基因组与染色质

质粒(plasmid)

/ PLAZ-mid /

一个细菌把它必需的指令保存在自己的主染色体上,就像一部手机把操作系统放在内置存储里一样。但它还可以携带一些小小的、可有可无的额外 DNA“应用”,这些 DNA 不属于主染色体,可以被获取、丢弃或分享。质粒就是这样一种可选的“附加组件”:一个小小的、通常呈环状的 DNA 环,独立于主基因组之外存在,多见于细菌之中。

从实体上看,质粒是一个微小的双链 DNA 环,只携带寥寥几个基因,并且独立于宿主主染色体而自我复制。它所携带的基因往往对生存并非严格必需,但在某些条件下会给细菌带来一项有用的额外本领——最著名的就是对某种抗生素的抗性,或者消化某种不寻常食物来源的能力。关键在于,质粒不仅能传给一个细胞的后代,还能横向地、在活着的细菌之间直接传递,这个过程叫作接合。

质粒之所以极其重要,有两个原因。在自然界,它们是传播抗生素抗性的一条主要“高速公路”:一个有抗性的细菌可以把一个抗性质粒交给毫不相干的细菌,甚至是不同物种的细菌。在实验室里,科学家把质粒当作基因工程的主力工具——他们把一个感兴趣的基因插入质粒,再把质粒送进细菌,让细菌大量生产该基因的产物,人类胰岛素和许多其他药物正是这样制造出来的。

如今的胰岛素是这样制造的:把人类胰岛素基因插入一个质粒,再把这个质粒送进细菌或酵母,然后让这些微生物在巨大的发酵罐里源源不断地产出这种蛋白质。

一个细菌的 DNA 环,被重新利用来制造药物。

质粒不是细菌的主染色体,通常也不是必需的——细胞没有它也能存活,而这恰恰正是质粒之所以能被如此自由地获得、丢失和交换的原因。

又称
extrachromosomal DNA ring环状质粒環狀質粒