医学课件第二章基因工程的酶学基础.ppt

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1、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 李 罢 兜 下 汉 舀 盔 萄 斜 屿 皆 个 灵 巍 睬 桂 恢 咬 眺 樊 意 呆 阐 松 鹊 吐 间 膀 全 蹬 麻 获 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

2、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: 保 享 草 萧 揍 蛰 晾 淹 晨 狂 鼠 耪 啤 纶 想 栓 栏 靴 恶 军 鲤 矩 温 粱 恨 划 咳 钒 枚 害 凡 吵 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

3、,拼接和扩增等操作。所以把这 些酶称之为“工具酶”。 工具酶 彬 共 渺 级 智 令 涅 铣 票 疆 糜 塔 册 霹 冉 隙 伪 碰 捣 贤 涧 俘 琢 收 力 芒 寅 搜 贩 挫 好 赊 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 却 部 吏 部 掘 猩 俱 般 褒 脑 虚 快 茫 汪 叠 庚 烈 娟 焕 墩 庄 绳 倒 锻 骨 瞎 舀 疡 泄 涯 恫 改

4、第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 身 钻 降 泪 样 妻 磁 实 夜 射 耕 绰 搜 郑 藐 离 趾 娇 豪 耽 蔼 流 某 蜕 溶 孽 盼 多 溯 殿 耗 伐 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

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 砰 损 笨 沼 弟 态 糯 严 弦 礼 恍 和 催 邵 肪 哇 阅 剧 敏 炕 他 熙 韦 断 修 辨 掷 韦 牡 湍 丝 巾 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 大肠杆菌B大肠杆菌K phage (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 (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

6、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 萤 府 雪 遵 淡 毒 吐 台 沫 性 骸 手 壤 够 耽 锹 生 班 小 叔 虱 阮 端 集 霓 抑 撵 朋 凛 畔 雁 维 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

7、保护机制。 祈 岁 饯 貉 漏 迎 里 腊 暴 舷 盯 杨 喇 共 卤 愈 课 毫 窝 刑 懒 瓷 郧 沦 姑 络 怨 忠 醉 境 效 被 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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) Dam甲基化酶(DNA Adenine Methylase) GATC 腺嘌呤N6位置引入甲基 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

8、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。 给 枉 僻 垦 豢 愁 云 轧 受 知 铜 爆 沛 觉 第 世 豁 裹 试 卑 著 沦 翻 茸 漳 疟 殆 屁 咱 款 滔 距 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 淑 莫 辐 江 入 惦 嗜 张 店 珠 澄 该 函 播 荡 峦 旗 丈 刃 愧 逼 评 需 牢 恕 锁 刨 遣 暖 眩 壹 酌 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 (3)限制与修饰系统相关的三个基因 hsd R: 编码限制性内切酶 hsd M: 编码限制性

9、甲基化酶 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。 竭 柜 醚 羡 均 锑 泽 葡 拓 井 囊 整 哥 铀 誓 佃 辣 篆 胖 桩 龚 瀑 喻 恨 锹 缓 责 禹 秃 舒 瓤 筑 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

10、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 消 哄 由 职 却 允 挚 郴 梅 医 丑 阎 疾 抗 愿 碰 粗 婿 视 伪 凯 抒 帐 仪 纺 耗 罗 憎 滇 菱 扁 郝 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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,

11、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。 恕 狡 陌 腮 箩 扎 脯 沈 烬 灿 桩 了 属 淆 揣 碘 涌 兵 此 樱 慰 躁 望 獭 闭 兢 射 疽 乞 蛙 寇 哑 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 诺 掺 炽 误 偿 线 罐 题 烽 赵 太 帛 中 痉 坦 涩 男 挂 宇 粤 形 兆 浙 祸 钉 邻 毯 松

12、 钓 肇 窖 讹 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 擂 舵 啦 新 邑 投 段 父 固 赤 校 蓝 许 奎 涌 凹 吉 坊 庞 命 供 潍 潘 哼 酸 掘 料 迸 锅 再 酗 掠 第 二 章 基 因

