Galería de mapas mentales Biología-Capítulo 2 Las enzimas como herramientas para la ingeniería genética Mapa mental
Este es un mapa mental sobre las enzimas herramienta de la ingeniería genética en el Capítulo 2 de Biología. El diseño del curso de ingeniería genética involucra las propiedades y características de las enzimas herramienta.
Editado a las 2023-11-16 23:39:36,Capítulo 2 Enzimas herramienta para ingeniería genética
endonucleasa de restricción
Función: Reconocer secuencias específicas en moléculas de ADN de doble hebra y cortar el ADN de doble hebra (que se encuentra principalmente en bacterias procarióticas, lo que ayuda a las bacterias a limitar la invasión de ADN extraño)
Sistema de modificación de restricciones (sistema de defensa de las bacterias)
Restricción: esto significa que ciertos tipos de bacterias pueden destruir el ADN extraño invasor mediante la acción de endonucleasas de restricción, limitando así la invasión de células biológicas por ADN extraño.
Modificación: Las moléculas de ADN de la propia célula biológica se metilan en posiciones de bases específicas mediante la acción de la metilasa, que puede protegerlas del daño causado por sus propias endonucleasas de restricción.
Endonucleasa de restricción tipo II
Caracteristicas basicas
Reconocer secuencias específicas de 4-8 pares de bases en moléculas de ADN de doble cadena.
Los sitios de escisión de la mayoría de las enzimas se encuentran dentro o en ambos lados de la secuencia de reconocimiento.
Identificar la secuencia de escisión como una estructura palíndromo rotacionalmente simétrica clásica.
Divide el ADN para producir extremos que contienen grupos 5' fosfato y 3' hidroxilo.
Los cortes desplazados producen extremos pegajosos, los cortes a lo largo del eje de simetría producen extremos planos
Operación de reacción enzimática.
La mayoría de las enzimas de tipo II requieren condiciones de reacción similares.
Hidrólisis enzimática combinada multienzimática.
En principio, las enzimas que requieren la misma concentración de sal se pueden digerir al mismo tiempo, pero los sitios de corte de las enzimas no pueden superponerse.
Enzimas con diferentes requisitos de concentración de sal.
Utilice la concentración de sal requerida para enzimas más caras, aumente la dosis de enzimas más baratas e hidrolice enzimáticamente al mismo tiempo.
La enzima baja en sal lo corta primero, luego agrega sal y la enzima alta en sal lo corta nuevamente.
Una enzima corta primero, luego se cambia el tampón y otra enzima corta nuevamente.
Factores que afectan la actividad enzimática.
1||| Pureza de la muestra de ADN
Impurezas: proteínas, fenol, cloroformo, etanol, EDTA, SDS, NaC, etc.
Acercarse
Aumentar la cantidad de enzima: 10U de enzima por 1μg de ADN
Aumentar el volumen total de reacción.
Ampliar el tiempo de reacción
2||| Nivel de metilación de muestras de ADN: la metilación de nucleótidos específicos en la secuencia de reconocimiento limita fuertemente la actividad de la enzima.
3||| estructura molecular del adn
Ciertas endonucleasas de restricción requieren muchas veces más enzima para escindir el ADN plasmídico o el ADN viral superenrollado que para digerir el ADN lineal.
Algunas endonucleasas de restricción de ácidos nucleicos cortan los sitios de las enzimas de restricción en diferentes posiciones y su eficiencia también es significativamente diferente.
4||| Propiedades tampón de las endonucleasas: altas concentraciones de enzimas, altas concentraciones de glicerol, baja fuerza iónica, valores extremos de pH, etc. provocarán una baja especificidad en las secuencias de reconocimiento y escisión de algunas endonucleasas, es decir, actividad estelar).
5||| Temperatura de reacción de digestión: la temperatura de reacción estándar para la mayoría de las endonucleasas de restricción es de 37 °C.
Terminación de la reacción de la enzima de restricción.
