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第二章 基因工程的酶学基础. 第一节 限制性内切酶 第二节 DNA 连接酶 第三节 DNA 聚合酶和反转录酶 第四节 DNA 修饰酶 第五节 外切核酸酶 第六节 单链内切核酸酶 第七节 RNA 酶. 基本概念及其生物功能. 核酸酶: 通过切割相邻的两个核苷酸残基之间的磷酸二酯键,从而导致核酸分子多核酸链发生水解断裂的蛋白酶。. 根据作用的核酸底物不同 :. 特异水解断裂 RNA 分子, 核糖核酸酶( RNase ) 特异水解断裂 DNA 分子, 脱氧核糖核酸酶( DNase ) 非专一性酶,底物或者为 DNA 或者为 RNA. - PowerPoint PPT Presentation
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第二章 基因工程的酶学基础
第一节 限制性内切酶第二节 DNA 连接酶第三节 DNA 聚合酶和反转录酶第四节 DNA 修饰酶第五节 外切核酸酶第六节 单链内切核酸酶第七节 RNA 酶
核酸酶:通过切割相邻的两个核苷酸残基之间的磷酸二酯键,从而导致核酸分子多核酸链发生水解断裂的蛋白酶。
基本概念及其生物功能
特异水解断裂 RNA 分子,核糖核酸酶( RNase )特异水解断裂 DNA 分子,脱氧核糖核酸酶( DNase )非专一性酶,底物或者为 DNA 或者为 RNA
从核酸分子末端逐个降解核苷酸,叫外切核酸酶从核酸分子内部切割磷酸二酯键使之断裂形成小片段,叫内切核酸酶
• 按水解断裂核酸分子的方式 :
• 根据作用的核酸底物不同 :
基因工程的操作,是在分子水平上的操作,是依赖一些酶 ( 如限制性核酸内切酶,连接酶, DNA 聚合酶等 ) 作为工具对基因进行人工切割,拼接和扩增等操作。所以把这些酶称之为“工具酶”。
工具酶
1 、限制 - 修饰系统
2 、限制性核酸内切酶的命名和类型
3 、 II 型限制性核酸内切酶的基本特性
4 、影响限制性内切酶活性的因素
5 、限制性内切酶对 DNA 的消化作用
第一节 限制性核酸内切酶
限制性内切核酸酶 (Restriction
endonuclease) 是一类能够识别双链DNA 分子中的某种特定核苷酸序列 (4-
8bp) ,并由此处切割 DNA 双链的核酸内切酶。
限制性核酸内切酶概念
2. 性质 内切酶
主要来源于原核生物
即在核酸分子链的内部制造切口的酶。形成 5 ’-P和 3 ’-OH 末端
自我保护作用3. 功能细菌的限制和修饰系统( R/M 体系)
1. 来源
任何一种生物体都存在防御外界物质进入的机制
大肠杆菌B
大肠杆菌K
phage λ (B)
EOP=10-4 (限制作用)
EOP=10-4 (限制作用)
EOP=1 (修饰作用)修饰的 phage λ
(K)
人们发现侵染大肠杆菌的噬菌体都存在着一些功能性障碍。即所谓的寄主控制的限制与修饰现象简称( R/M 体系)。 细菌的 R/M 体系类似于免疫系统,能辨别自身的 DNA 与外来的 DNA ,并能使后者降解掉。
寄主的限制与修饰现象E.O.P 成斑率
efficiency of plating
EOP=1
限制性内切酶将侵入细菌体内的外源 DNA 进行分解,切成小片断。
( 1 )限制( Restriction )
限制作用 : 实际就是限制性内切酶降解外源DNA ,维护宿主遗传稳定的保护机制。
细菌自身的 DNA 碱基被甲基化酶甲基化修饰所保护,不能被自身的限制性内切酶识别切割。
( 2 )修饰(Modification )
① Dam 甲基化酶 (DNA Adenine
Methylase)GATC 腺嘌呤 N6 位置引入甲基
② Dcm 甲基化酶 (DNA cytosine
Methylase)CCAGG或 CCTGG 序列在第二个 C上 C5 位置上引入甲基
修饰作用 : 宿主细胞通过甲基化作用达到识别自身遗传物质和外来遗传物质的目的。
( 3 )限制与修饰系统相关的三个基因
① hsd R: 编码限制性内切酶
② hsd M: 编码限制性甲基化酶
③ hsd S: 编码限制性内切酶和甲基化酶的协同表达
这类酶能识别 DNA 分子上的特定位点,并将双链 DNA 切断
这类酶使 DNA 分子特定位点上的碱基甲基化,即起修饰 DNA 的作用。
作用是协同上述两种酶识别特殊的作用位点。
2. 入噬菌体长期生长在大肠杆菌宿主细胞 K 株, B株 中,
1 )宿主细胞甲基化酶,将染色体 DNA 和噬菌体DNA 特异性保护 .
