核酸酶 2完成版

10应化（1）丁玲 100604108
主要内容
• • • • • 核酸酶的定义 核酸酶的基本信息 核酸酶的发展历史 核酸酶的应用 核酸酶和蛋白酶区别
核酸酶（nuclease）
核酸酶属EC 3.1.-酶类。催化核酸酯键的水 解。具有糖特异性的核酸酶，指核糖核酸酶或脱 氧核糖核酸酶；根据切断的位置不同分为核酸内 切酶和核酸外切酶。其中核酸内切酶在核酸内部 切断核酸链，而5′-和3′-外切核酸酶则从5′端和3′端 切除核苷酸残基。除此外，某些核酸酶具有双链 或单链核酸的底物特异性。
5′-和3′-是什么？
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核酸酶用来分解核酸，核酸分解的第一步是水解核 苷酸之间的磷酸二酯键。不同来源的核酸酶，其专一性、 作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于RNA，称为 核糖核酸酶（RNase），有些核酸酶只能作用于DNA，称 为脱氧核糖核酸酶（DNase），有些核酸酶专一性较低， 既能作用于RNA也能作用于DNA，因此统称为核酸酶 nuclease）。
国际系统分类法及酶的编号
（1）国际酶学委员会( Enzyme Commision )根据各种 酶所催化反应的类型，把酶分为6大类，即氧化还原酶类、 转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类。 分别用1、2、3、4、5、6来表示。 （2）再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大 类分为若干个亚类，每一个亚类又按顺序编成1、2、3、 4……等数字。每一个亚类可再分为亚亚类，仍用1、2、3、 4……编号。每一个酶的分类编号由4个数字组成，数字之 间由“.”隔开。 第一个数字指明该酶属于6大类中的哪一类；第二个 数字指出该酶属于那一个亚类；第三个数字指出该酶属于 那一个亚亚类；第四个数字则表明该酶在亚亚类中的排号。 编号之前冠以EC。
• 核酸酶根据水解的位置不同分为两大类：
核Hale Waihona Puke 外切酶核酸内切酶一、核酸外切酶
• 有些核酸酶能从DNA或RNA链的一端逐个水 解下单核苷酸，所以称为核酸外切酶。只作用于 DNA的核酸外切酶称为脱氧核糖核酸外切酶，只 作用于RNA的核酸外切酶称为核糖核酸外切酶； 也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核 酸外切酶从3′端开始逐个水解核苷酸，称为3′→5′ 外切酶，例如，蛇毒磷酸二酯酶即是一种3′→5′外 切酶，水解产物为5′核苷酸；核酸外切酶从5′端开 始逐个水解核苷酸，称为5′→3′外切酶，例如：牛 脾磷酸二酯酶即是一种5′→3′外切酶，水解产物为 3′核苷酸。
应用
• 一、核酸酶是用于降解核酸的。
作用于RNA的内切酶 牛胰核糖核酸酶（RNase）、核糖核 酸酶T1（RNaseT1）、 核糖核酸酶 U2（RNaseU2）、 多头绒孢菌核糖 核酸酶1。 牛胰脱氧核糖核酸酶（DNaseI） 牛脾脱氧核糖核酸酶 （DNaseII） 另外存在一些限制性内切酶（来 自于细菌，用于基因工程）。 牛脾磷酸二酯酶（SPDase) 蛇毒 磷酸二酯酶（VPDase）
作用于DNA的内切酶
同时作用于RNA和DNA 的外切酶
应
用
• 二、用于基因工程的“基因剪刀”。 • 限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快， 目前已提纯的限制性核酸内切酶有100多种， 许多已成为基因工程研究中必不可少的工 具酶。
核酸酶和蛋白酶区别
• • • • 一、作用的底物不同 核酸酶作用于核酸，蛋白酶作用于蛋白质。 二、反应 核酸酶一般用于水解反应，蛋白酶用于催 化氧化、还原以及水解反应。
二、核酸内切酶
• 核酸内切酶催化水解多为核苷酸内部的磷酸 二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′磷酸二酯键， 把磷酸基团留在3′位置上，称为5′-内切酶；而有 些仅水解3′-磷酸二酯键，把磷酸基团留在5′位置 上，称为3′-内切酶。还有一些核酸内切酶对磷酸 酯键一侧的碱基有专一要求，例如胰脏核糖核酸 酶（RNaseA）即是一种高度专一性核酸内切酶， 它作用于嘧啶核苷酸的C′3上的磷酸根和相邻核苷 酸的C′5之间的键，产物为3′嘧啶单核苷酸或以3′ 嘧啶核苷酸结尾的低聚核苷酸。
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20世纪70年代，在细菌中陆续发现了一类核酸内切酶，能专一性 地识别并水解双链DNA上的特异核苷酸顺序，称为限制性核酸内切酶 （restriction endonuclease，简称限制酶）。当外源DNA侵入细菌后， 限制性内切酶可将其水解切成片段，从而限制了外源DNA在细菌细胞 内的表达，而细菌本身的DNA由于在该特异核苷酸顺序处被甲基化酶 修饰，不被水解，从而得到保护。 • 近年来，限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快，目前已提纯 的限制性核酸内切酶有100多种，许多已成为基因工程研究中必不可 少的工具酶。 • 限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解 DNA需要消耗ATP，全酶中的部分亚基有通过在特殊碱基上补加甲基 基团对DNA进行化学修饰的活性。Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修饰两种 作用，而特异性弱，切割位点的序列不固定，不已知，不宜用于基因 克隆中。Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修 饰DNA，能在所识别的特殊核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此，被 广泛用于DNA分子克隆和序列测定。