La mayoría de las enzimas: baño tibio a 65°C durante 5 minutos
Algunas enzimas termoestables (como BamH Ⅰ y Hae Ⅱ): agregue la solución de reacción de terminación (agregue 0,5 mol/L de EDTA para que la concentración final en la solución alcance 10 mmol/L para quelar Mg2)
solicitud
Corta el ADN en sitios específicos para producir fragmentos de enzimas de restricción específicos.
La escisión con enzimas de restricción produce extremos pegajosos idénticos para la recombinación
Crear un mapa de restricción de ADN
Construir biblioteca de genes
transferencia del sur
Pasos para digerir el ADN (digestión de 0,2-1,0 μg de ADN)
Agregue el volumen apropiado de solución de ADN.
Agregue 2 μL de tampón de digestión con enzima de restricción 10X apropiado y mezcle.
Agregue 1-2U de enzima de restricción y mezcle.
Coloque los reactivos mezclados anteriores a la temperatura adecuada e incube durante el tiempo requerido.
Añadir 0,5 mol/L
ADN polimerasa
característica
ADN polimerasa I de Escherichia coli (ADN pol I)
activo
Actividad ADN polimerasa 5'->3'
Actividad exonucleasa 5'->3'
Actividad exonucleasa 3'->5'
Uso básico
Traducción de Nick: Las actividades exonucleasa y polimerasa 5'->3' trabajan juntas para hacer avanzar el mella.
Preparación de sondas de ADN marcadas con 32P.
Fragmento grande de ADN polimerasa I de Escherichia coli (enzima Klenow)
propiedades básicas
Fuente: La ADN polimerasa Ⅰ de Escherichia coli se trata con subtilisina para obtener el tercio N-terminal del segmento peptídico grande, que es la enzima Klenow.
Tiene actividad ADN polimerasa 5'->3' Tiene actividad exonucleasa 3'->5' Pérdida de actividad exonucleasa 5'->3'
Uso básico
1||| Rellena los extremos pegajosos de 5' generados por endonucleasas.
2||| Marcado isotópico de extremos de fragmentos de ADN.
3||| Síntesis de la segunda cadena de ADNc
4||| Determinación de la secuencia de ADN mediante el método de terminación del extremo de la cadena didesoxi.
T4-ADN polimerasa
Caracteristicas basicas
① Actividad ADN polimerasa 5'->3' ② Actividad de la polimerasa exonucleolítica 3'->5' ③ Falta de actividad exonucleasa 5'->3' ④ En ausencia de dNTP, la exoescisión se puede realizar desde cualquier extremo 3'-OH ⑤ Cuando solo hay un tipo de dNTP, la exólisis se detiene cuando se expone el nucleótido complementario. ⑥ Cuando los cuatro dNTP están presentes, domina la actividad de polimerización.
Uso básico
①Corte el extremo adhesivo 3' generado por la endonucleasa
② Marcado isotópico de extremos de fragmentos de ADN.
ADN polimerasa del bacteriófago T7
Caracteristicas basicas
① Actividad ADN polimerasa 5'->3' ② Actividad exonucleasa 3'->5' ③ Tiene la procesividad más fuerte entre las ADN polimerasas conocidas. ④ Después de la modificación, se convierte en una enzima de secuenciación para fragmentos largos de ADN utilizando el método de terminación de cadena didesoxi.
Uso básico
Reacciones de extensión de cebadores para fragmentos de ADN más largos.
Etiquetado final rápido mediante reacciones de llenado o intercambio (desplazamiento)
Desoxinucleotidil transferasa terminal (TdT)
Caracteristicas basicas
Fuente: timo de ternera
La ADN polimerasa sin plantilla incorpora aleatoriamente dTNP en el extremo 3'-OH
Uso básico
Agregue colas de homopolímero complementarias al vector o al ADN objetivo
Marcado isotópico de extremos 3 'de fragmentos de ADN.
ADN polimerasa dependiente de ARN (transcriptasa inversa)
Caracteristicas basicas
(1) síntesis de ADNc guiada por ARN
(2) Escisión bidireccional de la cadena de ARN en la cadena híbrida de ADN-ARN (actividad RNasa H)
(3) Actividad de polimerización de ADN guiada por ADN.
