基因工程酶学基础幻灯片

合集下载

第二章兰州大学基因工程基因工程酶学基础

第二章兰州大学基因工程基因工程酶学基础

(2)切割位点
•绝大多数II类酶在其识别位点内切割 DNA
PPT文档演模板
第二章兰州大学基因工程基因工程酶 学基础
• 粘性末端 (cohensive end)
• 连接便 利
PPT文档演模板
第二章兰州大学基因工程基因工程酶 学基础
PPT文档演模板
第二章兰州大学基因工程基因工程酶 学基础
• DNA 分子末端标 记
PPT文档演模板
•Dr. Werner Arber
第二章兰州大学基因工程基因工程酶 学基础
•2 性 质
内切酶,即在核酸分子内部制造切 口的酶
形成5`-P 和3`-OH末端
•3 功 能
• 自我保护作用 • 细菌的限制和修饰系统(R/M体系)
PPT文档演模板
第二章兰州大学基因工程基因工程酶 学基础
a 限制(Restriction)
• 大多数的核酸限制内切酶的标准反应温度 为37 ℃ ,但也有许多例外,如SmaI为25 ℃ ,ApaI为30 ℃ ,TaqI为65 ℃
c 限制修饰系统分子机理
• 由三个连续基因位点所控制:
hsd R, hsdM, hsd S
• hsd R---限制性内切酶:能识别DNA分子 上的特定位点并将双链DNA切断
• hsd M---限制性甲基化酶 :催化DNA分子 特定位点上的碱基甲基化反应
• hsd S---控制两个系统的表达 :协助上述 两种酶识别特殊的作用位点
• 1、DNA的纯度 • 2、DNA的甲基化程度 • 3、酶切反应的温度 • 4、DNA的分子结构 • 5、核酸限制性内切酶的反应缓冲液
PPT文档演模板
第二章兰州大学基因工程基因工程酶 学基础
DNA的纯度

基因工程的酶学基础PPT课件

基因工程的酶学基础PPT课件
1. 用属名的第一个字母大写 2. 种名的前两个字母小写 3. 由3个字母形成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
6
第6页/共105页
4. 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。
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。
21
第21页/共105页
② 末端标记
A 末端可用DNA多核苷酸激酶进行32P标记。 B 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。
③ 补平成平齐末端
粘性末端可以用DNA聚合酶补平成平齐末端。
22
第22页/共105页
[3] 平齐末端(blunt end)
在识别序列的对称轴上同时切割 如EcoR V
5’-
GATATC
-3’
3’-
CTATAG
-5’
23
第23页/共105页
[4] 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
-3’ -5’
19
ⅱ) 3’端凸出(如Pst I切点)
5’-
CTGCAG
-3’
3’-
GACGTC
-5’
5’-
CTGCA
G
-3’
3’-
G
ACGTC
-5’

基因工程的酶学基础PowerPoint演示文稿.pptx

基因工程的酶学基础PowerPoint演示文稿.pptx

3’CTTAAG 5’
平末端
两条链上的断裂位置是处在一个 对称结构的中心这样形式的断裂是 形成具有平末端的DNA片断。不易 重新环化。
同裂酶(isoschizomers)
指来源不同但识别相同靶序列的核酸内 切酶。同裂酶进行同样的切割,产生同样的 末端。但有些同裂酶对甲基化位点的敏感性 不同。 Example: 限制酶HpaⅡ和MspⅠ是一对同裂酶 (CCGG) , 当靶序列中一个5-甲基胞嘧啶时HpaⅡ不能进行 切割,而MspⅠ可以。
核酸内切酶作用后的断裂方式
粘性末端 :两条链上的断裂位置是交错地、但又是 围绕着一个对称结构中心,这样形式的断裂结果形 成具有粘性末端的DNA片断。
具有3’-OH( Pst1 ),或5’-OH(EcoR1)的粘性末 端。
Pst1
EcoR1
5’CTGCACGTC 5’
某些核酸内切限制酶切割超螺旋的质粒 或病毒DNA所需要的酶量要比消化线性 的DNA高29倍。
核酸内切限制酶标准的缓冲液 1. 氯化镁、氯化钠或氯化钾:
不正确的NaCl或Mg++浓度,会降低限制酶的活性, 还可能导致识别序列的改变。
2. Tris-HCl :
当λ(k)噬菌体侵染E.coliB时,由于
其DNA中有EcoB核酸酶特异识别的碱基
序列,被降解掉。而E.coliB的DNA中虽
然也存在这种特异序列,但可在EcoB甲 基化酶的作用下,催化S-腺苷甲硫氨酸 (SAM)将甲基转移给限制酶识别序列 的特定碱基,使之甲基化。 EcoB核酸酶 不能识别已甲基化的序列。
C CTAG G
A CTAG T
杂种位点(hybrid site) 由一对同尾酶分别
产生的粘性末端共价结合形成的位点。