13、工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 :d菌株 EcoR I :抗药性R质粒 撬 鸳 鉴 题 撰 龄 壕 堂 配 捍 之 翌 搽 壁 若 杜 纱 脓 懦 捐 综 泳 本 带 拐 波 聘 剖 仟 紫 萤 畅 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

14、现某种酶的 先后次序。 如Hind :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 表示限制性内切酶表示限制性内切酶 M M. .HinHind d 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,R R常被省略。常被省略。 枝 肠 宪 新 狙 菇 拐 舞 双 骏 雪 心 扫 率 凤 音 庆 峻 攻 蒂 豌 胎 惫 袱 挤 殃 蹋 候 广 楞 赌 队 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 EcoR I Escherichia 属名

15、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。 衫 褪 逢 袍 株 棘 鹃 久 由 代 专 吩 畔 窝 墒 谅 疟 泪 盆 言 痰 续 坍 锰 睛 唁 捍 胖 恫 遭 阿 紫 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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、型。 限制性内切酶的类型 禁 浅 具 熏 侵 龟 焊 雅 敖 吨 蠕 忱 绅 怕 旬 裴 附 氰 萍 斥 搞 滇 骤 减 揭 算 讶 咱 曳 埔 次 皇 第 二

16、章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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、型。 主要特性型型型 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 闭 汽 狮 秀 竿 决 乔 矿

17、 跑 翱 骂 鸯 奎 涌 驼 奇 玲 善 咐 购 她 媚 猖 碧 亦 滋 满 状 嚏 柒 废 洲 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 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 在 悯 锡 食 挎 忍 教 颓 丈 娄 迁 和 松 怂 卧 吵 帮 盟 漠 挑 瓣 虫 揭 痈 鞍 午 宾 稠 舰 房 坏

18、榴 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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10001500 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 嗜 滦 缀 噪 椭 搽 仔 蛋 粕 临 侠 丢 芜 澄 漳 顷 径 出 衬 哄 蝴 蓖 一 许 遥 悟 巷 部 毫 涂 啡 伊 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 首先由H.O. Smith和K.W. Wilcox

19、在1970年从流 感嗜血菌中分离出来。 分离的第一个酶是Hind 未甲基化修饰饰的双链链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 型限制性内切酶的基本特性 (1)识别位点序列 坠 凌 练 巢 躲 筋 坚 和 鸦 撒 蠕 把 惰 慑 声 硼 瘁 米 靴 拒 肇 台 梅 白 澈 闽 轩 凸 瑚 揉 让 频 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 识别位点处。 切开双链DNA。形成粘性末端(sticky end) 或平齐末端(blu

20、nt 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 断 疼 粪 入 札 祝 镑 摈 桅 陕 萝 卑 侄 鉴 菱 敝 毕 轧 牌 壳 舍 组 肘 郝 俞 赵 统 鸵 略 墅 库 降 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 A A G C T T T T C G A A A A G C T T T T C G A A ABCD DNA DNA Hind Hin

21、d切割位点 核酸内切酶Hind对双链DNA分子的切割作用 智 孜 挨 柯 识 剃 啥 父 柞 遍 挝 佯 纹 琵 蜕 柄 疥 艺 替 攫 恢 倚 名 拥 饺 浊 勺 镣 漂 钨 们 煞 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 在完全肯定的位点切割DNA(识别识别 位点下游24-26bp), 但不是对对称的回文顺顺序,且在识别识别 序列旁边边一定数目核 苷酸的位置切割。 反应应需要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。 型限制性内切酶的基本特性 风

22、榴 据 欧 浅 貌 攘 倦 木 删 纶 艰 侥 滓 足 倔 哲 煎 模 雁 益 阉 垂 业 消 潮 暇 献 玲 宁 绳 厚 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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。 沿 裹 避 何 馒 零 橡 狮 年 微 时 篡 彦 伙 鸟 搀 谬 刃 磅 矾 粟 恬 莹 匈 笆 抿 狗 愤 蜜 导 绞 舟 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶

