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DNA連接酶

指数 DNA連接酶

DNA連接酶(),也称DNA黏合酶,在分子生物學中扮演一個既特殊又關鍵的角色,那就是把兩條DNA黏合成一條。無論是雙股或是單股DNA的黏合,DNA連接酶都可以藉由形成磷酸雙脂鍵將DNA在3'端的尾端與5'端的前端連在一起。雖然在細胞內也有其他的蛋白質,例如像是DNA聚合酶在其中一股DNA為模板的情況下,將另一邊的DNA單股斷裂端,透過聚合反應的過程形成磷酸雙脂鍵來黏合DNA。但是DNA聚合酶的黏合過程卻只是聚合反應一個附帶的功能而已,真正在細胞內扮演DNA黏合反應的工作還是以DNA連接酶為主。 顧名思義,DNA連接酶的功能便是在黏合斷裂的DNA,而細胞內只有DNA複製與DNA修復的反應牽涉到DNA斷裂的合成,因此DNA連接酶就是在上述的兩個機制扮演重要的角色。除了細胞內的黏合反應,隨著分子生物學的進展,幾乎大多數的分子生物實驗室都會利用DNA連接酶來進行重組DNA的實驗,或許這也可以被規類為其另一著重要的功能。.

25 关系: 基因岡崎片段分子生物学嘧啶嘌呤哺乳动物共价键噬菌体碱基对磷酸磷酸雙脂鍵羟基DNA复制DNA修復DNA聚合酶質體黏狀末端重組重組DNA蛋白质蛋白质复合体蛋白酶限制酶3'端5'端

基因

基因一词来自希腊语,意思为“生”。是指控制生物性状的遗传信息,通常由DNA序列来承载。基因也可视作基本遗传单位,亦即一段具有功能性的DNA或RNA序列。弄清其序列本身的过程叫基因测序。基因的结构由增强子,启动子及蛋白编码序列组成:即基因产物可以是蛋白质(蛋白质编码基因)及RNA,从而控制生物个体的性状(差異)表现。在一个个体当中所有的基因总和叫基因组。在一个物种中所有等位基因的总合叫基因库。在大多数真核生物中,基因分为细胞核基因及线粒体基因,绿色植物的叶绿体也含有独立于细胞核的叶绿体基因组。人類約有一万九千至兩萬两千個基因。 在真核生物中,染色体在体细胞中是成对存在的。每条染色体上都带有一定数量的基因。一个基因在细胞有丝分裂时有两个对列的位点,称为等位基因,分别来自父与母。依所攜帶性状的表現,又可分为显性基因和隐性基因。 一般来说,同一生物体中的每个细胞體都含有相同的基因(除了已经分化的免疫细胞),但并不是每个细胞中的所有基因携带的遗传信息都会被表現出来。控制基因表达的因素分为传统的遗传学(增强子,启动子序列相关)因素及表观遗传学(DNA甲基化,组蛋白乙酰化和脱乙酰化及RNA干扰相关)因素。職司不同功能的細胞或不同的细胞类型中,活化而表現的基因也不同。在某一细胞类型当中所有被表达的基因叫转录组,所有编码蛋白质的基因叫蛋白质组。通过即时聚合酶链式反应或染色质免疫沉淀-测序可得到转录组及蛋白质组的信息。用电脑处理基因序列的学科叫生物信息学。 人类基因组计划(human genome project, HGP)是一项规模宏大,跨国跨学科的生物信息学项目。其宗旨在于测定组成人类染色体(指单倍体)的30亿个碱基对形成的核苷酸序列,从而繪製人类基因组圖譜,並且辨識其载有的基因,达到破译人类遗传信息的最终目的。该计划起始于1990年于2000年完成。.

