质粒细胞生长实验观察-质粒的结构观察电子显微镜
质粒的结构不稳定性
除了分离不稳定性的问题之外，一些细胞保留有质粒，但却改变了
质粒的结构，以降低质粒对细胞的毒害作用(结构不稳定性)。例如，质
粒可能同时编码抗生素抗性和一种异源蛋白质。异源蛋白质的合成将细
胞用于生长的资源导向对细胞无用的终产物。但是，如果研究者向培养
基中添加抗生素，细胞将从保留的编码抗生素抗性的基因获益。通常突
变将导致产生一些发生变化的质粒，它们仍然保留编码所需功能的能力
(例如抗生素抗性)，但不再合成异源蛋白质。在另一些情况下，细胞重
组系统将抗生素抗性基因整合到染色体上。含有结构发生变化的质粒的
细胞比含有初始质粒的细胞生长得更快。含有突变质粒的细胞逐渐占据
了群体优势，经历这种的变化的培养物就发生结构不稳定性。
宿主细胞突变
宿主细胞也可能发生突变，使作为一种给定产品的生产系统的宿主
变得毫无用途。这些突变经常改变细胞的调节并导致目标蛋白的合成减
少。例如，如果控制异源蛋白质表达的启动子需要利用宿主细胞的一种
因子(例如一种阻遏物)，这样对宿主细胞因子的修饰将极大地调节由质
粒编码的目标蛋白的表达水平。lac启动子
能通过添加化学物进行诱导；对于lac启动子，可以使用乳糖或乳糖的
结构类似物来诱导。经常用这种启动子进行质粒构建，来控制质粒编码
蛋白质的合成。如果从这个启动子诱导质粒编码蛋白质的合成会导致细
胞生长速率降低，则一种使lac渗透酶失活的突变将阻止突变细胞中蛋
白质合成的诱导。lac渗透酶蛋白对诱导物的快速吸收是必需的。这样
，突变细胞将比目标菌株生长得更快。另外，在阻遏物上发生突变的宿
主细胞也不可能发生诱导，因为它不能识别诱导物。
这一类遗传不稳定性的关键特点是宿主细胞突变使突变株具有生长
优势，因此突变细胞较终将在培养物中占优势。在这种情况下突变细胞
含有未发生变化的质粒，但是只能生产很少的由质粒编码的目标蛋白。