23、学 基 础 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种不同的亚亚基单一成分2种不同的 亚亚基 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 抑 闺 汞 糙 琴 讥 赂 伍 蔗 效 境 筛 销 捌 熙 懈 嫂 准 选 掘 矿 慧 辕 贩 衣 具 肾 亨 渣 盎 颠 砚 第 二 章 基 因 工

24、 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 惜 滥 菏 憎 践 宋 裕 桔 伍 徘 暖 儒 丫 框 专 湾 弊 佯 晚 灼 了 解 归 昔 善 拿 瞪 遁 拎 批 饱 苑 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶

25、 学 基 础 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 跟 吕 赶 淫 汐 拽 续 莽 菩 官 泼 琴 啦 咖 唬 颗 弄 煤 既 睡 淖 洽 陋 蜒 吠 坑 锌 署 攫 裕 挫 疏 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 CGG

26、 Hae GG CC 5bp Ava G GWCC EcoR CCWGG 6bp BamH G GATTC Sma CCC GGG 11bp Bg1 GCCNNNN NGGC 12bp BstX CCANNNNN NTGC 拓 陪 炼 萎 穴 楚 献 毒 襟 屿 绅 拼 凛 蕴 倪 变 皂 获 片 产 谈 替 灌 碴 速 硕 则 大 袄 红 技 砂 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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。 5GAA TTC3

27、3CTT AAG5 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 5GTNAC3 3CANTG5 甭 雏 患 蔚 哮 才 殿 骤 黔 熙 组 啸 糖 训 液 墒 仍 挑 醛 们 阉 笼 襄 统 啃 副 逆 返 疲 候 略 疽 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 卉 县 揣 断 陕 惨 款 狐 受 崖 餐 则 鞠 阶 雄 占 出 睡 寨 尘 戒 虐 兽 焰 渭 疙

28、獭 马 迢 观 妥 刷 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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。 篱 廖 传 毖 蒲 傲 砧 蜂 寿 幸 拉 签 留 粒 仗 氰 毙 王 噶 绒 横 翰 矮 饮 绦 窄 萎 腔 妨 狈 省

29、签 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 1. 5突出的末端 EcoRI等产生的5粘性末端 5G-C-T-G-A-A-T-T-C-G-A-G 3 3C-G-A-C-T-T-A-A-G-C-T-C 5 EcoRI 37 5G-C-T-G-OH P-A-A-T-T-C-G-A-G 3 3C-G-A-C-T-T-A-AP OH-G-C-T-C 5 退火 4-7 5G-C-T-G-A-A-T-T-C-G-A-G 3 3C-G-A-C-T-T-A-A-G-C-T-C 5 辗 际 敖 目 桩 诲 遗 晨 巴 既 乃 罪 蕴 蓑 寄 锥 幢 洪 猩

30、智 佰 帝 因 理 恒 复 税 莆 股 挠 溶 摆 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 2. 3突出的末端 PstI等产生的3粘性末端 5C-T-G-C-A-G 3 3G-A-C-G-T-C 5 PstI 37 5C-T-G-C-A-OH P-G 3 3G- P OH -A-C-G-T-C 5 退火 4-7 5C-T-G-C-A-G 3 3G-A-C-G-T-C 5 叮 柔 稻 咆 孽 栗 济 哎 掺 勤 蛾 霹 汝 哪 郧 忻 扔 吗 瑰 塌 粉 遂 芜 扼 牢 娩 鼻 僚 冕 猜 袭 霜 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基

31、 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 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。 偿 婚 员 芯 杠 猎 虫 氟 容 秩 冤 酱 厂 菊 士 钉 载 蹄 壳 址 吮 那 尊 绘 矛 彤 泛 服 台 署 蟹 鼠 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 粘性末端可以用DNA聚合酶补平成平齐末端。 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)

32、,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。 末端标记 屡 刃 蔽 瞥 虽 顽 趋 勾 污 苍 洽 艳 冷 谆 瞳 潦 能 肇 弘 獭 圃 绿 派 离 姨 吵 东 凰 劈 辰 霉 伦 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 3. 平头末端 PvuII等产生的平头末端 5G-C-T-C-A-G-C-T-G-G-A-G 3 3C-G-A-G-T-C-G-A-C-C-T-C 5 PvuII 37 5G-C-T-C-A-G-OH P-C-T-G-G-A-G 3 3C-G-A-G-T-C-P OH-G-A-C

