質粒細胞生長實驗觀察-質粒的結構觀察電子顯微鏡
質粒的結構不穩定性
除了分離不穩定性的問題之外，一些細胞保留有質粒，但卻改變了
質粒的結構，以降低質粒對細胞的毒害作用(結構不穩定性)。例如，質
�？赡芡瑫r編碼抗生素抗性和一種異源蛋白質。異源蛋白質的合成將細
胞用于生長的資源導向對細胞無用的終產物。但是，如果研究者向培養
基中添加抗生素，細胞將從保留的編碼抗生素抗性的基因獲益。通常突
變將導致產生一些發生變化的質粒，它們仍然保留編碼所需功能的能力
(例如抗生素抗性)，但不再合成異源蛋白質。在另一些情況下，細胞重
組系統將抗生素抗性基因整合到染色體上。含有結構發生變化的質粒的
細胞比含有初始質粒的細胞生長得更快。含有突變質粒的細胞逐漸占據
了群體優勢，經歷這種的變化的培養物就發生結構不穩定性。
宿主細胞突變
宿主細胞也可能發生突變，使作為一種給定產品的生產系統的宿主
變得毫無用途。這些突變經常改變細胞的調節并導致目標蛋白的合成減
少。例如，如果控制異源蛋白質表達的啟動子需要利用宿主細胞的一種
因子(例如一種阻遏物)，這樣對宿主細胞因子的修飾將極大地調節由質
粒編碼的目標蛋白的表達水平。lac啟動子
能通過添加化學物進行誘導；對于lac啟動子，可以使用乳糖或乳糖的
結構類似物來誘導。經常用這種啟動子進行質粒構建，來控制質粒編碼
蛋白質的合成。如果從這個啟動子誘導質粒編碼蛋白質的合成會導致細
胞生長速率降低，則一種使lac滲透酶失活的突變將阻止突變細胞中蛋
白質合成的誘導。lac滲透酶蛋白對誘導物的快速吸收是必需的。這樣
，突變細胞將比目標菌株生長得更快。另外，在阻遏物上發生突變的宿
主細胞也不可能發生誘導，因為它不能識別誘導物。
這一類遺傳不穩定性的關鍵特點是宿主細胞突變使突變株具有生長
優勢，因此突變細胞較終將在培養物中占優勢。在這種情況下突變細胞
含有未發生變化的質粒，但是只能生產很少的由質粒編碼的目標蛋白。