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岡崎片段

岡崎片段(英語:Okazaki fragment)是DNA複製過程中,一段屬於不連續合成的延遲股,即相對來說長度較短的DNA片段。名稱源自1967年最早發現團隊的領導者-日本名古屋大學的岡崎令治與岡崎恒子夫妇的姓氏。其團隊在研究大腸桿菌中噬菌體DNA複製情形時發現此現象。 岡崎片段之所以存在是因為DNA聚合酶無法在樣板DNA的5'端往3'端的方向上合成DNA,因此只能反向合成在樣本DNA上產生了許多以5'到3'方向合成的岡崎片段(建立的片段與樣本DNA方向相反 故依舊是5'往3'),再由DNA黏合酶將其黏合。在前导链(領先股)上DNA的合成是连续的,在后滞链(延遲股)上则是不连续的。 細菌體內的岡崎片段長約1000到2000個核苷酸,真核生物則約150到200個核苷酸。 对冈崎片段的仔细研究表明,与前导链的头几个一样,每一片段5'端的头几个核苷酸均是核糖核苷酸,因此DNA合成是由RNA引导的。这些引物在片段连接之前被外切酶去掉,产生的间隙由DNA填补。用RNA引导DNA复制的原因很可能是出于保证DNA复制的高忠实性。.

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分子生物学

分子生物学(Molecular biology)是对生物在分子層次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究,其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解,包括DNA,RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。.

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嘧啶

嘧啶(,音同「密定」,英語:Pyrimidine)為1,3-二氮杂苯,是一种杂环化合物。嘧啶由2个氮原子取代苯分子间位上的2个碳形成,是一种二嗪。和吡啶一样,嘧啶保留了芳香性。.

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嘌呤

嘌呤(,大陆:piào lìng,台湾:「飄齡」,英語:Purine),又稱普林,是新陈代谢過程中的一種代謝物。它是一种带有四个氮原子的杂环芳香有机化合物,嘌呤和嘧啶是核酸中最重要的组成部分。 如果身體未能將嘌呤進一步代謝并從腎臟中經尿液排出的話,而這些物質最終形成尿酸,再經血液流向軟組織,以結晶體積存於其中,假若有誘因引起沉積在軟組織如關節膜或肌腱裡的尿酸結晶釋出,那便導致身體免疫系統過度反應(敏感)而造成炎症(痛風症)。.

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哺乳动物

哺乳动物是指脊椎动物亚门下哺乳綱(学名:Mammalia)的一类用肺呼吸空气的温血脊椎动物,因能通过乳腺分泌乳汁来给幼体哺乳而得名。 按照《世界哺乳动物物种》(Mammal Species of the World)一书在2005年的资料,哺乳纲目前有约5676个(2008版的IUCN红皮书为5488个)不同物种,分布在1229个属,153个科和29个目中,约占脊索动物门的10%,地球所有物种的0.4%。啮齿目(老鼠、豪猪、海狸、水豚等)、翼手目(蝙蝠等)和鼩形目(鼩鼱等)是哺乳动物中物种最多的目。 哺乳动物的身体结构复杂,有区别于其他类群的大脑结构、恒温系统和循环系统,具有为后代哺乳、大多数属于胎生、具有毛囊和汗腺等共通的外在特征。 它们外型多样,小至体长30毫米长有翅膀的凹脸蝠,大至体长33米形同鱼类的蓝鲸。它们有很好的环境适应能力,分布在从海洋到高山,从热带到极地的广泛区域。人类也是哺乳动物的一员。.

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共价键

共价键(Covalent Bond),是化学键的一种。两个或多个非金屬原子共同使用它们的外层电子(砷化鎵為例外),在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定和坚固的化学结构叫做共价键。与离子键不同的是进入共价键的原子向外不显示电荷,因为它们并没有获得或损失电子。共价键的强度比氢键要强,比离子键小。 同一種元素的原子或不同元素的原子都可以通過共​​價鍵結合,一般共價鍵結合的產物是分子,在少數情況下也可以形成晶體。 吉爾伯特·路易斯于1916年最先提出共价键。 在简单的原子轨道模型中进入共价键的原子互相提供单一的电子形成电子对,这些电子对围绕进入共价键的原子而属它们共有。 在量子力学中,最早的共价键形成的解释是由电子的复合而构成完整的轨道来解释的。第一个量子力学的共价键模型是1927年提出的,当时人们还只能计算最简单的共价键:氢气分子的共价键。今天的计算表明,当原子相互之间的距离非常近时,它们的电子轨道会互相之间相互作用而形成整个分子共用的电子轨道。.

