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DNA 聚合酶的特性與應用
  • 釋出日期☁↟↟◕:2022-09-05      瀏覽次數☁↟↟◕:399
    • DNA 聚合酶☁·││↟,又稱 DNA 依賴的 DNA 聚合酶(DNA—dependent DNA polymerase☁·││↟,DNA pol)☁·││↟,它是以親代 DNA 為模板☁·││↟,催化底物 dNTP 分子聚合形成子代 DNA 的一類酶••·▩。此酶最早是美國科學家 Arthur Komberg 於 1957 年在大腸桿菌中發現的☁·││↟,被稱為 DNA 聚合酶 Ⅰ(DNA polymerase Ⅰ☁·││↟,簡稱polⅠ)以後陸續在其他原核生物及真核生物中找到了多種 DNA 聚合酶••·▩。這些 DNA 聚合酶的共同特徵為☁↟↟◕:①具有5’→3’聚合酶活性☁·││↟,這就決定了 DNA 只能沿著 5’→3’方向合成;②需要引物☁·││↟,DNA 聚合酶不能催化 DNA 新鏈從頭合成☁·││↟,只能催化 dNTP 加入核苷酸鏈的 3'-OH 末端••·▩。因而複製之初需要一段 DNA 引物的 3’一OH 端為起點☁·││↟,合成 5’→3’方向的新鏈••·▩。

      一╃│·↟、特性☁↟↟◕:
      DNA 聚合酶有多種☁·││↟,E.coli 就有三種••·▩。通常 DNA 聚合酶具有以下共同特點☁↟↟◕:
      1╃│·↟、需要 DNA 模板☁·││↟,因此這類酶又稱為依賴 DNA 的 DNA 聚合酶;
      2╃│·↟、需要 RNA 或 DNA 作為引物(primer)☁·││↟,即 DNA 聚合酶不能從頭催化;
      3╃│·↟、催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端☁·││↟,其速率為 1000nt/min☁·││↟,因而 DNA 合成的方向是 5’到 3';
      4╃│·↟、三種 DNA 聚合酶都屬於多功能酶☁·││↟,它們在 DNA 複製和修復過程的不同階段發揮作用••·▩。

      二╃│·↟、應用☁↟↟◕:
      E.coli 的 DNA pol Ⅰ 涉及 DNA 損傷修復☁·││↟,在半保留複製中起輔助的作用••·▩。DNA polⅡ 在修復損傷中也具有重要的作用••·▩。DNA polⅢ 是一種多亞基的蛋白質☁·││↟,在 DNA 新鏈的從頭合成中起復制酶的作用••·▩。

      複製的忠實性問題會影響到翻譯的精確性☁·││↟,這種忠實性主要依賴於鹼基的特異性配對••·▩。據估計每個鹼基對將有 10-3••·▩。的機率會發生錯配☁·││↟,但實際的錯配率只有 10-8~10-10☁·││↟,即每 1000 個細菌複製週期中☁·││↟,每個基因組只產生一次錯誤••·▩。DNA 多聚酶能增加互補鹼基的特異性☁·││↟,該特異性主要表現在以下兩方面☁↟↟◕:

      1╃│·↟、能夠檢查進入的鹼基是否和模板互補☁·││↟,這時透過一個匹配的化學特點加以識別☁·││↟,這是合成前的一種預防措施☁·││↟,稱為合成前(presynthetic)錯誤控制;
      2╃│·↟、在新的鹼基加到鏈上以後☁·││↟,檢查鹼基是否配對••·▩。若發生錯配☁·││↟,將會把剛加上去的錯誤鹼基切除掉☁·││↟,這是校正控制(proofreading)••·▩。

      細菌的三種 DNA 聚合酶都具有 3 7硝’外切活性☁·││↟,逆 DNA 合成方向進行加工☁·││↟,提供校對功能••·▩。在鏈的延伸階段中☁·││↟,一個核苷酸進人生長鏈的末端☁·││↟,形成鍵☁·││↟,該酶就向前移一個鹼基對☁·││↟,準備下一個鹼基對的進入••·▩。若一個錯誤產生了☁·││↟,這個酶就向回退☁·││↟,切除最後加進來的這個鹼基☁·││↟,產生一個位點☁·││↟,然後被正確的鹼基取代••·▩。

      不同 DNA 多聚酶聚合和校正之間的關係是不同的••·▩。有時☁·││↟,這些活性是由相同的蛋白質亞基產生的☁·││↟,但有時它們又還有不同的亞基••·▩。一個錯誤鹼基的排除實際上是十分複雜的☁·││↟,因為這種切除反應是由不同位點催化的••·▩。

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