2 ) 封 闭 自 身 所 产 生 的 核 酸 内 切 酶 的 识 别 位点 ------ (修饰)
1. 大肠杆菌宿主细胞 K 株, B 株 ,有各自的限制和修饰系统。
限制和修饰作用的分子机制
3. 外来 DNA 入侵时,遭到宿主限制性内切酶的特异降解 ------ (限制)
4. 由于降解不完全,外来少数DNA 分子在宿主细胞中繁殖过程中被宿主细胞的甲基化酶修饰,虽然是外来却不被降解。
5 .接受了新宿主菌甲基化修饰的同时,丧失了原宿主菌修饰的标记,丧失在原宿主细胞中的存活能力。
基因工程中,应采用缺少限制作用的菌株作为受体。
1 、限制 - 修饰系统
2 、限制性核酸内切酶的命名和类型
3 、 II 型限制性核酸内切酶的基本特性
4 、影响限制性内切酶活性的因素
5 、限制性内切酶对 DNA 的消化作用
第一节 限制性核酸内切酶
1973年H.O Smith和D. Nathans提议的命名系统,命名原则如下:
限制性内切酶的命名
1.用属名的第一个字母和种名的头两个字母组成 3个字母的略语表示寄主菌的物种名,组成酶的基本名称。
大肠杆菌( Escherichia coli )用 Eco 表示;流感嗜血菌( Haemophilus influenzae )用 Hin 表示
2. 如果酶存在于一种特殊的菌株中,则将该菌株名的第一个字母加在基本名称后,若酶的编码基因位于噬菌体(病毒)或质粒上,则用一个大写字母表示此染色体外遗传成分。
如 Hind Ⅱ: d 菌株
EcoR I :抗药性 R 质粒
3. 如果一种特殊的菌株内有几种不同的限制与修复系统,用罗马字母表示该菌株中发现某种酶的先后次序。 如Hind Ⅱ: d 菌株中发现的第二个酶4. 所有的限制酶,除以上名称外还要冠以系统名称。限制性内切酶的系统命名为 R ,甲基化酶为M 。
如 R.Hind ⅢⅢ表示限制性内切酶表示限制性内切酶
MM..HinHind Ⅲ d Ⅲ 表示相应的甲基化酶表示相应的甲基化酶
实际应用中,实际应用中, RR 常被省略。常被省略。
EcoR I
Escherichia
属名
Coli
种名
Ry13
株系 编号
若种名头 2 个字母相同则其中一个可用种名的第一和第三个字母。
目前鉴定出四种不同类型的限制性内切酶。据限制性核酸内切酶的识别切割特性、催化条件及是否具有修饰酶活性,可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型。
限制性内切酶的类型
二、限制性内切酶的类型 据限制性核酸内切酶的识别切割特性、催化条件及是否具有修
饰酶活性,可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型。
主要特性 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
限制修饰
蛋白结构
辅助因子
识别序列
切割位点
双功能(具甲基化)
异源三聚体
ATP Mg2+ SAM
距识别序列 1kb 处
随机性切割
单一功能
同源二聚体
Mg2+
4-6bp 回文序列
识别序列内或附近特异切割
双功能(具甲基化)
异源二聚体
ATP Mg2+
距识别序列下游24-26bp 处
随机性切割
基因工程中使用
注: SAM 为 S -腺苷甲硫氨酸
首先由M.Meselson和 R.Yuan在 1968年从大肠杆菌 B 株和 K 株分离的。
( 1 )识别位点序列
EcoB: TGA(N)8TGCT
EcoK: AAC(N)6GTGC
Ⅰ型限制性内切酶的基本特性
如 EcoB 和 EcoK 。
未甲基化修饰的特异序列。
N:表示任何一种核苷酸