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噬菌体

噬菌体(bacteriophage)是病毒的一種,其特別之處是專以細菌為宿主,較為熟知的噬菌體是以大腸桿菌為寄主的T2噬菌體。 跟別的病毒一樣,噬菌體只是一團由蛋白質外殼包裹的遺傳物質,大部分噬菌體還長有「尾巴」,用來將遺傳物質注入宿主體內。超過95%已知的噬菌體以雙螺旋結構的DNA為遺傳物質,長度由5,000個碱基对到5,000,000個碱基对不等;餘下的5%以RNA為遺傳物質。正是通過對噬菌體的研究,科學家證實基因以DNA為載體。(见赫希-蔡斯实验)整個噬菌體的長度由20納米到200納米不等。它們的基因組可含有少至四個、多至數百個基因。在注射其基因組進入細胞質後,噬菌體在細菌內複製。噬菌體是在生物圈中最常見的和多樣化的實體。 噬菌體是一種普遍存在的生物體,而且經常都伴隨着細菌。通常在一些充滿細菌群落的地方,如:泥土、動物的內臟裡,都可以找到噬菌體的蹤影。目前世上蘊含最豐富噬菌體的地方就是海水。在海平面,平均每毫升的海水即含有9×108個病毒粒子(virions),並使海水中70%的細菌受到噬菌體的感染。 噬菌体的命名是由希腊语词汇“吞噬”(φαγεῖν)的首字母Φ開始,然後加上一組序號。 在蘇聯、中歐和法國,噬菌體都曾用作抗生素的替代品,作為醫療用品的時間超過90年。英国广播公司 地平线系列(1997年):The Virus that Cures,一部关于噬菌体药物的纪录片。噬菌體治療已經被更多國家的醫師接受,它們被看作是對於許多細菌的菌株可能的治療。.

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碱基对

碱基对是形成核酸DNA、RNA单体以及编码遗传信息的化学结构。组成碱基对的碱基包括腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)。在DNA或某些双链RNA分子结构中,由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变,使碱基配对遵循一定的规律,腺嘌呤一定与胸腺嘧啶或者在RNA中的尿嘧啶配对,鸟嘌呤与胞嘧啶配对。这就是碱基互补配对原则。它常被用来衡量DNA和RNA的长度(尽管RNA是单链)。它还与核苷酸互换使用,尽管后者是由一个五碳糖、磷酸和一个碱基组成。 鹼基對通常簡寫做bp(base pair);千鹼基對 為kbp,或簡寫作kb(對於雙鏈核酸。對於單鏈核酸,kb指千鹼基);兆鹼基对即百萬對鹼基簡寫作Mbp。 人类也成功的将人造碱基对加入到了DNA中。.

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磷酸

磷酸(phosphoric acid)或稱為正磷酸(orthophosphoric acid),化學式H3PO4,是一种常见的无机酸,不易挥发,不易分解,几乎没有氧化性。具有酸的通性,是三元中强酸,其酸性比盐酸、硫酸、硝酸弱,但比醋酸、硼酸等强。由五氧化二磷溶于热水中即可得到。正磷酸工业上用硫酸处理磷灰石即得。用硝酸使磷氧化,可以得到较纯的磷酸;一般是83%-98%的稠厚溶液,如果再浓缩,可以得到无色晶体。磷酸在空气中容易潮解;加热会逐渐失水得到焦磷酸,进一步失水得到偏磷酸。磷酸容易自行結合成多種化合物如焦磷酸(pyrophosphoric acid)或三聚磷酸(triphosphoric acid)等。 除了用作化学试剂之外,磷酸也可主要用于制药、鐵銹轉化劑、食品添加物、溶劑、電解液、肥料、冶金、飼料等,也有在醫學美容及牙科的用途。 磷酸為三元酸,可解離出三個氫離子,因此可形成三種不同的酸根,分別是:磷酸二氫根、磷酸氫根以及磷酸根。.

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磷酸雙脂鍵

#重定向 磷酸二酯鍵.

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羟基

基,又称氢氧基,化学式为–OH,是含有氧原子以共價鍵與氫原子連接的化學官能團,有時也稱為醇官能團,是常见的极性基团。羥基基團以共價鍵結合羰基(–C.

