质粒的复制能力和复制子类型
质粒DNA复制转录的进行依赖于宿主编码的蛋白质和多种酶，但是不同的质粒在宿主内采用的酶群有很大差异，致使它们在宿主中的复制程度有很大的不同。质粒在宿主中的拷贝数是由质粒DNA复制起始位点控制的，复制子的不同可使质粒拷贝数相差很大，一些质粒可以维持高达500～700个拷贝/细胞，有些仅能维持1～2个拷贝/细胞的最低水平。通常情况下一个质粒只有一个复制起始位点，在极少数情况下或通过融合构建可产生含有两个以上的复制起始位点，但在某一宿主细胞中，只有一个复制起始位点具有复制活性。
按照质粒DNA复制性质可以把质粒分为两类：一类是严紧型质粒，当细胞染色体复制一次时，质粒也复制一次，每个细胞内只有1～2个质粒；另一类是松弛型质粒，当染色体复制停止时，该类质粒仍然能继续复制，每一个细胞内一般有20个以上质粒。
严紧型质粒中，质粒DNA的复制受宿主细胞不稳定的复制起始蛋白所控制，它的复制必须与一定的细胞生长相关联，与宿主的染色体复制同步进行，即质粒的复制在严谨的调控下进行。严紧型质粒在宿主细胞内以低拷贝存在，即使利用氯霉素抑制染色的复制和细胞的分离，也不能增加细胞的质粒拷贝数，如F质粒、pSC101质粒等属于严紧型质粒。
松弛型质粒中，质粒DNA的复制由质粒编码基因合成的蛋白质来调控，而不受宿主细胞不稳定的复制起始蛋白所控制，在细胞整个生长周期中随时可以复制，即使在细胞的生长停止期，染色体没有复制，质粒仍然能复制，即质粒的复制是在松弛的控制下进行的。松弛型质粒在细胞中以高拷贝的形式存在，每个细胞有10～200个拷贝，经过突变或药物（如氯霉素）处理可以使松弛型质粒在细胞内的拷贝数达到1 000以上，如带有pMB 1或Col E1复制子的质粒在大肠杆菌中属于松弛型质粒（表6-1）。
表6-1 几种常见质粒的复制子和拷贝数
一般相对分子质量较大的质粒属严紧型，相对分子质量较小的质粒属松弛型。质粒的复制能力有时和它们的宿主细胞有关，某些类型的质粒在大肠杆菌内的复制属严紧型，而在变形杆菌内的则属松弛型。
实验证明，在没有选择压力的情况下，两种亲缘关系密切的不同质粒不能在同一宿主细胞内稳定共存，这种现象称为质粒的不亲和性或质粒不相容性，两种质粒被称为不相容质粒。不相容质粒携带的复制子基本相似，复制系统也基本相同，在复制和分配到子细胞的过程中相互竞争，在细胞的增殖过程中，其中必然有一种会被排斥掉。
正是由于质粒的不相容性，同一个大肠杆菌细胞里一般才不会同时有两种亲缘关系密切的不同的质粒存在，即使两个质粒插入不同片段后也不能共存于同一细胞中，这保证了在基因克隆中经转化感受态细胞挑取单菌落培养后提取的质粒是均一的，而不是多种质粒的混合物。
穿梭质粒载体是人工构建的一类质粒载体。穿梭质粒载体一般具有两种不同的复制起始位点，可以在两种不同的宿主细胞中存活和复制；或者是只带有大肠杆菌的复制起始位点，但带有另一种宿主细胞的功能序列，可与该宿主细胞的染色体DNA执行整合或交换的功能。穿梭质粒的构建是因为在某些宿主细胞进行载体的分离和操作很困难，当载体带有大肠杆菌的复制起始位点后，就可以在大肠杆菌中重组，然后再导入需要的宿主细胞，这样利于进行载体的分子生物学操作和大量制备，因此大肠杆菌也被称为其他宿主基因工程的生产车间，是穿梭质粒载体的基础。常见的穿梭质粒载体有：大肠杆菌—枯草芽孢杆菌穿梭质粒载体、大肠杆菌—酵母穿梭质粒载体、大肠杆菌—动物细胞穿梭质粒载体等。
自杀质粒或自杀噬菌体是指能在一种宿主内复制，但在另一宿主中却不能复制的质粒或噬菌体。自杀质粒通常为R质粒的衍生质粒，具有宿主范围广的特点，并具有接合转移基因。它的复制需要一种特殊的蛋白，大多数细菌不产生这种蛋白质，因此，当进入寄主细胞时，要么不能复制，被消除；要么被整合到染色体上，和染色体一起复制。自杀质粒应具备以下条件：在受体菌中不能复制；必须带有一个整合到染色体上以后可供选择的抗性标记；带有易于克隆的多克隆位点。
利用自杀质粒不能在宿主细胞内复制的特点，可以将基因缺失的DNA片段连接到自杀质粒上，然后利用缺失基因两端的同源片段定位整合到宿主染色体上，以获得精确基因缺失的突变菌株。多数情况下，利用自杀质粒可随意缺失大多数基因的任一部分序列，来获得基因缺失工程菌，但关键在于选择到适当的自杀质粒。