需 ATP、Mg2+和 SAM( S- 腺苷甲硫氨酸)
( 3 )辅助因子
在距离特异性识别位点约 1000—1500 bp处随机切开一条单链,不产生特异片断,应用不大
Recognize site cut
1-1.5kb
( 2 )切割位点
首先由H.O. Smith和 K.W. Wilcox在1970年从流感嗜血菌中分离出来。
分离的第一个酶是 Hind Ⅱ
未甲基化修饰的双链 DNA 上的特殊靶序列(多数
是回文序列),与 DNA 的来源无关。
A B C C’ B’ A’
A’ B’ C’ C B A A’ B’ N’ B A
A B N B’ A’ 或
Ⅱ型限制性内切酶的基本特性
( 1 )识别位点序列
识别位点处。 切开双链 DNA 。形成粘性末端( sticky
end )或平齐末端( blunt end )。如:
EcoR I 5’-GAATTC-3’
3’-CTTAAG-5’
Pst I 5’-CTGCAG-3’
3’-GACGTC-5’
产生粘性末端
EcoR V 5’-GATATC-3’
3’-CTATAG-5’
产生平齐末端
( 2 )切割位点
A A G C T T
T T C G A A
A A G C T T
T T C G A A
A B C D
DNA
DNA
HindⅢ
HindⅢ切割位点
核酸内切酶 HindⅢ 对双链 DNA 分子的切割作用
在完全肯定的位点切割 DNA( 识别位点下游 24-26bp) ,但不是对称的回文顺序,且在识别序列旁边一定数目核苷酸的位置切割。
反应需要 ATP、 Mg2+和 SAM( S- 腺苷蛋氨酸)。
EcoP1: AGACC
EcoP15: CAGCAG
在基因工程操作中用途不大。
Ⅲ型限制性内切酶的基本特性
IV 型限制性内切酶
新鉴定出来的一类限制酶。只切割碱基已被甲基化、羟甲基化、葡糖-羟甲基化的DNA 序列。
除 EcoKMcrBC 外,识别序列尚未确定,目前尚无应用。
核酸限制性内切酶的类型及主要特性
特性 I 型内切酶 II 型内切酶 III 型内切酶内切酶的蛋白结构
3 种不同的亚基 单一成分 2 种不同的亚基
限制作用所需要的辅助因子
ATP、 Mg2+和SAM
Mg2+ ATP、 Mg2+和SAM
寄主特异性位点识别序列
EcoB: TGA(N)8TGCT EcoK:AAC(N)6GTGC
回文序列,旋转对称 ( IIs 型除外)
EcoP1:
AGACC
EcoP15:
CAGCAG
切割位点 在距离识别位点至少 1000 bp 外随机切开一条单链。
位于寄主特异性位点或其附近
识别位点 3‘端 24-26bp处
甲基化作用的位点
寄主特异性位点
寄主特异性位点
寄主特异性位点
识别未甲基化的序列进行切割
能 能 能
序列特异的切割 不是 是 不是基因工程中的用途
无用 十分有用 用处不大
1 、限制 - 修饰系统
2 、限制性核酸内切酶的命名和类型
3 、 II 型限制性核酸内切酶的基本特性
4 、影响限制性内切酶活性的因素
5 、限制性内切酶对 DNA 的消化作用
第一节 限制性核酸内切酶
识别序列 识别顺序的碱基数一般为 4-6 bp ,少数识别更长,多数识别位点具有旋转对称性(回文结构),少数的识别位点在切割位点之外,具旋转对称性。
4bp Hpa C Ⅰ CGG Hae Ⅲ GG CC 5bp Ava Ⅱ G GWCC EcoR Ⅱ CCWGG 6bp BamHⅠ G GATTC SmaⅠ CCC GGG 11bp Bg1 Ⅰ GCCNNNN NGGC 12bp BstXⅠ CCANNNNN NTGC
1 、以某一对核苷酸为中轴,左右同数目的核苷酸彼此呈碱基互补。
