分子克隆常用工具酶演示文稿

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第二章 (用)分子克隆工具酶

第二章 (用)分子克隆工具酶

W=A or T S=C or G
6:EcoRI HindIII
G AATTC A AGCTT
>6 Not I
GC GGCCGC 8
BbvCI CC TCAGC
7
PpuMI RG GWCCY 7
2.结构 ① 回文对称(旋转镜像对称) DNA两条链的对称位置。
切割位点在
EcoRI
GAATTC CTTAAG
化酶

分子不在一起
4-6bp, 大多数 5-7bp 非对称 为回文对称结 构
在识别位点中 在识别位点下 或靠近识别位 游 24-26bp 点
分开的反应 同时竞争
限制作用是否 Yes
No
Yes
需用 ATP
类型II(type II)占93%
识别回文序列(palindromic sequence),
在回文序列内部或附近切割,产生带3’-OH和
•全部辅音按字母读,如pstⅠ
限制性酶和修饰酶的数量
早前上是限制性酶加R,是修饰酶加M,且菌株 号和序号小写 1968年 下半年 615R 98M 1998年 10000细菌 古细菌
3000种酶 200多特异性 到2006年2月为止,共发现3773种限制酶,810种 甲基化酶
到2011年?(查)
三、限制性核酸内切酶的类型
5’-P基团的DNA产物 需Mg2+,相应的修饰酶只
需SAM。
• EcoRI
GAATTC CTTAAG
识别序列(recongnition sequence)主 要为4-6bp,或更长且呈二重对称的特殊序 列。
但有少数酶识别更长的序列或简并序 列(degenerate sequence),切割位置因酶 而异,有些是隔开的。

第二讲(1) 分子克隆工具酶—限制和修饰

第二讲(1) 分子克隆工具酶—限制和修饰

1 限制酶的发现
20世纪30年代初发现噬菌体在不同菌株之 间的限制现象与不受限制现象, 60年代提出 对上述现象解释的假设: 内切酶能识别并切断外源DNA的某些位点 使其失活而限制外来噬菌体的繁殖,属限制酶 类。
λ噬菌体不同感染株对E.coli不同菌株的感染率
λ噬菌体感染率 E.coli菌株 λ(K) λ(B) λ(C)
由于限制酶要求严格的识别和切割 序列,在一段不大的DNA片段中,酶切 位点是不多的,酶切产物片段的大小和 数目也是固定的。 此特性可用于鉴定酶种类和活性测 定,也用于鉴定DNA片段是否有同源性, 或有无变异。
6 同裂酶(isoschizomer ) (
定义:来源不同,能识别相同序列的限制酶。 定义:来源不同,能识别相同序列的限制酶。 特点: ) 特点:1)识别序列相同 2)切割位点可能不同 ) 同序同切酶:识别序列和切割位点都相同。 同序同切酶:识别序列和切割位点都相同。 Hind II与Hinc II GTY/RAC 与 Hpa II与HpaII C/CGG 与 同序异切酶:识别序列相同,但切割位点不同。 同序异切酶:识别序列相同,但切割位点不同。 KpnI GGTAC/C Acc65I G/GTACC
根据识别序列的规律性,找可能的识别序列。
偶数序列,先找GC、CG、AT、TA,然后找其两侧 的核苷酸。 NGCN NATN NCGN NTAN 奇数序列,先找GNC、CNG、ANT、TNA,然后找 其两侧的核苷酸。 NGNC N NANTN NTNAN NCNGN N代表任意碱基。
一般说,在同一个DNA分子中,识别序列 短的出现的概率大,反之概率小。 原则上有n个碱基的识别序列的出现概率 是1/4n 。 如Sau 3A 识别序列GATC,间隔256(44) 个核苷酸就有一次机会出现这个识别序列。 E. coR I GAATTC ??