基因工程的工具酶幻灯片

基因工程的工具酶幻灯片
基因工程的工具酶 幻灯片
优选第二章基因工程的工具 酶
二. 寄主的限制和修饰现象
❖ 限制(Restriction):指一定类型的细菌可以通过限制 性内切酶的作用,破坏入侵的噬菌体DNA,导致噬菌 体的寄主幅度受到限制。
❖ 限制作用:实际就是限制性内切酶降解外源DNA,维 和同尾酶连接的策略实现多基因片段的重组。 2. 同尾酶技术在构建疟疾多价重组DNA疫苗中的应用。
杂种位点(hybrid site):由一对同尾酶分别产 生的粘性末端共价结合形成的位点。
由于切割的随机性, 不能得到目的片段。
Ⅲ型酶:
这类酶可识别特定碱基序列,并在这识别位点下游的 3’端 24~26 bp处切开DNA,所以它的切割位点也是没有特异性的。
Ⅱ型酶(重点)
★1970年,Smith和Wilcox在流感嗜血d株中分离出来的限制酶。 ★分子量通常较小,只有一种多肽,以同源二聚体的形式存在。反应 只需Mg2+的存在。 ★特点: (1)识别位点是一个回文对称结构,并且切割位点也在这一回文对 称结构上。 (2)许多Ⅱ型酶切割DNA后,可在DNA上形成粘性末端,有利于 DNA片段的重组。
切割位点位于识别序列的
对称轴上,这样形式的断
裂切割是位形点成位具于有对平称末轴端的的两 D侧NA,片产断生,突不出易末重端新,环在化适。 当温度下,产生的末端可 以退火互补,重新连接。
5’ C C C G G G Sma I G G G C C C 5’
5’ C C C GGG
GGG C C C 5’
将双链DNA切断。 (DNA分子转化细胞:受体细胞去掉hsdR基因位点) 3) hsdM编码产物是DNA甲基化酶---催化DNA分子特定位点 的碱基甲基化反应。 4) hsdS表达产物的功能是---协助限制性核酸内切酶和甲基 化酶,识别特殊的作用位点。

酶工程第一章酶学基础知识PPT课件

酶工程第一章酶学基础知识PPT课件
酶的生物合成是一个复杂的过程,需要多种酶的参 与和调控。这些酶的作用包括提供能量、合成原料 、修饰和加工等,以确保酶的正确合成和功能。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系,可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件,可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段,从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造,以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上,实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产, 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展,酶 工程领域取得了重大突破,实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域,通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近,形成一个凹 陷的空腔,能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用,能够降低反应的活化能 ,加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性,绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应,相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的,活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域,将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域,提高产品质量和 降低环境污染。

基因工程中的酶PPT课件

基因工程中的酶PPT课件

两条链上的断裂位置是交错 地,但又是围绕着一个对称 结构中心,这样形成的断裂 结果形成具有粘性末端的 DNA片段
18
含有几个核苷酸单链的末端。 分两种类型:
① 5’端凸出(如EcoR I切点)
5 ’3 ’5 ’3 ’-
GAATTC CTTAAG 3 ’G AATTC CTTAA G 5’-
第三节基因工程中的酶学
关键词: • 了解各种酶在基因工程 中的作用 • 掌握限制性内切酶和连 接酶的基本特性 • 逆转录酶在A技术中常用的工具酶
工具酶 功能
限制性核酸内切酶 识别特异序列,切割DNA DNA连接酶 催化DNA中相邻的5‘磷酸基和3’羟基末端之间形成 磷酸二酯键,是DNA切口封合或是DNA片段连接 ①合成双链cDNA的第二条链 DNA聚合酶I ②缺口平移制作高比活探针 ③DNA序列分析 ④填补3’末端 ①合成cDNA 反转录酶 ②代替DNA聚合酶I 进行填补,标记或DNA序列分析 催化多聚核苷酸5’羟基末端磷酸化,或标记探针 多聚核苷酸激酶 在3’羟基末端进行同质多聚物加尾 末端转移酶 切除末端磷酸基 碱性磷酸酶
16
(3)平末端( blunt end ) 两条链上的断裂位置是处在一 个对称结构的中心,这样形式的 断裂是形成具有平末端的DNA 片断。不易重新环化。
EcoR V 5’-GATATC-3’ 3’-CTATAG-5’
产生平齐末端
17
(4)粘性末端(sticky ends,cohensive ends)
(5)粘性末端的意义 ①连接便利 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的多。 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。