2 、这两股 DNA 链若按同方向阅读(如 5 ’ 3
’ ),其核苷酸顺序相同。
5′···GAA TTC···3′ 3′···CTT AAG···5′
特点有二:
回文序列:反向重复序列,双链 DNA 中含有两个结构相同,方向相反的序列
5′···GTNAC···3′ 3′···CANTG···5′
Ⅱ限制性核酸内切酶切割双链 DNA ,水解磷酸二酯键中 3’ 位酯键产生两个末端,末端结构是 5 ’-P和 3 ’-OH ,产生 3 种不同的切口。
切割方式
与 II 型核酸内切酶有关的几个概念
粘性末端 (cohesive ends): 因酶切位点在两条DNA 单链上不同(对称)酶切后形成的具有互补碱基的单链末端结构,酶切产生的两个粘性末端很容易通过互补碱基的配对而重新连接起来。
平 末 端 (Blunt end): 因酶切位点在两条DNA 单链上相同,酶切后形成的平齐的末端结构,这种末端不易重新连接起来。
1. 5’突出的末端EcoRI 等产生的 5‘ 粘性末端
5‘…G--C--T--G--A--A--T--T--C--G--A--G … 3’3‘…C--G--A--C--T--T--A--A--G--C--T--C … 5’
EcoRI 37 ℃
5‘…G--C--T--G--OH P--A--A--T--T--C--G--A--G … 3’3‘…C--G--A--C--T--T--A--A—P OH--G--C--T--C … 5’
退火 4--7 ℃
5‘…G--C--T--G--A--A--T--T--C--G--A--G … 3’3‘…C--G--A--C--T--T--A--A--G--C--T--C … 5’
2. 3’突出的末端
PstI 等产生的 3‘ 粘性末端
5‘…C--T--G--C--A--G… 3’ 3‘…G--A--C--G--T--C … 5’
PstI 37 ℃
5‘…C--T--G--C--A--OH P--G … 3’ 3‘…G-- P OH --A--C--G--T--C … 5’
退火 4--7 ℃
5‘…C--T--G--C--A--G… 3’ 3‘…G--A--C--G--T--C … 5’
i)不同的 DNA 双链:
只要粘性末端碱基互补就可以连接。这比连接两个平齐末端容易得多。
粘性末端的意义
① 连接便利
ii )同一个 DNA 分子内连接:
通过两个相同的粘性末端可以连接成环形分子。
粘性末端可以用 DNA 聚合酶补平成平齐末端。
③ 补平成平齐末端
B 3’ 末端可以通过末端转移酶添加几个多聚核苷酸的尾巴(如 dA和 dT ),即同聚物加尾造成人
工粘性末端。
A 5 ’ 末端可用 DNA多核苷酸激酶进行 32P 标记。
② 末端标记
3. 平头末端
PvuII 等产生的平头末端
5‘…G--C--T--C--A--G--C--T--G--G--A--G … 3’ 3‘…C--G--A--G--T--C--G--A--C--C--T--C … 5’
PvuII 37 ℃
5‘…G--C--T--C--A--G--OH P--C--T--G--G--A--G … 3’3‘…C--G--A--G--T--C--P OH--G--A--C--C--T--C … 5’
平齐末端的特点 连接困难,连接效率低,只有粘性末端连接效率的1% ,这种连接常出现多联体连接。
粘性末端与平齐末端连接的处理方法
ⅰ)添补法:
利用 DNA 聚合酶Ⅰ (klenow fragment )将碱基添补到目的基因的粘性末端上。ⅱ)削除 ( 平 ) 法
利用 S1和 Bal31 等核酸酶将目的基因粘性末端的单链突出部分削去,使其成为平齐末端
