实验目的
(1) 了解质粒的特性及其在分子生物学研究中的作用
(2) 掌握质粒DNA分离、纯化的原理
(3) 学习碱裂解法和煮沸法分离质粒DNA的方法
实验原理
质粒（Plasmid）是一种双链的共价闭环状的DNA分子它是染色体外能够稳定遗传的因子。质粒具有复制和控制机构，能够在细胞质中独立自主的进行自身复制，并使子代细胞保持它们恒定的拷贝数。从细胞生存来看，没有质粒存在，基本上不妨碍细胞的存活，因此质粒是寄生型的自主复制子。根据质粒的这种特性，通常采用DNA体外重组技术和微生物转化等基因工程的技术和方法，使重组到质粒的某种基因（如干扰素基因）带进受体细胞（如具有一定特性的大肠杆菌细胞等）表达它的遗传性质，改变或修饰寄主细胞原有的代谢产物，或产生新的物质（如干扰素）。目前，质粒已广泛的用作基因工程中的DNA分子无性繁殖的运载体，同时它也是研究DNA结构与功能的较好模型。
遗传工程使用的质粒一般来自细菌，现在发现不仅原核生物，而且真核生物如酵母、天蓝色链霉菌等也存在质粒。在细菌细胞中，质粒DNA通常为染色体DNA的2％左右，但是细菌质粒DNA的含量与其复制类型有关。质粒在细胞内复制，一般分为两种类型：严密控制复制型和松弛控制复制型。严密控制复制型的质粒只在细胞周期的一定阶段进行复制，染色体不复制时，质粒也不复制。每个细胞中只含一个或几个质粒分子，通常大的质粒如F因子等拷贝数少，复制受到严格控制。松弛控制型复制型的质粒在整个细胞周期中随时可以复制，当染色体复制已经停止时，该质粒仍然能够继续复制。该质粒在一个细胞内有许多拷贝，一般在20个以上，例如Col E1质粒及其衍生质粒，在每个细胞内约含有20多个拷贝。在使用蛋白质合成抑制剂－氯霉素，已达到阻止染色体DNA合成而使细胞内没有蛋白质合成的情况下，由于有关复制所需要的蛋白质的缺少，染色体与严密型质粒的复制都随之停止，但松弛型质粒不受细菌这些复制蛋白的影响，如Col E1质粒或他的衍生质粒仍然继续复制12－16h，直到每个细胞中大约积累1000－2000个拷贝为止。此时质粒DNA含量甚至可达到细胞DNA总量的40－50％。
性因子（F因子）、抗药因子（R因子）和大肠杆菌素因子等都是常见的质粒。对于带有抗药基因的Col E1衍生质粒，不仅能够大量制备，又便于检出。所以，这种质粒被广泛的使用。质粒pBR322就是Col E1的衍生质粒，它带有抗氨苄青霉素和抗四环素的基因，根据该质粒的抗药性，较容易检出和鉴定。以pBR322为基础，人工构建的pBR322系列质粒以及pUC系列质粒等都是遗传工程中常用的基因运载体。
所有分离质粒DNA的方法都包括3个基本步骤：培养细菌使质粒扩增；收集和裂解细菌；分离和纯化质粒DNA。
质粒DNA分离纯化方法有多种，但其原理和步骤大同小异，本实验着重介绍两种常用的、快速、微量方法。