基因工程的酶学基础课件

基因工程的酶学基础课件
第六章 基因工程的酶学基础
基因工程的酶学基础
1
• 限制性内切酶 • DNA连接酶 • DNA聚合酶和反转录酶 • DNA修饰酶 • 外切核酸酶 • 单链内切核酸酶 • RNA酶
基因工程的酶学基础
2
• 核酸酶:水解相邻的两个核苷酸残基之间的磷酸 二酯键,从而使核酸分子断链。
• 根据水解的不同方式,分为:
基因工程的酶学基础
30
六、限制内切酶对DNA的消化
1.DNA分子的双酶切消化 可以先后分别在不同的反应体系中进行:
• 先用需要低盐离子浓度的酶切割,再调节盐离子 浓度,加入另一种酶切割。
• 先用最适反应温度较低的酶切割,升温后再加入 第二种酶。
基因工程的酶学基础
31
基因工程的酶学基础
32
2.DNA分子的完全酶切消化和部分酶切消化
基因工程的酶学基础
35
6.2 DNA连接酶
一、DNA连接酶的发现 • DNA连接酶(DNA ligase)是能催化双链DNA片段
靠在一起的3’羟基末端与5’端磷酸基因末端之间形 成磷酸二酯键,使两末端连接在一起。—“分子黏 合剂”
基因工程的酶学基础
36
• 依据反应时所需能量辅因子的不同分为两类:
对平末端的连接; • 当ATP浓度上升至7.5mmol/L时,对黏性末
端及平末端的连接均有抑制作用。
基因工程的酶学基础
44
• 4.DNA片段末端
基因工程的酶学基础
45
6.3 DNA聚合酶和反转录酶
• DNA聚合酶(DNA polymerase):在引物和模板 的存在下,把dNTP连续加到DNA分子3-OH末端, 催化核苷酸的聚合。
基因工程的酶学基础
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

