质粒利用宿主细胞的复制机制进行复制。正如我们之前所描述的起源的复制之后，DNA复制开始于ORI，可能与宿主细胞的染色体DNA复制同步，也可能独立于宿主细胞周期。
质粒被称为处于不稳定状态严格的控制当它们依赖于宿主细胞合成的起始蛋白的存在以开始自身的复制时，它们的复制能力。一般来说，这些类型的质粒往往较低拷贝数．相反地，能独立于宿主起始蛋白而启动DNA复制的质粒被称为负质粒放松控制，因为它们只需要宿主的复制机制来延长和终止。这些类型的质粒往往是高拷贝数。
在这里，我们将考虑在细菌严格对照中进行质粒的复制机制，例如pSC101. 这些类型的质粒与细菌染色体具有启动复制所需的相同宿主蛋白质。对细菌中的染色体复制进行仔细调节，以确保它在给定细胞生命中的适当时间发生（即细胞必须有足够的营养物质来完成整个复制过程）。由于细菌中DNA复制的主要控制点是起始，因此开始复制所需的一系列步骤是一个仔细控制的过程，平衡正调控因子和负调控因子。起始起始于ORI——DNA的一个区域，起始蛋白质可以在该区域结合并开始解开和分离DNA链，暴露未配对的核苷酸，并允许参与DNA合成的其他被招募的蛋白质形成稳定的DNA-蛋白质复合物，从而继续该过程。
细菌中的DNA复制与调控
在查看示例质粒之前，让我们先看看如何大肠杆菌细菌通常复制他们的染色体DNA大肠杆菌长度约为460万个碱基对，包含一个复制源(oriC）.ORI中存在三个富含A-T的重复序列，有利于起始蛋白结合时DNA链的分离，DnaA，在特定位置(DnaA盒)。ORI的其他区域允许调节蛋白结合，形成DNA-蛋白质复合物，并招募解旋酶，解旋酶可以解开和打破DNA链之间的氢键。Two复制叉由螺旋酶作用产生，并向相反方向远离ORI。DNA聚合酶完成每个复制叉的形成并合成新的DNA链。染色体DNA中的终止序列确保，一旦复制叉到达染色体的另一端，解旋酶就会从DNA中释放出来，结束复制。
DNA复制大肠杆菌是主要通过DNAA调节。由于对启动复制的DNAA结合到ORI，因此细胞能够通过可用DNAA的量控制复制。在复制循环之后，可以在复制循环之后，降低可用DNAA与可用结合位点的数量的比率降低，使得平均DNAA水平在另一个循环开始之前需要增加。DNAA也负面调节自己的表达，使高水平的DNAA充当反馈机制，以减少进一步转录。复制也可以通过活性和无活性DNAA水平之间的平衡来调节。在与ori结合时启动复制所需的DNAA的活性形式是受ATP的结合，并且更可能存在于具有过量ATP的主动生长细胞中。
复制也受DNA甲基化状态的调节：在启动之前，两条DNA链都必须甲基化。新合成的DNA主要由甲基化坝（DNA腺嘌呤甲基转移酶）可能开始在通过DNA聚合酶的短段后不久开始甲基化新合成的女儿链。这大肠杆菌Origin包含11个甲基化位点;复制后，有一个不应期，在此期间子链在这些位点未甲基化，只有当子链甲基化后复制才能再次开始。
这些监管机制大肠杆菌允许受控复制染色体，平衡人口增长复制的必要性，具有可持续性和整体健康和人口的健康。
质粒DNA的复制与调控
对于严格控制的质粒，复制与细菌宿主的细胞周期紧密耦合，以保持稳定的质粒浓度。如果质粒的复制速度太慢，它最终会丢失;然而，高复制率也是不可取的，因为它对宿主是一种负担，会减缓细胞生长，在极端情况下，会导致细胞死亡。类似于大肠杆菌，调控主要是通过控制复制的启动来实现的。一旦达到给定质粒的平均拷贝数，负反馈电路就会减少质粒的复制以平衡质粒总数。
pSC101是一个低拷贝数的质粒，它的复制是从类似oriC in的单一复制起点开始的大肠杆菌并且需要相同的DnaA蛋白来启动复制大肠杆菌蛋白质整合主因子(IHF)及雷帕，一种由pSC101自身编码的蛋白质，完成pSC101复制子的三个遗传成分。如上图所示，IHF结合到pSC101 ORI富含a-T区域的靶序列，以弯曲DNA并促进DnaA的结合。RepA结合到位于ORI和a附近的称为ITERON的直接重复序列lso直接与DnaA相互作用。这两种机制都稳定了DnaA的结合，并导致DNA链之间氢键的断裂，以促进起始质粒复制。IHF和RepA DNA DnaA复合物作用形成的起始复合物负载螺旋酶复制分叉在原点的两端。解旋酶开始从这些复制叉中解开DNA，然后DNA聚合酶合成新的女儿线。类似于大肠杆菌，复制在质粒中存在的终止序列处结束，此时来自两个复制叉的复制复合物彼此相遇。
由于pSC101的复制依赖于宿主编码的蛋白，如IHF和DnaA，因此可以通过这些蛋白的浓度间接调控质粒的复制。类似的负反馈循环涉及质粒编码的RepA蛋白允许pSC101的复制数量控制，因为RepA不仅与iterons结合启动复制，而且在更高浓度时，RepA与RepA启动子中的反向重复序列结合，从而减少其自身的表达，从而减少pSC101的整体复制。这种通过RepA的双重功能调控质粒复制的机制对宿主是一种有效的系统，因为迭代子与质粒拷贝数成正比，不需要额外的宿主成分。
严格控制复制的质粒可能在起始所需的特定蛋白质或序列或用于调节其复制的机制上有所不同，但它们的复制数量总是受到宿主起始蛋白的使用的限制。这些质粒经过巧妙的进化，通过平衡它们的拷贝数和补偿附加在宿主上的代谢成本(通常是有益的)来确保它们的繁殖抗生素耐药性）.
参考
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