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核酸酶（能切断聚核苷酸链磷酸二酯键的酶）

次浏览 | 更新时间：2023-05-22

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核酸酶

能切断聚核苷酸链磷酸二酯键的酶

能够将聚核苷酸链的磷酸二酯键切断的酶，称为核酸酶。核酸酶属于水解酶，作用于磷酸二酯键的P-O 位置。

核酸酶是在核酸分解的第一步中，作用于水解核苷酸之间的磷酸二酯键的一种核酸。在高等动植物中都有作用于磷酸二酯键的。

不同来源的核酸酶，其专一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于RNA，称为核糖核酸酶（RNase），有些核酸酶只能作用于DNA，称为脱氧核糖核酸酶（DNase），有些核酸酶专一性较低，既能作用于RNA也能作用于DNA，因此统称为核酸酶（nuclease）。根据核酸酶作用的位置不同，又可将核酸酶分为核酸外切酶（exonuclease）和核酸内切酶（endonuclease）。

基本信息

中文名	核酸酶
外文名	nuclease
本质	蛋白质
特点	专一性，降低反应活化能
作用	催化磷酸二酯键

分类介绍

核酸外切酶

有些核酸酶能从DNA或RNA链的一端逐个水解下单核苷酸，所以称为核酸外切酶。只作用于DNA的核酸外切酶称为脱氧核糖核酸外切酶，只作用于RNA的核酸外切酶称为核糖核酸外切酶；也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核酸外切酶从3′端开始逐个水解核苷酸，称为3′→5′外切酶，例如，蛇毒磷酸二酯酶即是一种3′→5′外切酶，水解产物为5′核苷酸；核酸外切酶从5′端开始逐个水解核苷酸，称为5′→3′外切酶，例如：牛脾磷酸二酯酶即是一种5′→3′外切酶，水解产物为3′核苷酸。

核酸内切酶

核酸内切酶催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′磷酸二酯键，把磷酸基团留在3′位置上，称为5′-内切酶；而有些仅水解3′-磷酸二酯键，把磷酸基团留在5′位置上，称为3′-内切酶。还有一些核酸内切酶对磷酸酯键一侧的碱基有专一要求，例如胰脏核糖核酸酶（RNaseA）即是一种高度专一性核酸内切酶，它作用于由嘧啶核苷酸C‘3处的羟基与下一个核苷酸C5’处的磷酸形成的3‘，5’-磷酸二脂键，产物为以3′嘧啶核苷酸结尾的低聚核苷酸和以5’核苷酸开头的低聚核苷酸。

发展历史

20世纪70年代，在细菌中陆续发现了一类核酸内切酶，能专一性地识别并水解双链DNA上的特异核苷酸顺序，称为限制性核酸内切酶（restriction endonuclease，简称限制酶）。当外源DNA侵入细菌后，限制性内切酶可将其水解切成片段，从而限制了外源DNA在细菌细胞内的表达，而细菌本身的DNA由于在该特异核苷酸顺序处被甲基化酶修饰，不被水解，从而得到保护。

限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快，已提纯的限制性核酸内切酶有100多种，许多已成为基因工程研究中必不可少的工具酶。

限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP，全酶中的部分亚基有通过在特殊碱基上补加甲基基团对DNA进行化学修饰的活性。

Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修饰两种作用，而特异性弱，切割位点的序列不固定，不已知，不宜用于基因克隆中。

Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修饰DNA，能在所识别的特殊核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此，被广泛用于DNA分子克隆和序列测定。

本质研究

关于网上描述核酸酶的本质是RNA，有一定误区。

首先，核酸酶的本质是蛋白质。

1，如图是核酸酶的三级结构示意图。可以看出核酸酶是由氨基酸合成的。

2，从发展历史上看：

RNA的催化作用是在1985年Cech等人对四膜虫rRNA自我剪接机制地深入研究时发现的。而基因工程在1980年就成功做成世界上第一只转基因动物（小鼠）。也就说1980年就已经用核酸酶来切割DNA获取目的基因了，而RNA类酶（核酶）的催化作用是在1985年才发现并提出来的。

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