樣單獨存在。

真核生物中偶爾出現的病毒附加體，如乙型肝炎病毒的cccDNA或皰疹病毒、腺病毒的附加體，不整合到宿主的基因組中，但也存在于細胞核中。 一個例外是痘病毒的附加體，它出現在胞質溶膠中。 病毒附加體是免疫逃避持久性病原體感染的機制。

質粒en有兩個基本組，共軛和非共軛。 結合質粒含有所謂的 tra 基因，它可以觸發結合，即兩種細菌之間質粒的順性交換。 非共軛質粒沒有這種能力，但在共軛過程中可以隨著共軛質粒一起傳播。

不同的質粒類型可以共存于同一個細胞中，例如在大腸桿菌中。 B. 最多七個。 如果兩個質粒互不相容，其中一個就會被摧毀。 因此，根據在同一細胞中共存的能力，它們可以分為不相容組。

一種特殊類型的質粒是所謂的 Ti-質粒（腫瘤誘導），它傳輸轉移 DNA。 它們通常是某些細菌的組成部分，并被它們轉移到植物中。 在那里，它們會導致植物中xxx已知的癌癥。

IncP1 類型的質粒可以從細菌轉移到所有三個域的生物體。

質粒是分子生物學、遺傳學、生物化學以及其他生物和醫學領域的重要工具。 它們在基因工程中被稱為載體，用于復制或表達基因。 向量的有針對性的調整稱為向量設計。

它們源自天然存在的質粒en，并且仍然具有它們的結構成分，例如復制起點。 此外，它們經過修飾，可以輕松用于克隆：將要復制的基因插入質粒e中，質粒e具有抗生素抗性基因。 然后將這些質粒引入細菌中，細菌在經過適當抗生素處理的營養培養基上生長。 只有吸收了具有抗生素抗性信息質粒的細菌才能存活。 未吸收質粒的細菌被抗生素殺死。 抗生素作為一種選擇標記，只允許帶有抗性質粒的細菌存活。 將基因插入質粒通常會打斷另一個基因（報告基因），該基因將無法再表達。 這種缺失的特性可以用于篩選，因為只有那些吸收了所需基因的質粒的細菌不再具有這種特性。可大量獲得相應的基因產物。 該程序現在允許生產重組胰島素（即與人胰島素相同的胰島素），以前必須在費力的過程中從豬的胰腺中分離出來。

如果要將一段DNA導入生物體（細菌、植物、動物、人等），質粒e也可以作為載體（載體）。 在動物和人類中，這種方法僅適用于細胞培養中的細胞，因為細胞很容易以單層形式存在。 根據靶細胞的類型，轉移需要沉淀的 DNA（例如，通過內吞作用攝取質粒來修飾肌肉細胞）或脂質體中包裝的 DNA。 還有許多其他方法，例如電穿孔、基因槍、DNA 小環、病毒載體等等。 可進一步提高目標細胞的轉染效率（真核生物）或轉化效率（原核生物）。

使用合適的方法，例如用鈾原子染色（BAC 擴散），可以使質粒 e 在電子顯微鏡下可見。 以 DNA 形式纏繞自身的質粒環狀結構具有拓撲后果。 質粒e可以以三種不同的形狀存在。 超螺旋形狀是質粒的自然構象。 由于 DNA 雙螺旋結構自身扭曲，無法在封閉的質粒中展開自身，因此產生了扭轉應力，導致質粒在空間中圍繞自身彎曲。 同樣的效果可以用電話線觀察到，電話線繞著自己的軸扭曲。 在開鏈形式中，兩條 DNA 鏈中的一條在一點斷裂（所謂的缺口），這意味著開鏈可以圍繞固定鏈自由旋轉； 這使扭應力松弛，質粒打開。 在線性 DNA 的情況下，兩條鏈都斷裂并且環狀結構被廢除。

質粒en和染色體之間的區別并不容易。 一種定義指出質粒 e 比染色體小。 然而，z。 例如，苜蓿中華根瘤菌的質粒 pSymB 是肺炎支原體初級基因組的兩倍大。 另一個定義是質粒e不攜帶必需基因。 然而，什么是“必需基因”取決于生存環境。 另一個定義指出，質粒 e 在細胞中的拷貝數多于染色體。 然而，像大腸桿菌和許多其他大腸桿菌中的 F-質粒這樣的質粒存在的拷貝數與染色體相同。 染色體的一個重要特征是它的復制與細胞周期協調。