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DNA复制

DNA复制是指DNA双链在细胞分裂分裂间期进行的以一个亲代DNA分子为模板合成子代DNA链的过程。复制的结果是一条双链变成两条一样的双链(如果复制过程正常的话),每条双链都与原来的双链一样(排除突变等不定因素)。 DNA复制是一种在所有的生物体内都会发生的生物学过程,是生物遗传的基础。对于双链DNA,即绝大部分生物体内的DNA来说,在正常情况下,这个过程开始于一个亲代DNA分子,最后产生出两个相同的子代DNA分子。亲代双链DNA分子的每一条单链都被作为模板,用以合成新的互补单链,这一过程被称为半保留复制。细胞的校正机制确保了DNA复制近乎完美的准确性。 在细胞当中,DNA复制起始于基因组的特殊位点,称为“起始位点”。起始于起始位点的DNA解链和新链的合成会形成复制叉。除了DNA聚合酶外,一些酶通过添加和模板相配的核苷酸来合成新DNA,一些和复制叉连接的其他蛋白对DNA的复制起始和延伸起辅助作用。 DNA复制也可以在体外(即人工地)进行,从细胞中分离的DNA聚合酶和人造的DNA复制引物可以用来启动以已知序列的DNA分子为模板的复制,聚合酶链式反应(PCR)是一种常见的实验室技术,这种采用了循环方式的人工合成,在一个DNA池中扩增出特定的DNA片段。.

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DNA修復

DNA修复是细胞中经常运行的一种进程。它使基因组免受损伤和突变,因此对细胞的生存是很重要的。在人的细胞中,一般的代谢活动和环境因素(如紫外线和放射線)都能造成DNA损伤,导致每个细胞每天多达1,000,000处的分子损害。这些损害给DNA分子造成结构上的破坏,由此可大大的改变细胞阅读信息和基因编码的方式,其餘的損害引發在細胞基因體中的潛在有害突變,進而影響子細胞在進行有絲分裂後的存活。因此,DNA修复必须经常运作,以快速地改正DNA结构上的任何错误之处。當正常修復程序失效與細胞凋亡沒有發生,則不可回復的DNA損傷可能會發生,包含了雙股斷裂與DNA與DNA交互連結。 DNA修復的速度與許多因素有關,如細胞類型、細胞老化以及外在環境等。然而當細胞累積大量的DNA損傷老化時,DNA修复的速度下降,直至赶不上正在进行的DNA损伤的速度。这时,细胞可能遭受以下三种命运之一:.

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DNA聚合酶

DNA聚合酶(DNA Polymerase,EC編號2.7.7.7)是一種參與DNA複製的酶。它主要是以模板的形式,催化去氧核糖核苷酸的聚合。聚合後的分子將會組成模板鏈並再進一步參與配對。 DNA聚合酶以去氧核苷酸三磷酸(dATP、dCTP、dGTP、或dTTP,四者統稱dNTPs)為底物,沿模板的3'→5'方向,將對應的去氧核苷酸連接到新生DNA鏈的3'端,使新生鏈沿5'→3'方向延長。新鏈與原有的模板鏈序列互補,亦與模板鏈的原配對鏈序列一致。 已知的所有DNA聚合酶均以5'→3'方向合成DNA,且均不能「重新」(de novo)合成DNA,而只能將去氧核苷酸加到已有的RNA或DNA的3'端羥基上。因此,DNA聚合酶除了需要模板做為序列指導,也必需-zh-hans:引物; zh-hant:引子;-來起始合成。合成引物的酶叫做引發酶。 反應式:.

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質體

質體可能是指:.

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黏狀末端

所谓黏性末端或黏状末端('Sticky Ends'),指DNA重组技术中,DNA限制酶在切开DNA的双链结构时,形成的突出末端,与平末端('Blunt Ends')相对。平末端则是上述切割过程中不突出的末端,所以DNA重组时操作难度稍大于黏性末端。 Category:生物学 Category:分子生物学 Category:生物技术.

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重組

重組可能指的是:.