不同来源的酶,识别相同的序列,切割方式相同或不同。
识别位点和切点完全相同 如Hind Ⅲ 和Hsu I
HinHind 5Ⅲd 5Ⅲ ’’-A-AAGCTT-3AGCTT-3’’ 33’’-TTCGA-TTCGAA-5A-5’’
HsuHsu I 5 I 5’’-A-AAGCTT-3AGCTT-3’’ 33’’-TTCGA-TTCGAA-5A-5’’
同裂酶( Isoschizomer)
① 完全同裂酶:
Xma I 5’-CCCGGG -3’ 3’-GGGCCC-5’
Sma I 5’-CCCGGG-3’ 3’-GGGCCC-5’
识别位点相同,但切点不同。
如 Xma I 和 Sma I 。
② 不完全同裂酶:
识别的序列不同,但能切出相同的粘性末端。如BamH I、 Bgl Ⅱ、 Bcl I、 Xho Ⅱ 等
55’’-G-GGATCGATCC-3C-3’’ 33’’--CCTAGCCTAGG-5G-5’’
BamBamH IH I
BclBcl I I 55’’-T-TGATCGATCA-3A-3’’ 33’’--ACTAGACTAGT-5T-5’’
55’’--AAGATCGATCT-3T-3’’ 33’’--TCTAGTCTAGA-5A-5’’Bgl Bgl ⅡⅡ
55’’--UUGATCGATCY-3Y-3’’ 33’’-Y-YCTAGCTAGU-5U-5’’ XhoXho Ⅱ Ⅱ
UU代表嘌呤;代表嘌呤; YY代表嘧啶。代表嘧啶。
同尾酶(Isocaudamers )
55’’--GATCGATC----3----3’’ 33’’--------CTAGCTAG-5-5’’
Sau 3A
同尾酶的粘性末端互相结合后形成的新位点一般不能再被原来的酶识别。
55’’-G-G33’’-C-CCTAGCTAG
GATCGATCTT-3-3’’ AA-5-5’’BamH IBamH I Bgl ⅡBgl Ⅱ
55’’-G-GGATCGATCTT-3-3’’ 33’’-C-CCTAGCTAGAA-5-5’’BamH IBamH I Bgl ⅡBgl Ⅱ
Sau 3A
1 、限制 - 修饰系统
2 、限制性核酸内切酶的命名和类型
3 、 II 型限制性核酸内切酶的基本特性
4 、影响限制性内切酶活性的因素
5 、限制性内切酶对 DNA 的消化作用
第一节 限制性核酸内切酶
1. 标准酶解体系的建立
一个单位( U )的限制性内切酶定义:
在合适的温度和缓冲液中,在 20μl的反应体系中, 1h 完全酶解 1μgDNA 所需要的酶量。
推荐:稍过量的酶( 2-5倍)和较长的反应时间
Ⅱ 限制性核酸内切酶的反应条件
2. 酶解过程
配酶解体系
混匀
反应终止
酶解结果鉴定
① 酶解体系
一般 20μl,保证酶液体积不超过反应总体积的10%前提下,尽量降低反应总体积。
加样顺序一般是:
ddH2O buffer DNA 酶
• 大部分 II 型核酸内切酶需要相似的反应条件:• 大部分 II 型核酸内切酶需要相似的反应条件:
Tris-HClTris-HCl 50 mM pH 7.550 mM pH 7.5
MgCl2MgCl2 10 mM10 mM
NaClNaCl 0 - 150 mM0 - 150 mM
DTTDTT 1 mM1 mM
0 - 50 mM 低盐酶0 - 50 mM 低盐酶100 mM 中盐酶100 mM 中盐酶150 mM 高盐酶150 mM 高盐酶
VolumeVolume 20 - 100 ml20 - 100 ml
Time
Temp
Time
Temp
37 ℃ 1 - 1.5 hr37 ℃ 1 - 1.5 hr
② 混匀
移液枪吹打或手指轻弹管壁
