实验中常用的工具酶集合

2018.11.05 17:00
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工具酶是在基因工程的重组 DNA 过程中,所需要用到的酶的统称。基因工程是指在人工可以控制条件下,将基因剪切或重新组合,再导入另一生物体内,使这些基因在其中表达并遗传下去的一门技术。 核心是对基因进行人工切割、连接和重新组合,构建重组 DNA 。

实验中常用的工具酶.png

  1、 I 型限制性内切酶

  同时兼有切割 DNA 的功能和修饰酶的修饰功能。在酶的识别位点上,若 DNA 两条链菌没有发生甲基化,则行使内切酶的功能,对 DNA 进行切割,同时转变成 ATP 酶。若 DNA 双链中有一条链已发生甲基化,则此类酶显示修饰酶的作用,对另一条 DNA 进行甲基化修饰,然后在行切割功能。 (实际上,有内切酶、修饰酶、 ATP 酶及解旋酶四种功能)

  I 型限制性内切酶在 DNA 链上的识别位点和切割位点不一致,也不固定。没有时间应用价值。

  DNA 甲基化: DNA 化学修饰的一种形式,能在不改变 DNA 序列的前提下, 改变遗传表现(外遗传机制)。 多发生于 CpG 二核苷序列上(在甲基转移酶的催化下, DNA 的 CG 两个核苷酸中的胞嘧啶被选择性添加甲基,形成 5-甲基胞嘧啶)。 甲基化位点可随 DNA 的复制而遗传( DNA 复制后,甲基化酶可将新和成的未甲基化的位点进行甲基化)。 DNA 甲基化可引起基因组中相应区域染色质结构变化,使 DNA 失去限制性内切酶的切割位点,以及 DNA 酶的敏感位点,使染色质高度螺旋化,凝缩成团,失去转录活性。

  2、 II 型限制性内切酶

  也具有限制 -修饰系统,但由限制酶和修饰酶这两种不同的酶共同来执行这一系统的功能。 即 II 型限制性内切酶有在识别位点的切割功能, 而不具备甲基化修饰活性,修饰作用由相应的修饰酶完成。 两种酶识别同一 DNA 特定序列, 却发挥不同作用。

  能识别双链 DNA 的特异顺序,并在该顺序内的固定位置上进行切割,产生特异的 DNA 片段。

  II 型限制性内切酶的识别位点和切割位点是专一和固定的, 对相同的基因片段的切割,总是得到同样核苷酸顺序的小 DNA 片段。这些切割后的不同大小的DNA 片段,可以与统一内切酶切割后的来源不同的其他 DNA 片段实行连接, 而构建重组 DNA 。

  II 型限制性内切酶识别的专一核苷酸顺序,最常见的是 4~6 个碱基对。

  II 型限制性内切酶的识别顺序是一个回文对称顺序(反转重复顺序),具有180°的旋转对称性。 识别顺序有一个中心对称轴, 从这个轴朝两个方面读序都是相同的。

  3、 III 型限制性内切酶

  具有内切酶和甲基化修饰酶作用。具有专一的识别顺序, 其切割位点在识别顺序旁边的几个核苷酸对的固定位置上。(可识别短的不对称序列,切割位点与识别序列约距 24~26bp)

  4、同工酶( Boschizomer)

  来源不同的两种 II 型内切酶, 它们识别核苷酸顺序及切割位点都相同, 差别只在于当识别核苷酸序列中有甲基化的核苷酸时, 一种内切酶可以切割,而另一种不能。

  如: Hpa II 和 Msp I 识别顺序都是 5’··CCGG ··3’,若其中有 5-甲基胞嘧啶,则只有Msp 酶可切割( GGmCC)。

  5、Subset酶

  识别顺序及切割位点相互有关的酶,互称 Subset酶。

  如: Sam I 酶所识别的 6 个核苷酸顺序中含有 Hpa II 酶识别的 4 个核苷酸顺序。所以这两个酶可以相互代替使用,它们所切割的 DNA 片段可以相互连接。

  6、可变酶(特殊的)

  识别核苷酸顺序一般都大于 6 个,但其中一个或几个核苷酸时可以变化的。

  7、远距离切割酶

  识别核苷酸顺序的位置与切割的位点不一致,一般切割位点与 指标核苷酸顺序的位置之间有 10 个左右核苷酸的距离。 与 I 型内切酶相似, 不过 I 型内切酶识别位点与切割位点的距离更远一些。

  8、甲基化酶(不属于内切酶)

  使识别顺序中的某个核苷酸发生甲基化, 保护 DNA 不被限制性内切酶切开。

  M 5C( 5-甲基胞嘧啶)大多数以 M 5CpG 的形式存在,即 CpG 岛中的 C 最容易是甲基化的底物, 而甲基化又与受之调控的基因的表达程度有关。 因此, 研究CpG 岛的甲基化是研究基因调控的一个重要方向。

  当甲基化酶和限制性内切酶共同使用时, 常常可以使有多个识别位点的内切酶只对其中一个识别位点有切割效果,其他位点因被甲基化酶修饰而不能被切割。

  9、DNA 聚合酶( DNA polymerase )

  将一个脱氧三磷酸核苷酸加到引物( primer )的 3’-OH 上,再释放出一个焦磷酸分子( ppi )。

  聚合酶 I、II 主要参与 DNA 修复, III 主要参与 DNA 复制。三种都有沿模板按 5’→3’方向合成互补 DNA 链的活性和按 3’→5’向的外切酶活性。聚合酶 I 还有5’→3’向的外切酶活性。


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