《分子克隆中所用酶》PPT课件

《分子克隆中所用酶》PPT课件

识别序列在DNA分子中出现的频率 :
如果四种碱基按完全随机分布的原则,则某种限制性内切
III型:有专一的识别顺序。它在识别顺序下游约25bp处 几个核苷酸对的固定位置上切割双链。但这几个核苷酸对则
是任意的。
II型:识别专一的核苷酸顺序,并在该顺序内或附近的固 定位置上切割双链。由于这类限制性内切酶的识别和切割的
核苷酸都是专一的。所以总能得到同样核苷酸顺序的DNA 片段,并能构建来自不同基因组的DNA片段,形成杂合 DNA分子。
精品医学
2
工具酶
常用的工具酶:
限制性核酸内切酶 DNA连接酶
DNA聚合酶Ⅰ 反转录酶
切割DNA 生成3′- 5′磷酸二酯键 探针标记、补平3′末端
cDNA合成
多聚核苷酸激酶 末端转移酶
5′磷酸化、探针标记 3′末端多聚尾
碱性磷酸酶
切除末端磷酸基
精品医学
3
一把特殊的剪刀 _______限制性内切酶
精品医学
15
E coR I的识别顺序为:
5’……GAA | TTC……3’ 3’……CTT | AAG……5’
垂直虚线表示中心对称轴,从两侧“读”核苷酸顺序都是GAATTC 或CTTAAG,这就是回文顺序(palindrome)。
精品医学
16
recognition sequence
5' GTT AAC 3' 3' CAA↓TTG 5'
5' G↓AATTC 3' 3' CTTAA↑G 5'
5' A↓AGCTT 3' 3' TTCGA↑A 5'
5' G↓GATCC 3' 3' CCTAG↑G 5'
5' C↓TGCAG 3' 3' GACGT↑C 5'
enzymes Hpa Ⅰ blunt end EcoRⅠ 5’protruding end HindⅢ 5’protruding end BamHⅠ 5’protruding end PstⅠ 3’protruding end

分子克隆技术常用的工具酶

分子克隆技术常用的工具酶
经修饰的DNA不再被限制酶降解。
已分离到与许多Ⅱ类限制酶相对应的甲基化酶。其命名是在 对应II类限制酶名称前加一个M表示。
如M.EcoR I是能使EcoR I识别序列中(GAATTC)3’-端的A甲
基化(GAm6ATTC)的酶
识别序列中某些碱基甲基化对II类限制酶的影响至 少有3种:
①敏感的,甲基化后不能再切割;
DNA用的乙醇。
2)甲基化
识别序列中某些碱基甲基化后会阻碍酶活性。 限制酶识别序列内或其邻近的胞嘧啶、腺嘌呤或尿嘧啶被甲基化后,会 阻碍限制酶的酶解活性。 受甲基化影响的酶在商品说明书中都会有标示。
所用符号为:m4C表示N4-甲基化胞嘧啶,m5C为C5-甲基胞嘧啶。
3)底物性状
随底物的不同而活性发生改变
仅2003年1-4月份就有150余种新的酶被登录入网,至2003年 04月19日, REBASE (The Restriction Enzyme Database) 收集的 编号已有7096种;其中Ⅱ类酶有3845种.
根据其识别和切割序列的特性、催化条件及修饰活性等, 一般将限制酶分为I,Ⅱ,Ⅲ 三大类。
②不敏感的.甲基化后仍可切割;
③依赖于甲基化的,只有甲基化后才能切割。
一、大肠杆菌DNA聚合酶 I
1 三种酶活性 1 )DNA聚合活性
5' A T
||| |
3' T A C G dTTTP
5'
5’ 5’
引物
2)核酸外切酶活性
5’ A G C T T C A G G A T A
(-) 放线菌素D (-)
DNA合成
RNA
DNA(前病毒)
RNA
逆转录酶的应用:
应用于基因工程

