原核生物的质粒概述课件.pptx

1、2 2、质粒的结构、质粒的结构（1 1）DNADNA或或RNARNA分子（分子（酵母杀伤质粒是酵母杀伤质粒是RNARNA分子）分子）（2 2）三种构型三种构型通常通常共价共价闭合环状闭合环状超螺旋超螺旋结构：结构：CCCDNACCCDNA缺刻环状缺刻环状DNADNA（OCOC型）：型）：OCDNAOCDNAL L型型DNADNA：线性线性DNADNA、LDNALDNA（3 3）质粒分子的大小范围从质粒分子的大小范围从1 1kbkb左右到左右到10001000kbkb；细菌质粒多在细菌质粒多在1010kbkb以内。以内。质粒的特性质粒的特性 （1）可独立复制可独立复制（2）可消除性可消除性（高于

2、最适合温度，利福平，吖啶橙等）（高于最适合温度，利福平，吖啶橙等）（3）可整合性可整合性（附加体，（附加体，F）（4）相容性相容性（2 2种质粒可共存于种质粒可共存于1 1个细胞）个细胞）和不相容性和不相容性（5）可转移性：接合、转化、转导。可转移性：接合、转化、转导。（抗药性质粒（抗药性质粒R）（6）可重组性可重组性:（质粒与质粒间，质粒与染色体间）（质粒与质粒间，质粒与染色体间）质粒的类型质粒的类型严谨型质粒严谨型质粒(stringent plasmid)stringent plasmid)：与核染色体的复制与核染色体的复制 同步同步，低低拷贝拷贝1 1：1-21-2。松弛型质粒松弛型质粒

3、(relaxed plasmid)relaxed plasmid)：与核染色体的复制与核染色体的复制 不同步，高不同步，高拷贝拷贝1 1：10-10010-100 窄窄宿主范围质粒宿主范围质粒(narrow host range plasmid)narrow host range plasmid)（只能在（只能在一种一种特定的宿主细胞中复制）特定的宿主细胞中复制）广广宿主范围质粒宿主范围质粒(broad host range plasmid)broad host range plasmid)（可以在（可以在许多种许多种细菌中复制）细菌中复制）质粒所编质粒所编码的功能码的功能和赋予宿和赋予宿主的

4、表型主的表型效应分效应分致育因子致育因子（Fertility factorFertility factor，F F因子因子）抗性因子抗性因子（Resistance factorResistance factor，R R因子）因子）产细菌素的质粒产细菌素的质粒（BacteriocinBacteriocin production production plasmidplasmid，ColCol质粒）质粒）毒性质粒毒性质粒（virulence plasmidvirulence plasmid）苏云金杆菌含苏云金杆菌含有编码有编码内毒素内毒素(伴孢晶体中伴孢晶体中)的质粒的质粒代谢质粒代谢质粒（Met

5、abolic Metabolic plasmidplasmid）TOLTOL质粒：含质粒：含分解甲苯的基因；分解甲苯的基因；CAM-OCTCAM-OCT质粒：含分解樟脑辛质粒：含分解樟脑辛烷的基因。烷的基因。隐秘质粒隐秘质粒（cryptic plasmidcryptic plasmid）不显示任何表型不显示任何表型效应，它们的存在只有通过物理方法，例如用效应，它们的存在只有通过物理方法，例如用凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现。凝胶电泳检测细胞抽提液等方法才能发现。质粒的类型质粒的类型（1 1）致育因子致育因子(F F因子因子)又称又称F F质粒，其大小约质粒，其大小约100100kbkb，

6、是最早发现的与大肠杆菌有性是最早发现的与大肠杆菌有性生殖现象生殖现象（接合作用）（接合作用）有关的质粒。有关的质粒。携带携带F F质粒的菌株称为质粒的菌株称为F F+菌株菌株（相当于雄性），无（相当于雄性），无F F质粒的菌质粒的菌株称为株称为F F-菌株菌株（相当于雌性）。（相当于雌性）。F F因子能以游离状态因子能以游离状态(F F+)和以和以与染色体相结合的状态与染色体相结合的状态(HfrHfr)存在于细胞中，所以又称之存在于细胞中，所以又称之为附加体为附加体。（2 2）抗性因子（抗性因子（R R因子）因子）包括抗药性和抗重金属二大类，简称包括抗药性和抗重金属二大类，简称R R质粒。质粒

