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限制修飾系統

指数 限制修飾系統

限制修飾系統(英語:Restriction modification system)是一種存在於細菌(可能還有其他原核生物),可保護個體免於外來DNA(如噬菌體)的侵入。有些細菌體內含有限制酶,可將雙股DNA切斷,之後其他的內切酶再將切下的片段降解,因此能將入侵的外來DNA摧毀。 有些病毒則演化出對抗此系統的機制,它們的DNA經過了甲基化或糖基化的修飾,可阻礙限制酶的作用。另外還有一些病毒,如T3及T7噬菌體,則合成出一些可抑制限制酶的蛋白質。而為了進一步對抗病毒,有些細菌演化出專門辨識並切割已修飾DNA的限制系統。 Category:微生物學 Category:分子遺傳學 Category:免疫系統.

目录

  1. 10 关系: 原核生物內切酶噬菌体糖基化细菌病毒甲基化蛋白质限制酶演化

  2. 噬菌体

原核生物

原核生物(英文:prokaryote)是通常由單一原核细胞形成的生物。相对于真核细胞,原核细胞一般没有细胞内膜、没有核膜包裹的成型细胞核,细胞内无染色体,DNA链未螺旋化,並以游離的形成存在於細胞質中,细胞质内也无任何有膜的细胞器(如粒線體或葉綠體)。有些分類學者將原核生物歸於原核生物域(Prokaryota),但現行的三域系統不採此說,而是將古菌域和細菌域的生物視為原核生物,原核生物本身不作為生物分類的層級。 大部分原核生物为单细胞生物。根据《伯杰氏细菌鉴定手册》,原核生物分为四大类,“有细胞壁的革兰氏阴性真细菌”,“有细胞壁的革兰氏阳性真细菌”,“无细胞壁的真细菌”,“古细菌”。环境中常见的原核生物有细菌、放线菌、古细菌、螺旋体、衣原体、支原体、立克次氏体和蓝细菌等光合性细菌。 Prokaryota亦拼寫為"procaryotes-ß"Campbell, N.

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內切酶

核酸内切酶(-)在核酸水解酶中,为可水解分子链内部磷酸二酯键生成寡核苷酸的酶,与核酸外切酶相对应。从对底物的特异性来看,可分为DNaseⅠ、DNaseⅡ等分解DNA的酶;RNase、RNaseT1等分解RNA的酶。一般来说,大都不具碱基特异性,但也有诸如脾脏RNase、RNaseT1等或限制性内切酶那种能够识别并切断特定的碱基或碱基序列的酶。其中的限制內切酶又稱限制酶,可切割特定的DNA位置。.

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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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糖基化

#重定向 醣基化.

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细菌

細菌(学名:Bacteria)是生物的主要類群之一,屬於細菌域。也是所有生物中數量最多的一類,據估計,其總數約有5×1030個。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此大多--能在顯微鏡下看到它們;而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見,有0.2-0.6毫米大,是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。細菌一般是單細胞,細胞結構簡單,缺乏細胞核以及膜狀胞器,例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵,細菌屬於原核生物。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌,是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別,本類生物也被稱做真細菌(Eubacteria)。古細菌與真細菌在生活環境、營養方式以及遺傳上有所不同。細菌的形狀相當多樣,主要有球狀、桿狀,以及螺旋狀。 細菌廣泛分佈於土壤和水中,或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計,人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍。此外,也有部分種類分布在極端的環境中,例如溫泉,甚至是放射性廢棄物中,它們被歸類為嗜極生物,其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌,科學家是在意大利的一座海底火山中發現這種細菌的。甚至在太空梭上也能生長。然而,細菌種類是如此多,科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中,只有約一半能在實驗室培養的種類。 細菌的營養方式有自养及异养,其中异养的腐生細菌是生态系统中重要的分解者,使碳循環能順利進行。部分細菌會進行固氮作用,使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面,細菌是許多疾病的病原體,包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發。然而,人類也時常利用細菌,例如乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等,都與細菌有關。在生物科技領域中,細菌有也著廣泛的運用。 總的來說,這世界上約有5×1030 隻細菌。其生物量遠大於世界上所有動植物體內細胞數量的總和。細菌還在營養素循環上扮演相當重要的角色,像是微生物造成的腐敗作用,就與氮循環相關。而在海底火山和在冷泉中,細菌則是靠硫化氫和甲烷來產生能量。2013年3月17日,研究者在深約11公里的馬里亞納海溝中發現了細菌。其他研究則指出,在美國西北邊離岸2600米的海床下580米深處,仍有許多的微生物根據這些研究人員的說法:「你可以在任何地方找到他們,他們的適應力遠比你想像的還要強,可以在任何地方存活。.