分子克隆用酶基因与蛋白质工程课件

分子克隆用酶基因与蛋白质工程课件
提取(尽可能大)
用限制性内切酶酶切DNA
凝胶电泳分开DNA片段
把DNA片段转移到滤膜上
利用标记的探针检测特定的DNA片段 (Southern 杂交)
结果分析。
图右表示了植物A叶绿体基因 组小部分DNA的限制图以及植 物 A 和 另 外 2 个 材 料 (B 和 C). 的RFlP形式.如果植物A与祖 先种相比变化很小,那么假 定它发生了2个突变.突变1, 在 13Kb 片 段 上 出 现 一 新 的 限 制 性 位 点 , 产 生 9Kb 和 4Kb 的 片段.突变2,在形成植物C 的过程中,一个限制性位点 消失,产生11Kb片段,6Kb和 5Kb的消失.基于这一系列变 化,就可列出系统发育图(图 左).
II类限制性内切酶的切割 位点在识别序列中,有的在 对称轴处切割,产生平末端 DNA片段
有的切割位点在对称轴一侧, 产生带有单链突出末端的 DNA片段,称为粘性末端.
3、甲基化酶(Methylase) 与识别位点
原核生物甲基化酶是作为限制与修饰系统中的一员,用于保护 宿主DNA不被相应的限制酶所切割。
2. 37℃水浴保温2-3小时,使酶切完全。 3. 每管加入2l 0.1mol/L EDTA(pH8.0), 混匀以
停止反应,置于冰箱保存备用。 4. 取5-10l酶切液进行琼脂糖凝胶电泳分析。
DNA片段和质粒载体的连接 及用酶
二、T4-DNA连接酶
带有非互补突出端的片段的连接
载体与DNA片段分别 用两种不同的限制性内 切酶进行消化可产生带 有非互补的粘性末端, 这也是最容易可克隆的 DNA片段。该种粘性末端 的连接载体DNA和外源 DNA的分子数比(浓度比 )通常为为1:1。
6、限制性内切酶酶切实验步骤

分子克隆常用工具酶ppt课件

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;.
49
RNA聚合酶
催化RNA体外合成反应 依赖 DNA 的 RNA 聚合酶 不依赖 DNA 的RNA聚合酶
;.
50
反转录酶(reverse transcriptase)
反转录酶具有5′→3′的DNA聚合酶活性,以RNA为模板聚合cDNA链,同时又具有3′ →5′和5′ →3′的 RNA 外切核酸酶活性。AMV和MLV。
DNA末端转移酶 DNA terminal transferase
降解酶 S1 nuclease S1
主要功能 在DNA分子内部的特异性的碱基序列内部进行切割
将两条以上的线性DNA分子或片段催化形成磷酸二酯键连接成 一个整体 通过向 3‘ 端逐一增加核苷酸以填补双链DNA分子上的单链裂 口,即5’→3‘ DNA 聚合酶活性与 3'→5'及5'→3'-外切酶活性 催化将把一个磷酸分子加到多核苷酸链的5'-OH末端上
因此,酶是 DNA 重组技术中必不可少的工具。
;.
6
核酸水解酶类
核酸内切酶核酸 外切酶
核酸合成酶类
DNA聚合酶RNA聚合 酶DNA连接酶
核酸修饰酶类
磷酸酶 核苷酸激酶 核苷酸转移酶 甲基化酶
;.
7
用于核酸操作的常用工具酶
➢ 限制性核酸内切酶 ➢ DNA连接酶 ➢ DNA聚合酶 ➢ 核酸酶 ➢ 核酸修饰酶
;.
24
II 型限制性核酸内切酶酶解反应体系
;.
25
“星”活性Star activity
“星”活性:高浓度的酶、高浓度的甘油、低离子强度、极端ppH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所谓的现象。
在名称右上角加一个星号(*)表示,•如EcoRⅠ*:AATT ;EcoRⅠ:GAATTC 必须采用规范的实验步骤, 应用推荐的反应条件。

分子克隆工具酶及其应用

分子克隆工具酶及其应用

命名
EcoR I
Escherichia coli RY13株
大肠杆菌 RY13株的第一种酶
属种 株 序
第一个字母取自产生该酶的细菌属名,用大写; 第二、第三个字母是该细菌的种名,用小写; 第四个字母代表株; 用罗马数字表示发现的先后次序。
限制酶的特点
识别顺序和酶切位点 ---识别4~8个相连的核苷酸
限制酶的用途
• DNA重组 • 限制酶(物理)图谱绘制 • 突变分析(RFLP分析)
几个在分子克隆中应注意使用内切酶:
Dpn I:
CH3
GA TC CT AG
Sap I: GCTCTTCNNNN CGAGAAGNNNN
CH3
DNA 甲 基 化 酶
(DNA Methylase)
甲基化酶的种类与识别顺序
--切点大多数在识别顺序之内,也有例外
--限制酶切后产生两个末端: 5’-P和3’-OH
3’-端突起
Pst I 5’-CTGCAG-3’ 3’-GACGTC-5’
5’-端突起
EcoR I 5’-GAATTC-3’ 3’-CTTAAG-5’
5’-CTGCAOH 3’-GP
5’-GOH 3’-CTTAAP
识别序列* GG(A/T)CC(A/T)GG
TGATCA GATCGAT CC(A/T)GG GGTGATC
GATC GATCGCGA GGNCC(A/T)GG CC(A/T)GG AGGCCTGG
GATCGA TCTAGATC
甲基化酶 dcm dam dam dcm dam dam dam dcm dcm dcm
RE
RE
RE
CH3
用于cDNA的连接
RE 甲基 化酶