可以识别6个以上的核苷酸序列的少数的限制内切酶。
如Not I (GCGGCCGC)
某些限制性内切酶的识别序列中,某一个或两个碱基并 非严格专一。
如Hind Ⅱ可识别不止一种核苷酸序列:
5’- GTYRAC -3’
Y: C或 和 GTTAAC
Hind Ⅱ可识别几种核苷酸序列?
II类限制性内切酶
首先由H.O. Smith和K.W. Wilcox在1970年从流感嗜血菌中分 离
(第1一)个识酶别是位H点in序d列Ⅱ,其次是 Hind III。
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。 (2)切割位点
识别位点处切开双链DNA。形成粘性末端或平齐末端 (3)粘性末端
限制-修饰系统
早在上世纪60年代Linn和Arber在研究噬菌体的寄主范围时 发现如下的现象:
分别在E. coli的K菌株和B菌株上生长的λ噬菌体(称λK和 λ B )能高效感染各自的宿主;
但用λK感染B菌株或用λ B 去感染K菌株则感染率会大大降 低,这就是限制。
如果一旦λK感染B菌株成功则在B菌株中形成的后代也就能 高效感染B菌株,再也没有限制现象, 这个现象称为修饰。
限制和修饰是由宿主控制的,故称为宿主控制的限制和修饰 作用。
限制
限制性内切酶将 侵入细菌体内的外 源DNA切成小片断。
修饰
细菌自身的DNA碱基被甲基化 酶修饰所保护,不能被自身的 限制性内切酶识别切割。
①Dam甲基化酶:GATC 腺嘌呤N6位置引入甲基 ②Dcm甲基化酶:CCAGG或CCTGG序列在第二个C上C5位置引入甲 基
EcoR I 5’-G A A T T C-3’ 5’端凸出 3’-C T T A A G-5’ EcoR V 5’-G A T A T C-3’
3’-C T A T A G-5’
Pst I 5’-C T G C A G-3’
3’-G A C G T C-5’ 3’端凸出
III类限制性内切酶
在完全肯定的位点切割DNA(一般在识别位点24-26bp) ,但反应需要ATP、 Mg2+和S-腺苷甲硫氨酸)。
为M。如 R.Hind Ⅲ表示限制性内切酶 M.Hind Ⅲ 表示相应的
甲基化酶。实际应用中,R常被省略。
3. Ⅱ型限制性内切酶的基本特性
1)识别序列的特异性 未甲基化修饰的双链DNA上的特殊靶序列(4-6 bp,多数 是呈典型的旋转对称型的回文结构)。
与DNA的来源无关,即没有种的特异性。
稀有切割限制性内切核酸酶(rare cutter)
核酸外切酶 exonuclease:从核酸分子末端开始, 一个一个核苷酸地消化降解多核苷酸链
核酸内切酶 endonuclease:从核酸分子内部切割磷 酸二酯键使之断裂形成小片段
限制性内切酶 Restriction enzymes (分子手术刀)
在DNA上核苷酸的特定连接处以特定的方式把DNA双链打开。 识别DNA上特定碱基组成的序列并在这些序列位点上切断DNA 分子水解磷酸二酯键的一种内切核酸酶。
1968年首先由M.Meselson和R.Yuan在从大肠杆菌B株和K株分离
(1)识别位点序列
未甲基化修饰的特异序列
EcoB: TGA(N)8TGCT
(2)切割位点
EcoK:AAC(N)6GTGC
在距离特异性识别位点约1000—1500 bp处随机切开一条单链
(3)作用条件
需ATP、Mg2+和SAM(S-腺苷蛋氨酸)
主要工具酶
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节
限制性核酸内切酶 DNA连接酶 DNA聚合酶和反转录酶 DNA 修饰酶
第一节 限制性核酸内切酶
核酸酶:
通过切割两相邻核苷酸残基间的磷酸二酯键,使核 酸分子的多核苷酸链发生水解断裂的蛋白酶。
核糖核酸酶 RNase:专门水解断裂RNA分子
脱氧核糖核酸酶 DNase:特异水解断裂DNA分子
1.限制性内切核酸酶的类型
现已从各种微生物中发现与鉴定出3800余种限制-修饰系 统,其中有限制性内切核酸酶3819个、甲基转移酶844个。 现已商品化的限制酶624个,甲基转移酶32个。
Ⅰ 型限制性内切酶(90个) Ⅱ 型限制性内切酶(3714个) Ⅲ 型限制性内切酶 (12个)
I 型限制性内切酶
EcoP1: AGACC—— EcoP15: CAGCAG——
在基因工程操作中用途不大
2.限制性内切核酸酶的命名 (EcoR I、Hind Ⅲ)
1)用属名的第一个字母和种名的头两个字母,构成酶的基本名称。
大肠杆菌(Escherichia coli)用Eco表示;
流感嗜血菌(Haemophilus influenzae)用Hin表示。
基因工程酶学基础 幻灯片
优选第二章基因工程酶学基础
工具酶
在生物技术中能用于DNA和RNA分子的切割、连 接、聚合、反转录及其它修饰等有关的各种酶 系统称为工具酶。
酶是DNA重组技术中必不可少的工具。
核酸水解酶类 核酸合成酶类 核酸修饰酶类
核酸内切酶
核酸外切酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 DNA连接酶 磷酸酶 核苷酸激酶 核苷酸转移酶 甲基化酶
2)Ⅱ型限制性内切酶不具有甲基化功能
Ⅱ型酶的甲基化修饰活性由相应的甲基化酶承担。
它们识别相同的DNA序列,但功能不同。功能有何不同?
如 EcoR I限制性内切酶和EcoR I甲基化酶
2)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。
4)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
来源 主要来源于原核生物
据1994年美国出版的《分子生物学百科全书》统计,仅Ⅱ 型限制性核酸内切酶就已从各种不同的微生物中分离出了 2300种以上,可识别230种不同的DNA序列。
功能 自我保护作用
研究发现,细菌能将外来DNA片段在某些专一位点上切 断,而其自身的染色体DNA由于被一种特殊的酶所修饰 而得以保护,一起构成限制-修饰系统。
相关文档
最新文档