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病毒

病毒(virus,中文舊稱“濾過性病毒”)是由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的非细胞形态,靠寄生生活的介於生命体及非生命體之間的有機物種,它既不是生物亦不是非生物,目前不把它歸於五界(原核生物、原生生物、真菌、植物和動物)之中。它是由一个保护性外壳包裹的一段DNA或者RNA,藉由感染的機制,这些简单的有機体可以利用宿主的细胞系统进行自我复制,但无法独立生长和复制。病毒可以感染几乎所有具有细胞结构的生命体。第一个已知的病毒是烟草花叶病毒,由马丁乌斯·贝杰林克于1899年发现并命名,迄今已有超过5000种类型的病毒得到鉴定。研究病毒的科学称为病毒学,是微生物学的一个分支。 病毒由两到三个成份组成:病毒都含有遺傳物質(RNA或DNA,只由蛋白质组成的朊毒體并不属于病毒);所有的病毒也都有由蛋白质形成的衣壳,用来包裹和保护其中的遗传物质;此外,部分病毒在到达细胞表面时能够形成脂质包膜环绕在外。病毒的形态各异,从简单的螺旋形和正二十面體形到複合型结构。病毒颗粒大约是细菌大小的百分之一。Collier pp.

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甲基化

基化(methylation)指向底物引入甲基的过程,一般是以甲基取代氢原子。 在生物系统内,甲基化是经酶催化的,这种甲基化涉及重金属修饰、基因表达的调控、蛋白质功能的调节以及核糖核酸(RNA)加工。重金属修饰可以在生物系统外发生。组织样本的化学甲基化也是组织染色的方法之一。.

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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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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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演化

--(evolution),指的是生物的可遺傳性狀在世代間的改變,操作定義是種群內基因頻率的改變。基因在繁殖過程中,會經複製並傳遞到子代。而基因的突变可使性狀改變,進而造成個體之間的遺傳變異。新性狀又會因為物種迁徙或是物種之間的水-平-基因轉移,而隨著基因在族群中傳遞。當這些遺傳變異受到非隨機的自然选择或隨機的遺傳漂變影響,而在族群中變得較為普遍或稀有時,就是演化。演化會引起生物各個層次的多樣性,包括物種、生物個體和分子 。 地球上所有生命的共同起源,約35-38億年前出現,其被稱為最後共同祖先,但是2015年一項在西澳的古老岩石進行的研究中發現41億年前「的行跡」。 新物種(物種形成)、種內的變化()和物種的消失(絕種)在整個地球的不斷發生,這被形態學和生化性狀證實,其中包括共同的DNA序列,這些共同性狀在物種之間更相似,因為它源於最近的共同祖先,並且可以作為進化關係的依據建立生命之樹(系统发生学),其利用現有的物種和化石建立,化石記錄的事物包括由的石墨 、,以至多細胞生物的化石。生物多樣性的現有模式被物種形成和滅絕塑造。據估計,曾經生活在地球上的物種99%以上已經滅絕。地球目前的物種估計有1000萬至1400萬。其中約120萬已被記錄。 物種是指一群可以互相進行繁殖行為的個體。當一個物種分離成各個交配行為受到阻礙的不同族群時,再加上突變、遺傳漂變,與不同環境對於不同性狀的青睞,會使變異逐代累積,進而產生新的物種。生物之間的相似性顯示所有已知物種皆是從共同祖先或是祖先基因池逐漸分化產生。 以自然選擇為基礎的演化理論,最早是由查爾斯·達爾文與亞爾佛德·羅素·華萊士所提出,詳細闡述出現在達爾文出版於1859年的《物種起源》.

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另见

噬菌体