第一章 分子克隆工具酶 基因工程 教学课件

第一章   分子克隆工具酶 基因工程 教学课件
5’-TAGGGATAA↓CAGGGTAAT-3’ ↑TATT
• I-PpoI:来自于多头绒胞菌Physarum polycephalum 基因内含子
5’- CTCTCTTAA↓GGTAGC -3’ ↑AATT
第二节
DNA 甲 基 化 酶
一. 甲基化酶的种类与识别顺序
1. 限制修饰系统I、II、III型中的甲基化酶
二、限制性内切酶的分类
• I 型 :识别特定序列,切割位点在距识 别位点至少1000 bp处随机切割 EcoB:TGA(N)8TGCT, EcoK: AAC(N)6GTGC
• II 型:识别特定序列并在识别位点处或 附近切割
• III 型:识别特定序列,切割位点在距识 别位点3’端25~27bp处随机切割 EcoP1:AGACC EcoP15:CAGCAG
• 限制酶反应条件:DNA(DNA的纯度与 甲基化程度)、限制酶、反应缓冲液( Tris-Cl、NaCl、Mg2+)、反应时间与温 度
• 限制酶星反应: 在变化的条件下,限制酶 识别序列特异性降低 EcoRI: GAATTC EcoRI*: AATT
七、其它特异性的限制酶
• Omega核酸酶(I-SceI) 由酿酒酵母线粒体rRNA基因中的内含子 编码,用于rRN的胞嘧啶和腺嘌呤 发生甲基化,形成5’-甲基胞嘧啶和6’-甲基腺嘌呤:
在DNA重组实验中,常用的甲基化酶属于II型,它与相应的限
制酶的识别顺序相同,其甲基化位点与限制酶作用位点可同,可
不同。
如:M. EcoRI GA mATTCC EcoRI G AATTC 不同
HpaI H
pa
/I
Haemophilus. Parainfluenzae
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常用的工具酶性质及功能
工具酶名称
限制性内切核酸酶 Restriction endonucleases
DNA连接酶 DNA ligase
DNA聚合酶I DNA polymerase I
多核苷酸激酶 DNA polymerase kinease
反转录酶 Reverse transcriptase
DNA末端转移酶 DNA terminal transferase
Bam HⅠ
5`---G
GATC C---3`
3`---C CTAG
G---5`
5`---AGATCT---3` 3`---TCTAGA---5`
Bgl II
5`---A
GATC T---3`
3`---T CTAG
A---5`
四、影响酶切反应的条件*
① 温度:一般37℃ ② 盐离子浓度:Na+,Mg2+ ③ 缓冲体系:具有稳定 pH 环境的Tris-HCl缓冲体系 DTT用于保持酶
位点偏爱(site preference)
每一种酶都有各自特异识别位点
它对底物要求有特异 的序列,通常的识别序列 是4 bp ~6bp,有些则 为7bp~8bp,甚或多于 8bp。
多数限制酶的识别序 列为回文结构,在识别序 列内或其附近水解DNA链 中的磷酸二酯键。
不同限制性内切酶切割的三种结果
同尾酶
5`---GGATCC---3` 3`---CCTAGG---5`
以RNA分子为模板合成互补的cDNA链
将同聚物尾巴加到线性双链 或单链DNA分子的3'-OH末端或DNA的3'-末 端标记dNTP 降解单链DNA或RNA,产生带5'磷酸的单核苷酸或寡聚核苷酸,同时也 可切割双链核酸分子的单链 能在高温(72℃)下的单链DNA为模板,从5'→3'方向合成新生的互补 链
第一节 分子克隆最常用两个工具酶
“分子 剪刀”
⒈ 限制性核酸内切酶 —— 在DNA上核苷酸的
特定连接处以特定的方式把DNA双链切开。如EcoRI, HpaI
“分子胶”
⒉ DNA连接酶——促使具有互补粘性末端或平
头末端的载体和供体DNA片段连接,形成重组DNA分 子。
限制性内切酶 Restriction enzymes
Hind Ⅲ 代表从流感噬血杆菌(Haemophilus influenzae) d 株中 分离到的第3个限制酶。
三、限制性核酸内切酶学特性
一般分子量为60kd,单链多肽,最适 pH 为 6~8 NaCl有抑制作用,能被Mg2+激活,巯基有保护作用 对热不稳定,通常贮存于–20℃环境。为避免反复
冻溶使酶失活,商品酶均含有50%甘油,使用时添加 相应的缓冲液稀释,降低反应液中甘油的浓度。
分子克隆常用工具酶演示文稿
DNA 的基本结构
Structure and features
• 每一单链具有 5’-3’极性
• 两条单链间以氢键连接 • 两条单链,极性相反,反向平行 • 以中心为轴,向右盘旋
Replication
分子克隆操作过程:
克隆目的基因→将目的基因与载体用限制性内切酶切割 和连接,制成重组DNA→导入宿主细胞→筛选、鉴定 →扩增和表达。
工具酶是指能用于DNA和RNA分子的切割、连接、 聚合、反转录等有关的各种酶系统称为工具酶。
要把不同基因的DNA线形分子片段准确地切出来, 需 要 各 种 限 制 性 核 酸 内 切 酶 ( restriction endonuclease);要把不同片段连接起来,需要DNA 连接酶(ligase);要合成基因或其中的一个片段,需 要 DNA 聚合酶(polymerase)等。
降解酶 S1 nuclease S1
Taq DNA 聚合酶 Taq DNA polymerase
主要功能 在DNA分子内部的特异性的碱基序列内部进行切割
将两条以上的线性DNA分子或片段催化形成磷酸二酯键连接成一个整 体 通过向 3‘ 端逐一增加核苷酸以填补双链DNA分子上的单链裂口,即 5’→3‘ DNA 聚合酶活性与 3'→5'及5'→3'-外切酶活性 催化将把一个磷酸分子加到多核苷酸链的5'-OH末端上
II 型限制性核酸内切酶酶解反应体系
“星”活性Star activity
“星”活性:高浓度的酶、高浓度的甘油、 低离子强度、极端ppH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所谓的现象。
在名称右上角加一个星号(*)表示,•如EcoRⅠ*: AATT ;Ec。

