Dalam banyak bakteri yang berbeda, potongan kecil DNA melingkar dapat ditemukan di sitoplasma. Lingkaran DNA ini dikenal sebagai plasmid, dan mereka terpisah dari DNA kromosom, atau DNA yang membawa gen untuk sel bakteri. Beberapa salinan plasmid sering hadir pada satu waktu dalam sel bakteri. Plasmid memainkan peran yang sangat penting dalam rekayasa genetika, khususnya dalam kloning gen.
Ketika gen dikloning, prosesnya biasanya terjadi di dalam bakteri. Untuk mendapatkan gen yang akan diklon ke bakteri, diperlukan vektor. Plasmid adalah apa yang digunakan sebagai vektor, karena dapat berpindah dengan mudah dari satu sel ke sel lainnya.
Ada sejumlah langkah yang terlibat dalam kloning gen sebelum memasukkan plasmid ke dalam sel inang. Pertama, gen yang akan disalin harus diisolasi, demikian pula plasmid yang akan digunakan sebagai vektor. Setelah ini dilakukan, gen harus dimasukkan ke dalam DNA plasmid. Plasmid tersebut kemudian dimasukkan ke dalam sel inang bakteri untuk replikasi.
Untuk mengisolasi plasmid dari sel bakteri, sel harus terlebih dahulu diperlakukan dengan enzim untuk memecah dinding sel bakteri. DNA kromosom yang lebih besar dipisahkan dari plasmid yang lebih kecil menggunakan centrifuge. DNA plasmid yang diisolasi sekarang siap untuk memasukkan gen ke dalamnya.
Plasmid terdiri dari lingkaran beruntai ganda DNA. Untuk menyisipkan gen yang diinginkan, DNA plasmid dipotong dengan enzim restriksi. Enzim ini hanya memotong DNA pada urutan nukleotida yang sangat spesifik. Setelah DNA plasmid dipotong, sekuens penghubung ditambahkan ke ujung longgar yang berkorelasi dengan ujung gen yang akan disisipkan. Ini memastikan bahwa gen tersebut cocok dengan tepat ke dalam plasmid.
Setelah gen dimasukkan ke dalam plasmid, gen tersebut sekarang siap untuk dimasukkan ke dalam bakteri hidup. Bakteri mereplikasi plasmid mereka sehingga satu sel dapat berisi banyak salinan. Ada bisa sampai 200 salinan dari satu plasmid dalam satu bakteri. Jika plasmid dimasukkan ke dalam banyak sel bakteri, banyak salinan gen dapat diproduksi dengan relatif cepat, terutama karena sel bakteri bereplikasi setiap 20 menit.
Ini adalah proses yang digunakan untuk membuat insulin manusia. Pengkodean gen untuk insulin diisolasi dan dimasukkan ke dalam plasmid. Semua plasmid yang mengandung gen insulin kemudian dimasukkan ke dalam bakteri, di mana mereka direplikasi. Bakteri kemudian terus menggandakan diri, sehingga jutaan sel yang mengandung gen insulin dapat dibuat dalam waktu yang sangat singkat. Gen kloning ini sekarang menyediakan sumber yang dapat diandalkan untuk insulin manusia.