Transcriptasa inversa de uso común
AMV: una enzima transcriptasa inversa derivada del virus del mieloblastoma aviar purificado (funciona a 42°C)
MMLV: producto de expresión del gen de la transcriptasa inversa del virus de la leucemia murina de Moloney (MMLV) en E. coli (funciona a 37 °C)
Uso básico
Transcribir el ARN de genes eucariotas en ADN y construir una biblioteca de ADNc
Evalúe y etiquete el extremo 3' de los fragmentos de ADN con salientes 5' y prepare sondas.
Reemplaza el fragmento de Klenow para la secuenciación de ADN
ADN polimerasa termoestable (enzima Taq)
Estabilidad térmica
dependencia de iones
Pobre fidelidad: posee actividad polimerasa 5'->3' y actividad exonucleasa 5'->3'; Pero no hay actividad de corrección 3'->5', y se agregará un adenilato A adicional al final del fragmento de cálculo sintetizado.
Enzima modificadora del ácido nucleico
Polinucleótido quinasa T4 (T4-PNK)
Características: Cataliza la transferencia del grupo γ-fosfato del ATP al extremo 5'-OH del ADN o ARN.
Propósito: utilizado para el etiquetado de isótopos de los extremos de la sonda.
Fosfomonoesterasa alcalina: elimina los grupos 5' fosfato del ADN y el ARN.
Función: Cataliza la eliminación del grupo 5' fosfato de las moléculas de ácido nucleico, convirtiendo así el extremo 5'-P del fragmento de ADN o ARN en el extremo 5'-OH. Su función en la clonación molecular es evitar la autoligación entre ellos. extremos pegajosos.
Uso básico
Elimine el grupo fosfato del extremo 5' del ADN del vector para evitar que el vector se cicle y mejore la tasa de recombinación.
Elimine los grupos 5' fosfato del ADN y el ARN y luego etiquételos con polinucleótido quinasa T4.
Fosfomonoesterasa alcalina (CIP) del timo de ternera: inactivada a 68°C
Enlace monoéster de fosfato básico (BAP) de E. coli: estable a 68°C y resistente a la extracción con fenol
Exonucleasa monocatenaria: exonucleasa VII (ExoVII)
exonucleasa de doble cadena
Exonucleasa III (ExoIII)
Exonucleasa lambda (λExo)
Endonucleasa monocatenaria: nucleasa S1
Características básicas: De Aspergillus oryzae ① Explicar el ADN monocatenario es 75.000 veces más rápido que explicar el ADN bicatenario ② Zn2 requerido ③ Rango óptimo de oH: 4,0 ~ 4,3 ④ Requiere NaCl: 10~300 mmol/L
Reacción básica
① Endocución de ADN o ARN monocatenario
② ADN o ARN bicatenario con mellas o hendiduras en su interior
usos importantes
① Retire el saliente monocatenario del fragmento de ADN y conviértalo en un extremo romo. ② Eliminar la estructura en horquilla formada durante la síntesis de ADNc ③ Analizar la cantidad de ARNm mediante el experimento de protección de la nucleasa S1 ④ La hibridación de ARNm maduro y ADN genómico, combinada con la hidrólisis por esta enzima, puede localizar intrones. ⑤ Recortar los extremos de las mutaciones de eliminación progresiva.
Exonucleasa endo-bicatenaria monocatenaria: nucleasa Bal31
Caracteristicas basicas
ADN ligasa
Enzimas de uso común
ADN ligasa de Escherichia coli: utilizando NAD+ [nicotinamida adenina dinucleótido] como cofactor
Bacteriófago T4 ligasa T4: utiliza ATP [trifosfato de adenosina] como cofactor
Mismo mecanismo de acción
propiedades básicas
Reparar enlaces fosfodiéster en huecos en el ADN bicatenario
Repara el enlace fosfodiéster en el espacio de la cadena de ADN unida a la cadena de ARN.
Conecte moléculas de ADN de doble cadena con extremos romos
Condiciones de reacción
Conexiones de extremos adhesivos
Conexión de extremo plano
Ligadura directa utilizando ADN ligasa T4.
Conexión conviviente más cola
Conectar con conectores
Ligadura del adaptador de ADN