属种 株序

名 名名 号
EcoRⅠ E co R Ⅰ
Hind Ⅲ H in d Ⅲ
HindⅡ H in d Ⅱ
HpaⅠ H pa / Ⅰ
菌株来源
Escherichia coli R Haemophilus influenzae d Haemophilus influenzae d Haemophilus parainfluenzaea
稳定性和活性 ④ 反应体积和甘油浓度:
商品化的限制性内切核酸酶均加50%甘油作为保护剂,一般在-20℃ 保存。酶切反应时,加酶的体积一般不超过总反应的10%,否则甘油浓度 过高,影响酶切反应 ⑤ 反应时间:通常为1h;进行大量DNA酶切反应时一般让酶解过夜 ⑥ DNA纯度和结构 DNA样品中所含的蛋白质、有机溶剂、 RNA等杂质会影 响酶切反应的速度和完全程度酶切的底物一般为双链DNA,DNA的甲基化位 置会影响酶切反应。
“分子 剪刀”
⒈ 限制性核酸内切酶 —— 在DNA上核苷酸的
特定连接处以特定的方式把DNA双链切开。如EcoRI, HpaI
限制性内切酶是一种能识别 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。
一、限制性核酸内切酶的分类
二、 限制性核酸内切酶的命名原则
因此,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
用于核酸操作的常用工具酶
➢ 限制性核酸内切酶 ➢ DNA连接酶 ➢ DNA聚合酶 ➢ 核酸酶 ➢ 核酸修饰酶
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