7、。抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗性质粒在细菌间的传递是细菌产生抗药性抗药性的重要原因之一。的重要原因之一。R R质粒类型质粒类型接合型接合型：可：可借接合而转移。借接合而转移。非接合型非接合型：称：称r质粒，质粒，不能借助接合转移不能借助接合转移。R100R100质粒质粒(89(89kb)kb)可使宿主对下列药物及重金属可使宿主对下列药物及重金属具有抗性具有抗性：汞（汞（mermer）四环素（四环素（tettet ）链霉素链霉素(StrStr)、磺胺磺胺(Su)Su)、氯霉素氯霉素(Cm)Cm)、夫西地酸（夫西地酸（fusfus）并且负责这些抗性的基因是成簇地存并且负责这些抗性的基因是成簇

8、地存在于抗性质粒上。在于抗性质粒上。（3 3）产细菌素的质粒产细菌素的质粒 细菌素细菌素一般根据一般根据产生菌的种类产生菌的种类进行进行命名命名：大肠杆菌（大肠杆菌（E.coliE.coli）产生的细菌素为大肠杆菌素产生的细菌素为大肠杆菌素（colicinscolicins），而质粒被称为），而质粒被称为ColCol质粒质粒。（4 4）毒性质粒毒性质粒 许多致病菌的许多致病菌的致病性致病性是由其所携带的是由其所携带的质粒引起质粒引起的，这些质粒具有的，这些质粒具有编码编码毒素毒素的基因的基因，其产物对宿主，其产物对宿主（动物、植物）造成伤害。（动物、植物）造成伤害。产毒素大肠杆菌产毒素大肠杆菌

9、是引起人类和动物是引起人类和动物腹泻腹泻的主要病原菌的主要病原菌之一，其中许多菌株含有为一种或多种之一，其中许多菌株含有为一种或多种肠毒素肠毒素编码的编码的质粒质粒。苏云金杆菌苏云金杆菌含编码含编码内毒素内毒素(伴孢晶体中伴孢晶体中)的的质粒质粒根癌土壤杆菌根癌土壤杆菌所含所含TiTi质粒质粒是引起双子叶植物是引起双子叶植物冠瘿瘤冠瘿瘤的致病因子的致病因子根癌土壤杆菌根癌土壤杆菌双子叶植物冠瘿瘤双子叶植物冠瘿瘤 Ti Ti质粒质粒中的中的T-DNAT-DNA可携带任何外源基因整合到植物基因组可携带任何外源基因整合到植物基因组中，是植物基因工程中有效的中，是植物基因工程中有效的克隆载体克隆载体（

10、5 5）代谢质粒（降解质粒）代谢质粒（降解质粒）质粒质粒上上携带携带有有利于微生物有有利于微生物生存生存的的基因基因：如能降解某些基：如能降解某些基质的质的酶酶，进行共生，进行共生固氮固氮，或产生，或产生抗生素抗生素（某些放线菌）等。（某些放线菌）等。将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利将复杂的有机化合物降解成能被其作为碳源和能源利用的简单形式，用的简单形式，环境保护方面具有重要的意义。环境保护方面具有重要的意义。假单胞菌：假单胞菌：具有降解一些有毒化合具有降解一些有毒化合物，如芳香簇化合物物，如芳香簇化合物(苯苯)、农药、农药(2,4(2,4dichlorophenoxyaceti

11、cdichlorophenoxyacetic acid)acid)、辛烷和樟脑等的能力。辛烷和樟脑等的能力。（6 6）隐秘质粒隐秘质粒 隐秘质粒隐秘质粒不显示任何表型效应不显示任何表型效应，它们的存在只有通，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。发现。它们存在的生物学它们存在的生物学意义，目前几乎不了解。意义，目前几乎不了解。在在应用应用上，很多隐秘质粒被加以改造上，很多隐秘质粒被加以改造作为作为基因工程的基因工程的载体载体（一般加上抗性基因）（一般加上抗性基因）质粒的优点质粒的优点：（1 1）体积小，易分离和操作

12、）体积小，易分离和操作（2 2）环状，稳定）环状，稳定（3 3）独立复制）独立复制（4 4）拷贝数多）拷贝数多（5 5）存在标记位点，易筛选）存在标记位点，易筛选 E.coli E.coli的的pBR322pBR322质粒是一个常用的克隆载体质粒是一个常用的克隆载体4 4、质粒在基因工程中的应用、质粒在基因工程中的应用选择性标记：选择性标记：胺苄青胺苄青霉素（霉素（AmPAmPR R）、四环）、四环素（素（TcTcR R）优点优点：结构清楚体积小；宿主内结构清楚体积小；宿主内具高拷贝数；易分离；可插入较具高拷贝数；易分离；可插入较多多DNADNA；具多个核酸内切酶位点；具多个核酸内切酶位点；2 2个抗药性选择标记；导入方便。个抗药性选择标记；导入方便。