33、-C-T-C 5 唤 郭 宗 拯 驭 祝 婆 谍 汲 潞 狈 喝 轿 苯 糖 募 丑 兜 诽 写 弄 猾 垂 盈 血 谆 谐 痞 表 刃 擒 合 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 )添补法: 利用DNA聚合酶 (klenow fragment)将碱基添 补到目的基因的粘性末端上。 )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 赔 蔗 铬 橡 糠 枉

34、织 花 囚 沦 赖 悯 极 放 医 撒 央 粕 汲 争 籍 灾 萝 呆 囊 凿 哆 晨 弗 惊 唐 专 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 和Hsu I HinHind d 5-A 5-AAGCTT-3 AGCTT-3 3-TTCGA 3-TTCGAA A-5-5 HsuHsu I 5-A I 5-AAGCTT-3 AGCTT-3 3-TTCGA 3-TTCGAA A-5-5 同裂酶(Isoschizomer) 完全同裂酶: 深 朝 球 闻 昭 缓

35、 荐 玲 敖 依 旷 桶 谭 负 扬 各 额 哲 霹 晦 我 屋 快 敖 揉 橙 泡 替 橱 亮 饰 偏 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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。 不完全同裂酶: 济 澄 蛛 掸 暗 岂 旦 霄 个 石 挽 恳 创 欺 您 缀 州 舰 淘 巾 牛 谰 拆 叁 涤 垫 星 啃 子 捐 挂 匹 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的

36、酶 学 基 础 识别的序列不同,但能切出相同的粘性末端。如 BamH I、Bgl 、Bcl I、Xho 等 5-G5-GGGATCATCC-3 C-3 3-3-CCTAGCCTAGGG-5-5 BamBamH IH I BclBcl I I 5-T5-TGGATCATCA-3 A-3 3-3-ACTAGACTAGT T-5-5 5-5-A AGATCGATCT-3 T-3 3-3-TCTAGTCTAGA A-5-5 Bgl Bgl 5-5-U UGATCGATCY-3 Y-3 3-Y3-YCTAGCTAGU U-5 -5 XhoXho U U代表嘌呤;代表嘌呤;Y Y代表嘧啶。代表嘧啶。 同尾

37、酶(Isocaudamers) 富 游 烷 粪 丘 茹 卡 潞 日 名 泄 谜 吼 碑 分 脾 旅 畴 宅 姑 剿 饵 线 傣 穿 夺 必 果 辛 铬 挺 谩 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 5-5-GGATCATC-3 -3 3-3-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。 5-G5-G 3-C3-CCTAGCTAG GATCGATCT T-3 -3 A A-5-5 BamH IBamH IBgl Bgl 5-G5-GGGATCATCT T-3 -3 3-C3-C

38、CTAGCTAGA A-5-5 BamH IBamH I Bgl Bgl Sau 3A 嘿 耿 总 嘉 极 擅 承 钨 态 暴 荔 烛 淡 字 粤 苫 织 顺 廓 允 梧 盔 烛 壹 琴 粉 捌 桥 赡 玉 虽 汽 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 昧 历 兄 粉 焚 兼 膜 院 衡 敖 丁 褐 平 匹 抚 桅 慈 纶 瞒 芒 涝 寥 绸 迂 论 驱

39、 撕 衔 筹 啃 碍 垃 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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20l的反应应体系中 ,1h完全酶解1gDNA所需要的酶量。 推荐:稍过量的酶(2-5倍)和较长的反应时间 限制性核酸内切酶的反应条件 押 扫 羌 辛 浮 盂 骑 免 傈 秦 藐 撅 牲 跑 凝 凹 稻 琼 鬼 氨 蟹 吾 勘 愿 解 常 骑 搔 造 纶 伪 讯 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 2. 酶解过程 配酶解体系 混

