基因工程常用的工具酶ppt课件.ppt

基因工程是一种利用生物学原理和技术，对生物体的遗传物质进行改造以实现特定目的的技术。在基因工程中，工具酶起着至关重要的作用，尤其是限制性核酸内切酶（限制酶）。这些酶是生物体防御机制的一部分，能识别并切割特定的DNA序列，从而在基因操作中用于精确地切割DNA分子。 限制酶的发现可以追溯到20世纪50年代，当时研究发现λ噬菌体的DNA在E.coli B和PFU10-4等细菌中被降解，这揭示了细菌防御外来DNA的一种机制。限制酶能够切割DNA双链结构，而修饰酶则负责对宿主自身的DNA进行甲基化修饰，防止自身DNA被限制酶切割。这种限制与修饰系统（R/M体系）是细菌保护自身免受病毒感染的一种策略。 限制酶根据其性质和功能分为不同类型，主要包括Ι型、Ⅱ型和Ⅲ型酶。Ⅱ型限制酶是最常用于基因工程的类型，它们由单个亚基组成，相对分子质量在2-10万dal之间，通常需要Mg2+作为辅助因子，有些还需要ATP和SAM。例如，EcoK、EcoB和Hind Ⅱ分别代表了不同类型的Ⅱ型限制酶。 限制酶的命名遵循一定的规则，一般由寄主微生物的属名首字母大写、种名前两个字母小写以及菌株名组成，有时还会加上罗马数字以区分来自同一菌株的不同限制修饰系统。例如，HindⅡ来源于Haemophilus influenzae d，HindⅢ则是同一属和种的不同限制酶。 Ⅱ型限制酶的特性包括它们对DNA识别序列的高度特异性。这些酶能识别4到8对核苷酸组成的特定序列，如EcoR I的识别序列GCATG，且切割位点通常位于识别序列内部或两侧。有些酶如HaeⅢ可以识别多种序列，而大多数限制酶的识别序列具有回文结构，即两条链的反向互补序列。切割后，DNA末端可分为两类：粘性末端和平齐末端。粘性末端的单链延伸端有互补的核苷酸，可以进行碱基配对；而平齐末端的两端是整齐的，不具有互补性。 同尾酶和同裂酶是根据它们切割后产生的末端来分类的。同尾酶虽然识别序列不同，但切割后形成相同的粘性末端，如BamH I和Bcl I都产生GATC末端。同裂酶则指的是切割产生相同平齐末端的酶。 这些工具酶在基因工程中的应用广泛，如克隆、DNA测序、基因定位和表达调控等。通过选择合适的限制酶，科学家可以精确地切割和连接DNA片段，构建重组DNA分子，从而实现基因的插入、删除、替换等操作。因此，了解和掌握限制酶的种类、特性及命名规则对于从事生物技术特别是基因工程的研究人员至关重要。