质粒构建及提取概述

QIAGEN2025-08-27

1、质粒的概念

质粒（Plasmid）是一种存在于细菌、酵母等微生物细胞中的小型环状双链 DNA 分子，能够独立于宿主染色体进行自我复制，并通常携带对宿主生存非必需但具有特定功能的基因（如抗生素抗性基因）。质粒是分子生物学和基因工程中最重要的工具之一。

质粒根据其用途可以分为多种不同的类型，如用于保存序列信息的克隆质粒（如：pUC 系列质粒），用于表达蛋白的质粒（如哺乳动物细胞表达所用的 pcDNA3.1 系列质粒），用于基因编辑的质粒（如哺乳动物细胞基因编辑所用的 espCas9-2A-GFP 等）以及其他应用的质粒。根据质粒的拷贝数不同，又可以分为高拷贝质粒（质粒可以在细胞内复制成几百个拷贝）和低拷贝质粒（质粒在细胞内只有＜20 个拷贝）。质粒的拷贝数通常受到复制子的调控。

质粒上通常会带有多种元件，例如，复制起始位点（ORI），抗性基因，多克隆位点，启动子，终止子，标签序列等等。质粒上至少要带有复制位点（ORI），否则无法进行复制；除了一些特殊质粒（如 minicircle plasmid）之外，绝大多数质粒都带有抗性基因，用于抗生素筛选。多克隆位点可以通过酶切，酶连或者同源重组插入目的片段，启动子，终止子等是构建完整表达框时所需要的元件，标签序列等可以用于表达鉴定等实验。在质粒载体设计及构建工作中，根据实验的需求情况可以增减质粒载体上的具体元件，以及插入实验需要的相关基因。

2、质粒载体构建的常规流程

通常质粒载体构建的操作需要经过下图所示流程。其中目标序列确定需要根据实验需求以及查阅生物信息数据库的相关序列来确定。目标序列 PCR 扩增则根据实验需求以基因组 DNA 或者反转录得到的 cDNA 为模板，经过高保真 PCR 实验扩增得到相关目的片段。质粒载体确定由实验需求来确定所用的模板质粒。重组质粒载体构建可以经过酶切酶连、无缝克隆、Gateway 克隆等方式将目的片段连接到目标载体上，或者对载体上的一些元件进行改造。改造好的质粒转入大肠杆菌中进行扩增及抽提。