细菌质粒是独立于细菌染色体的自主复制的环状双链DNA分子，只有酵母的杀伤质粒(killerplasmid)已知是RNA分子。环形双链DNA分子有三种构型。第一种是共价闭合环状DNA(covalently close circular DNA，ccc DNA)，它的两条链都保持完整的环状结构，通常呈超螺旋构型。第二种是开环DNA(open circularDNA，oc DNA)，它的双链中的一条保持完整的环状结构，另一条单链上有一到几个切口。第三种是线状DNA，这种质粒的双链断裂呈线状。这三种构型的同一种质粒在琼脂糖凝胶中电泳时，出现不同的迁移速率，走得最快的是超螺旋构型，其次是线性构型，最慢的是开环构型。

细菌细胞中质粒的数目有很大差异。多的每个细胞里可以达几十乃至几百份拷贝，少的则只有一到几份拷贝。高拷贝数的质粒称为松弛型质粒(relaxed plasmid)，独立于细菌细胞而自主复制；低拷贝数的质粒一般是严紧型质粒(stringent plasmid)，它们的复制随细菌染色体的复制同步进行。

实验证明，同一个大肠杆菌细胞里一般不会同时有两种不同的质粒，这是质粒不相容性(plasmid incompatibility)。在细菌细胞增殖过程中，其中必有一种会被逐渐排斥。这样的两种质粒被称为不相容质粒。带有外源DNA的质粒载体转化到大肠杆菌细胞以后，会产生一系列生理效应，影响自身的稳定性。特别是表达型的质粒载体，外源基因的表达会使宿主细胞的生长速率下降，以及质粒载体的丢失等。这种质粒的不稳定性包括分离不稳定性(segregational instability)和结构不稳定性(structural instability)，前者指细菌细胞分裂过程中，有一个子细胞没有得到质粒拷贝，最终使质粒丢失的细胞成为优势群体；后者主要是指由于转座和重组，使质粒DNA重排或缺失。

影响质粒载体稳定性的主要因素有：

①宿主细胞代谢负荷增加 质粒载体可使宿主细胞的代谢负荷加重，有的能延长其世代时间15％左右。质粒载体的大小同宿主细胞生长延缓的程度呈正相关，这可能是由于质粒载体相对分子质量大，则对宿主细胞DNA复制的负荷更大的缘故。同样，宿主细胞如维持质粒载体中外源基因的表达活性，势必在DNA转录和蛋白质翻译上承受更多的额外负担。

②细胞中所含质粒载体的拷贝数 细胞中所含质粒载体的拷贝数各不相同，也是影响质粒丢失的一个因素。拷贝数差别不大时，质粒载体相对地稳定；拷贝数相差悬殊，则很容易造成一些细胞丢失质粒，并逐渐发展为优势群体。

③宿主细胞DNA重组系统的作用 质粒载体之间发生重组会形成二聚体、三聚体，甚至四聚体等所谓的质粒寡聚体(plasmid oligomer)，其稳定性比单体差。此外，质粒载体中外源DNA片段的大小同质粒寡聚化的程度也密切相关。