染色体之外的遗传单元

细菌的遗传物质不只存在于主要染色体中。许多细菌还携带质粒,常见形式是较小的环状双链DNA,可以按自身复制调控机制增加拷贝。判断其性质的关键是复制与维持方式,而非仅凭显微图或示意图中的一个圆环。

质粒携带的基因不必是宿主在所有环境中生存的必需基因,却可能在特定条件下产生明显作用。例如,有的参与抗生素抗性,有的提供利用特殊物质的代谢能力。不能因此反推所有质粒都携带抗性基因,或把质粒看成只有一种用途的遗传工具。

参考:[1] [2]

自主复制仍依赖宿主

复制起点与相关调控元件决定质粒复制如何启动和受到控制。所谓相对独立,是它不必每次都作为细菌染色体的一部分被复制,并非拥有一套能够脱离细胞运行的完整生命系统;质粒仍利用宿主的分子机器。

不同复制系统形成不同的拷贝数范围,宿主背景和培养状态也会影响实际数量。两种质粒能否在同一细胞群中稳定共存,还涉及复制调控的相容性。因此,“细胞里有一个质粒”既可能指一个类型,也可能指一个分子,描述研究结果时需要避免混用。

参考:[3]

F因子与遗传物质转移

F质粒是细菌接合研究的经典对象。它编码与细胞接触和DNA转移有关的功能,使遗传材料能在细胞间传递。不过,具备复制能力与具备自主转移能力是两回事,不能把所有质粒都称为可自行接合的质粒。

F因子还可整合进细菌染色体,形成能够在接合过程中转移部分染色体遗传信息的状态。这说明质粒与染色体并不是永不发生联系的两个隔间。能够在游离与整合状态间转换的遗传元件常被讨论为附加体,但不能把附加体、质粒和任何染色体外DNA不加区分地画上等号。

参考:[1]

从自然元件到研究载体

分子生物学把某些质粒改造成载体,用来携带并扩增待研究的DNA片段。研究载体常组合复制相关区域、可识别的标记和插入片段的位置。载体图上的这些部件是为实验目的选择和安排的,不能据此推定每一种天然质粒都有同样结构。

获得带插入片段的质粒,也不自动证明片段序列正确或一定表达相应蛋白;仍须进行序列和功能检验。质粒研究把微生物遗传多样性与基因功能分析联系起来,同时要求区分DNA复制、细胞间转移和基因表达这三个不同环节。

参考:[2] [3]