α-互補

現在使用的許多載體都帶有一個E.coli DNA的短區段，其中含有β-半乳糖苷酶的-α肽基因（lacZ’）的調控序列和頭146個氨基酸的編碼信息。這個編碼區中插入了一個MCS，它並不破壞讀框，但是可使少數幾個氨基酸插入到β-半乳糖苷酶的氨基端而不影響功能，這種載體適用於編碼β-半乳糖苷酶C端部分序列的宿主細胞，雖然宿主和質粒編碼的片段各自都沒有酶活性，但它們可融為一體，形成具有酶活性的蛋白，從而實現互補。

(Alpha complementation) ：噬菌體載體的基因間隔區插入E.coli的一段調節基因及lac Z的N端146個氨基酸殘基編碼基因，其編碼產物為 β－半乳糖苷酶的α片段。突變型lac - E.coli 可表達該酶的ω片段（酶的C-端）。單獨存在的α及ω片段均無β半乳糖苷酶活性，只有宿主細胞與克隆載體同時共表達兩片段時，宿主細胞內才有β半乳糖苷酶活性，使特異性作用物變為藍色化合物，這就是所謂的 α-互補。

α-互補（α-complementation）

α-互補是指 lacZ 基因上缺失近操縱基因區段的突變體與帶有完整的近操縱基因區段的 β-半乳糖苷酶（β -galactosidase ，由 1024 個氨基酸組成）陰性的突變體之間實現互補。α-互補是基於在兩個不同的缺陷 β-半乳糖苷酶之間可實現功能互補而建立的。大腸桿菌的乳糖 lac 操縱子中的 lacZ 基因編碼 β-半乳糖苷酶，如果 lacZ 基因發生突變，則不能合成有活性的 β-半乳糖苷酶。例如， lacZ△M15 基因是缺失了編碼 β-半乳糖苷酶中第 11-41 個氨基酸的 lacZ 基因，無酶學活性。對於只編碼 N-端 140 個氨基酸的 lacZ 基因（稱為 lacZ'） ，其產物也沒有酶學活性。但這兩個無酶學活性的產物混合在一起時，可恢復 β-半乳糖苷酶的活性，實現基因內互補。

在 lacZ' 編碼區上游插入一小段 DNA 片段（如 51 個鹼基對的多克隆位點），不影響 β-半乳糖苷酶的功能內互補。但是，若在該 DNA 小片段中再插入一個片段，將幾乎不可避免地導致產生無α-互補能力的 β-半乳糖苷酶片段。利用這一互補性質，可用於篩選在載體上插入了外源片段的重組質粒。在相應的載體系統中，lacZ△M15 放在 F 質粒上, 隨宿主傳代； lacZ' 放在載體上, 作為篩選標記。相應的受體菌有 JM 系列、 TG1 和 XL1-Blue ，前二者均帶有 D （lac - proAB）F'[ proAB + lacIq lacZD M15] 基因型。其中 lacI 為 lac 阻抑物的編碼基因，lacIq 突變使阻抑物產量增加，防止 lacZ 基因滲漏表達。

lacZ 基因是乳糖 lac 操縱子中編碼 β-半乳糖苷酶的基因，乳糖及其衍生物可誘導其表達。乳糖既是 lac 操縱子的誘導物，也是作用的底物。異丙基-β-D- 硫代半乳糖苷（IPTG）是乳糖的衍生物，可作為 lac 操縱子的誘導物，但不能作為反應的底物； 5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷（X-gal）可作為 lac 操縱子的底物，但不能作為誘導物。底物 X-gal 還可充作生色劑，被 β-半乳糖苷酶分解后可產生蘭色產物，可使菌落或噬菌斑呈蘭色。