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限制性内切酶的概念(限制性内切酶从哪里提取)

发布时间:2022-01-28 10:28:30 阅读:112982次 来源:百度学术

  限制性酶(限制性内切酶)定义

  限制性酶,也称为限制性内切酶,是一种由细菌产生的蛋白质,可在分子的特定位点切割DNA  。

  限制性核酸内切酶以非常精确的方式切割 DNA 双螺旋。它将 DNA 在称为限制性位点的分子内或附近的特定识别位点处切割成片段。

  它们有能力识别 DNA 上的特定碱基序列,然后在给定位置切割每条链。因此,它们也被称为“分子剪刀”。

限制性酶(限制性内切酶)

  限制性酶的来源

  限制性内切酶的天然来源是细菌细胞。

  这些酶被称为限制酶,因为它们通过降解病毒DNA而不影响细菌DNA来限制某些病毒(即噬菌体)对细菌的感染。因此,它们在细菌细胞中的功能是破坏可能进入细胞的外来 DNA。

  限制性内切酶识别外源 DNA 并在分子的多个位点切割它。

  每种细菌都有自己独特的限制酶,每种酶只识别一种序列。

  识别网站

  被限制性内切酶识别的 DNA 序列称为回文序列。回文是在两条链上读取相同但方向相反的碱基序列。

  例如,如果一条链上的序列是 GAATTC 以 5'→3' 方向读取,则相反链上的序列是 CTTAAG 以 3'→5' 方向读取,但当两条链都以 5'→3 方向读取时'方向顺序相同。回文相应地出现——

  5' GAATTC 3'

  3' CTTAAG 5'

  此外,回文中还有一个对称点。在示例中,该点位于 AT/AT 之间的中心。

  限制性内切酶的价值在于它们在 DNA 分子的对称点周围进行切割。

  一些酶在对称轴上直接切割分子,产生平端。

  然而,更有价值的是在远离两条链对称点的相同两个碱基之间切割的限制性内切酶,因此产生了惊人的断裂。

  限制性酶的裂解机制

  当限制性内切酶识别特定序列时,它会通过催化相邻核苷酸之间的键水解(通过添加水分子来分解化学键)来剪断 DNA 分子。为了切割 DNA,所有的限制性内切酶都会做两个切口,一次穿过 DNA 双螺旋的每个糖-磷酸骨架(即每条链)。

  限制酶的种类

  传统上,识别出四种类型的限制性内切酶,分别命名为 I、II、III 和 IV,它们主要在结构、切割位点、特异性和辅因子上有所不同。

  I 型酶在远离识别位点的位点进行切割;需要 ATP 和 S-腺苷-L-蛋氨酸才能发挥作用;具有限制性和甲基化酶活性的多功能蛋白。

  II 型酶在识别位点内或距离识别位点较短的特定距离处进行切割;大多数需要镁;独立于甲基化酶的单一功能(限制性)酶。

  III 型酶在离识别位点很近的位点切割;需要 ATP(但不要水解);S-腺苷-L-蛋氨酸刺激反应但不是必需的;它作为具有修饰甲基化酶的复合物的一部分存在。

  IV型酶靶向修饰的DNA,例如甲基化、羟甲基化和葡糖基-羟甲基化DNA。

  限制性酶的命名

  自 1970 年代发现以来,已经鉴定了许多限制性内切酶,同时对 II 型限制性内切酶进行了表征。

  每种酶都以分离它的细菌命名,使用基于细菌属、种和菌株的命名系统。例如,EcoRI 限制酶的名称来源于:

  E –大肠杆菌:属

  大肠杆菌:特定物种

  R- RY13:应变

  I-首次鉴定:细菌中的鉴定顺序

  限制性酶的应用

  限制性内切酶可以从细菌细胞中分离出来,并在实验室中用于操作 DNA 片段,例如那些含有基因的片段;因此,它们是重组 DNA 技术(基因工程)不可或缺的工具。

  限制性内切酶最有用的方面是每种酶识别相同的独特碱基序列,而与 DNA 的来源无关。这意味着这些酶沿着原本非常规则的 DNA 分子建立了固定的界标。这允许使用凝胶电泳技术将长 DNA 分子分成可以按大小相互分离的片段。

  如此生成的每个片段也可用于进一步分析,包括测序。

  将 DNA 分子切割成离散片段的一个价值是能够将特定基因定位在它所在的片段上,这是通过 Southern 印迹的一般技术完成的。


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