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重組DNA

重組DNA是一种人工合成的脱氧核糖核酸。它是把一般不同时出现的DNA序列组合到一起而产生的。从遺傳工程的观点来看重組DNA是把相关的DNA添加到已有生物的基因組中,比如细菌的质粒中,其目的是为了改变或者添加特别是的特性,比如免疫。重組DNA与遺傳重組不是一回事。它不是重组细胞内或者染色体上已经存在的基因组,而完全是通过外部工程达到的。重组蛋白质是从重組DNA合成出来的蛋白质。 重組DNA技术是1973年由斯坦利·诺曼·科恩和赫伯特·玻意尔设计的。1974年他们发表了他们的设计。在这篇论文中他们描述了分离和放大基因或者DNA片段,然后精确地把它们插入其它细胞中,由此制造出转基因细菌。沃納·亞伯、丹尼爾·那森斯和漢彌爾頓·史密斯发明了限制酶才使得重組DNA技术可行,为此他们获得了1978年诺贝尔医学奖。.

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蛋白质

蛋白质(protein,旧称“朊”)是大型生物分子,或高分子,它由一个或多个由氨基酸残基组成的长链条组成。氨基酸分子呈线性排列,相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被改變原子的排序而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以一起,往往是通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,发挥某一特定功能。 与其他生物大分子(如多糖和核酸)一样,蛋白质是地球上生物体中的必要组成成分,参与了细胞生命活动的每一个进程。酶是最常见的一类蛋白质,它们催化生物化学反应,尤其对于生物体的代谢至关重要。除了酶之外,还有许多结构性或机械性蛋白质,如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白,以及细胞骨架中的微管蛋白(参与形成细胞内的支撑网络以维持细胞外形)。另外一些蛋白质则参与细胞信号传导、免疫反应、细胞黏附和细胞周期调控等。同时,蛋白质也是动物饮食中必需的营养物质,这是因为动物自身无法合成所有氨基酸,动物需要和必须从食物中获取必需氨基酸。通过消化过程将蛋白质降解为自由氨基酸,动物就可以将它们用于自身的代谢。.

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蛋白质复合体

蛋白质复合体(protein complex)是有兩個以上功能相关的多肽链通过二硫键或其它蛋白质相互作用所形成的复合物。蛋白質複合體的種類繁多,許多種的性質與功能都還不為人所知,而成為蛋白質组研究的重要的研究對象。一般蛋白質複合體可區分為结构型的蛋白质复合体和功能型蛋白质复合体兩大類。.

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蛋白酶

蛋白酶(protease)是生物體內的一類酶(酵素),它們能夠分解蛋白質。分解方法是打斷那些將氨基酸連結成多肽鏈的肽鍵。 抑制蛋白酶活性的小分子化合物被称蛋白酶抑制剂。许多病毒蛋白酶的抑制剂是很有效的抗病毒药。.

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限制酶

制酶(restriction enzyme)又稱限制內切酶或限制性內切酶(restriction endonuclease),全稱限制性核酸內切酶,是一種能將雙股DNA切開的酶。切割方法是將醣類分子與磷酸之間的鍵結切斷,進而於兩條DNA鏈上各產生一個切口,且不破壞核苷酸與鹼基。切割形式有兩種,分別是可產生具有突出單股DNA的黏狀末端,以及末端平整無凸起的平滑末端。。由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶的酵素黏合,因此染色體或DNA上不同的限--片段,得以經由剪接作用而結合在一起。 限制酶在分子生物學與遺傳工程領域有廣泛的應用,此類酵素最早發現於某些品系的大腸桿菌體內,這些品系能夠「限制」噬菌體對其感染,因此得名。科學家認為限制酶是細菌所演化出來對抗病毒感染,並幫助將已殖入的病毒序列移除的機制。是限制修飾系統(restriction modification system)的一部分。約翰霍普金斯大學的丹尼爾·那森斯、漢彌爾頓·史密斯與伯克利加州大學的沃納·亞伯因為限制酶的發現及研究,而共同獲得1978年的諾貝爾生理學或醫學獎。此酵素最早的應用之一,是用來將胰島素基因轉殖到大腸桿菌,使其具備生產人類胰島素的能力。.

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3'端

#重定向 方向性 (分子生物学)#3'端.

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5'端

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DNA黏合酶

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