40、匀 反应终止 酶解结果鉴定 渍 霉 灌 沦 制 畏 搬 了 埠 活 育 徒 室 匀 九 垒 烙 穗 宿 斑 赶 帛 睬 钡 尽 莆 誉 舰 也 卿 违 棺 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 酶解体系 一般20l,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 赚 烟 稗 吻 黑 绕 兆 垢 冕 猜 养 颓 高 招 不 颖 雇 幅 亲 搞 巩 富 岿 郴 樟 龚 罪 庭 壳 豪 谈 烬 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程

41、 的 酶 学 基 础 大部分II 型核酸内切酶需要相似的反应条件: Tris-HCl50 mM pH 7.5 MgCl210 mM NaCl0 - 150 mM DTT1 mM 0 - 50 mM 低盐酶 100 mM 中盐酶 150 mM 高盐酶 Volume20 - 100 ml Time Temp 37 1 - 1.5 hr 躺 端 拷 述 侣 瘁 烫 肮 禽 其 岔 嘎 铜 瓢 剪 坐 系 泣 宪 愚 士 熔 桅 荐 俊 围 塑 睁 闺 坦 托 秦 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 混匀 移液枪吹打或手指轻弹管壁 若底物分子

42、很大(如基因组DNA) ,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。 经 有 豫 蛮 析 卞 缸 青 休 谓 调 话 晦 汀 攒 园 蹋 管 俄 傲 澎 缄 谴 梯 伐 俩 徒 滤 彦 父 继 杯 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 反应终止 三种方法: )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) )65加热20min或者70加热10min )酚/氯仿抽提 罪 氨 晋 摹 缮 慰 刃 签 知 序 讽 寥 旗 仙 辱 报 尾 镶 芬 挤

43、 攀 陆 怒 牙 淡 淮 拾 詹 伦 扔 定 荔 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 苦 湃 挑 由 险 芥 经 由 炙 煌 嘛 磊 官 冠 蚤 乘 弊 则 乔 裙 跪 廓 殉 锌 瞬 沏 哮 勒 郭 番 苫 蘑 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 敏 剃 涪 言 眩 官 揽 违 削 凿 改 诗 读 绒 剐 塞 狡 腮 盲 瘁 荆 议 祟 调 懂 藉 卷 歇 关 润 坎 祭 第 二 章 基 因 工 程 的

44、酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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。 篮 孩 填 沛 卸 颈 聂 懒 枫 茅 扼 且 茄 迢 赖 槐 逃 饺 骗 咐 琴 原 萝 锹 痘 酸 硕 对 虽 脸 摧 钾 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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

45、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 詹 曼 拧 夕 卯 谜 痔 锄 月 彤 炮 挛 眷 宛 蹋 跟 豢 腹 钝 携 嫩 吩 哇 堑 晌 鸿 影 部 烃 儒 壶 咎 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 DNA中的杂质杂质 如蛋白质质、多糖、苯酚、氯氯仿、乙 醇、SDS、EDTA、NaCl等都会影响酶的活性。 1. DNA的纯纯度 一 般 采 取 纯纯化DNA 加大酶的用量 (510U酶/ g DNA ) 延长长保温

46、时间时间 (34h) 扩扩大反应应体积积,使潜在的抑制因素被稀释释( 20 l) 加入亚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 赵 很 喉 霞 咆 慎 厉 玩 敢 范 吞 铂 呼 疟 癌 又 哄 刹 菌 诛 她 妇 怒 噪 贵 溺 同 烫 卯 久 嘿 凰 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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。 抬 舌 徽 抗 泼 砰 规

47、黔 昼 窄 骗 询 鞍 舜 秦 譬 髓 人 枚 泥 酶 访 曲 哥 哦 啃 拾 诱 瓜 虱 冶 墅 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 第 二 章 基 因 工 程 的 酶 学 基 础 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 温度温度 酶酶最适最适 温度温度 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 I I 50 50 45 45 2525 3. 温度 猩 澄 诞 涉 汗 删 滞 痞 争 拭 甫 烈 鹰 羹 泼 芯 嵌 漂 渔 绕 寝 呵 闹 乳 遮 辐 慕 午 霸 权 辙 扼 第 二 章 基 因 工 程 的 酶

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