若底物分子很大(如基因组DN
A ),应避免强烈振荡。
混匀后微量高速离心机进行短
暂离心,使管壁液体全部下沉。
③反应终止
三种方法:
ⅰ)加乙二胺四乙酸( EDTA )至终浓度
10mmol/L; 加十二烷基硫酸钠( SDS )
至终浓度 0.1%(W/V)
ⅱ) 65℃加热 20min 或者 70℃加热 10min
ⅲ)酚 /氯仿抽提
④ 酶解结果鉴定
快速进行微型琼脂糖凝胶电泳
观察
然后决定是否终止反应
Ⅱ限制性核酸内切酶的反应条件 完全消化:内切酶在 DNA 上的所有识别位点都被切开。
局部消化:只有有限数量的酶切位点被切开。
通过缩短保温时间、降低反应温度或减少酶的用量可
达到局部消化的目的。
酶切后发现除了目的 DNA条带外,还有其它条带
• 造成非特异性切割;• 不正确的操作,导致其它内切酶污染;• 底物 DNA 中可能存在其它DNA污染。
电泳后电泳条带扩散,电泳条带移动距离异常 • 底物 DNA 不纯;• 内切酶不纯;• 酶蛋白自身或其它杂蛋白与 DNA结合在一起使电泳条带移动距离异常
DNA 中的杂质如蛋白质、多糖、苯酚、氯仿、乙醇、 SDS、 EDTA、 NaCl 等都会影响酶的活性。
1. DNA 的纯度
一般采取
① 纯化 DNA
② 加大酶的用量 ( 5~10U酶 / g DNA )③ 延长保温时间 ( 3~4h )④ 扩大反应体积,使潜在的抑制因素被稀释( >20
l )⑤ 加入亚精胺提高消化作用,需要适当的温度
影响限制性内切酶活性的因素
2. DNA 的甲基化程度
大肠杆菌一般有两种甲基化酶修饰质粒:
dam 甲基化酶(修饰 GATC 中的 A ); dcm 甲基化酶(修饰 CCA/TGG的 C )。
基因工程中必须使用甲基化酶失活突变的菌株。
不同的限制性内切酶的最适反应温度不同。大多数是 37℃ ,少数例外。
酶酶 最适最适温度温度℃
酶酶 最适最适温温度度℃
酶酶 最适最适温温度度℃
Apa Apa I I
Bcl Bcl I I
MaeMae II II
TaqTaq I I
30 30
50 50
50 50
6565
Apy Apy I I
BstBstE II E II
MaeMae III III
30 30
60 60
5555
BanBan I I
MaeMae I I
SmaSma II
50 50
45 45
2525
3. 温度
酶切超螺旋 DNA 分子,所需酶量多于线性DNA 分子;最高可达 20倍;
4. DNA 分子的构型
对同一 DNA 分子上不同位置的识别序列,切割效率具有位点偏爱性;
识别序列的侧面序列影响酶切效率。 “保 护 碱 基”
是影响限制酶活性的重要因素。
5. 缓 冲 液(Buffer)
缓冲液的化学组成: 10Xbuffer
MgCl2 、NaCl/KCl: 提供Mg2+ 和离子强度;
Tris-HCl: 维持 pH; 二硫苏糖醇( DTT ): 防止酶的氧化,保持酶稳定性; 牛血清白蛋白 BSA 等: 提高溶液中蛋白质的浓度,防止
酶失活 ;
商品化的限制酶一般都带有专用缓冲液。
高浓度的酶、高浓度的甘油、低离子强度、极端 pH
值等,会使一些核酸内切酶的识别和切割序列发生低特异性,即所谓的“星活性” ( star activity )现象。
EcoRI* 代表 EcoRI 的星号活力。
星活性的特点 : 限制酶识别序列特异性降低
商品化的限制酶一般都带有专用缓冲液。
EcoR I 和 BamH I 等都有 * 活性。
EcoR I *
在低盐、高 pH( >8 )时可识别和切割
GAATTA、 AAATTC、 GAGTTC 等
GAATTCEcoR I:
使用的时候要特别注意!
概括起来,诱发星活性的因素有如下几种:
( 1 )高甘油含量( >5% , v/ v );
( 2 )限制性内切核酸酶用量过高( >100U/ugDNA );
( 3 )低离子浓度( <25 mmol/ L);
( 4 )高 pH( 8.0 以上);
( 5 )含有机溶剂,如 DMSO (二甲基亚砜 ),乙醇等;
( 6 )有非 Mg2+ 的二价阳离子存在(如Mn2+, Cu2+, Co2+, Zn2+ 等)。
但在实际应用中,一般要用稍过量的酶( 1μg加2~5U 酶)反应较长的时间,才能达到完全酶解。但是不能过分加大酶的用量酶过量对酶切反应的影响:
1 )酶过量(一般为› 100U/μgDNA )会影响识别序列的正确性,如: BamHI 的正常识别序列 : GGATTC ;酶过量识别序列 NGATCN
2 )酶制剂含甘油成分,酶过量,会因为甘油量大而影响其识别的专一性,诱发星号活力。
6. 酶对消化效率的影响
1U 核酸内切酶的酶活性:在最佳反应条件下 1h ,完全水解 1μgDNA 所需的酶量
1 、限制 - 修饰系统
2 、限制性核酸内切酶的命名和类型
3 、 II 型限制性核酸内切酶的基本特性
4 、影响限制性内切酶活性的因素
5 、限制性内切酶对 DNA 的消化作用
第一节 限制性核酸内切酶
限制性内切酶对 DNA 的消化
1. 内切酶与识别序列的结合模式
1986年 J.A. McClarin 等通过 X射线晶体衍射发现 II 型限制性内切酶是以同型二聚体的形式与靶序列结合。
GAATTCCTTAAG
2. 双酶切消化
两种不同的限制酶切割同一种 DNA 分子 -构建载体。
• 对盐浓度要求不同的酶,可采取下列方法:
• 使用两种酶均适用的缓冲液,同时酶解• 低盐酶先切,然后补加盐,高盐酶再切
• 一种酶先切,然后更换缓冲液,另一种酶再切
• 对盐浓度要求相同的酶,原则上可以同时酶切。
• 低温酶先切,然后升温,加入高温酶再切
双酶切反应体系
内切酶在 DNA 上的所有识别位点都被切开
1 2 3 4
1 2 3 4
3 完全消化
DNA 分子的 G+C含量为 50% ,而且 4 种碱基的分布是随机的。最终片段大小是 4nbp
只有有限数量的酶切位点被切开
通过缩短保温时间、降低反应温度、增大反应体积或减少酶量可达到局部消化的目的。
1 2 3 4
1 4
4 局部消化
限制性核酸内切酶的应用:
重组 DNA 前的切割 构建新质粒 构建物理图谱 DNA 分子杂交 用限制性内切酶消化受体 DNA
制备 DNA 探针 亚克隆以用作序列分析 基因定位, DNA 同源性研究
本节重点掌握的内容
1 、限制性核酸内切酶、同裂酶、同尾酶、星星
活性。
2 、 II 型限制性核酸内切酶命名原则、操作注意
事项及产生星活性的原因、影响酶活性的因素。
第二章 基因工程的酶学基础
第一节 限制性内切酶第二节 DNA 连接酶第三节 DNA 聚合酶和反转录酶第四节 DNA 修饰酶第五节 外切核酸酶第六节 单链内切核酸酶第七节 RNA 酶