本發明專利技術公開一種光水解核酶及其制備和應用,涉及一種寡核苷酸分子。該方法利用核酸分子進化技術,從寡核苷酸核酸文庫中篩選出一種核酶,能在太陽光下催化水分解成氫氣和氧氣；以及專用于該核酶分解水的設備。該方法利用寡核苷酸文庫篩選分解水的核酶，核酶的準確率高，特異性強，活性強、穩定、能夠重復利用；所述設備專用于核酶催化水分解成氫氣和氧氣，結構精巧、制備方法簡單，材料易得，使得成本低效率高；核酶催化水分解成的氫氣和氧氣作為能源屬清潔能源，符合國家能源政策。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種核酶，該酶利用太陽能催化分解水產生氫氣和氧氣，以及利用該 酶生產氫氣和氧氣的儀器設備，具體地說是。
技術介紹
經典觀念，是人類對核酶化學本質認識的飛躍，啟發了生物化學家從進化角度思 考研宄生命起源問題，補充和發展了"中心法則"。核酶（RZ)廣泛存在于由低等到高等的多 種生物中。 脫氧核酶（DRz)是利用體外分子進化技術獲得的一種具有高效催化活性和結構識 別能力的單鏈DNA片段。體外分子進化技術，從一個人工合成的隨機多核苷酸單鏈DNA庫 中篩選出具有酶活性的DNA分子，稱為脫氧核酶. 脫氧核酶的體外篩選Breaker等根據SELEX技術的原理建立了以PCR為基礎的體 外"催化洗脫"篩選系統。首先合成一個隨機的多核苷酸單鏈DNA庫，隨機庫的兩端為固定 序列，中間為50-100個隨機核苷酸。以此隨機單鏈庫為模板，用一個RNA-DNA雜合分子作 為引物，在逆轉錄酶的催化下，將單鏈庫轉變為雙鏈庫，此雙鏈庫就引入了RNA靶序列，RNA 的引入是一個關鍵步驟，這樣就把潛在的催化型DNA與RNA分子連在一起，從而進行以分 子內切割為基礎的選擇反應。RNA的引入是由一個人工合成的RNA-DNA雜合分子介導的， 這雜合分子的特征是：12_15個核苷酸的RNA的5'端有一個固定序列，其3'端含有一個互 補于模板3'端的序列。另外，這一雜合引物的5'端還含有一個生物素基團，用于以后的親 和柱分咼。 接著將雙鏈隨機庫核酸分子通過鏈親和素柱，通過生物素基團結合于鏈親和素柱 上，經堿變性，洗脫下不含生物素的一條單鏈DNA，從而產生了一個固相化的單鏈隨機寡核 苷酸庫。在一定的溫度和pH下，用一定的離子緩沖液洗脫柱子，若有切割反應發生，被切割 的分子就被洗脫下來。再經PCR放大和親和分離，可重新回到與起始庫類似的隨機庫，從而 完成了第一輪篩選。經過10多輪篩選即可產生具有催化功能的分子。再對功能分子進行 克隆及測序，并由此推測其二級結構。 隨著越來越多的脫氧核酶被篩選出，對其功能性質的研宄也隨之深入，發現脫氧 核酶具有RNA切割作用、DNA切割作用、金屬螯合作用和過氧化物酶活性、DNA激酶活性以及 DNA連接酶活性等多種催化功能。 本專利技術采用SELEX的體外分子進化技術，從文庫篩選到能在太陽光下催化水產生 氫氣和氧氣的核酶。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出，使水分解成氫氣和氧氣的 方法及其裝置。 為實現上述目的，本專利技術所述一種光水解核酶，光水解核酶為序列表SEQIDNo. 1 中的核酸序列所示。 所述光水解核酶的制備，實現方法如下： (1) 核酶光水解反應體系：在l〇ml測定溶解氧的溶液中(碘量法：GB7489-87)加入瓊脂 〇. 5克，微波加熱3分鐘；加入100ul水溶解的1 0D的寡核苷酸文庫(十的十二次方個分子 數）搖勻；將其倒入平鋪平皿中，厚度在2_，待冷卻后形成固體核酶光水解反應體系； (2) 反應：將陽性反應平皿放入太陽下光照，陰性反應液放入避光處，反應6小時； (3) 篩選：將陰陽反應體系中藍點做對比，并挑出陽性體系中的藍點； (4) 提取藍點瓊脂中的寡核苷酸，并通過聚合酶鏈式反應（PCR)擴增寡核苷酸為次級文 庫； (5) 將次級庫重復1-4步驟3至12輪，得到富集的次級文庫； (6) 將次級庫轉入質粒中，再轉染大腸桿菌，挑取陽性克隆測序即為序列表SEQID No. 1中的核酸序列所示的光水解核酶。 本專利技術所述一種光水解核酶的檢測鑒定方法如下： (1) 核酶的制備：將上述光水解核酶的制備步驟（6)中的陽性克隆提取質粒，利用不對 稱PCR方法制備單鏈，升溫至95度迅速降溫至4度，促使單鏈形成穩定的空間結構和核酶 活性； (2) 檢測反應體系配制：在10ml測定溶解氧的溶液中（碘量法：GB7489-87)加入瓊脂 〇. 5克，微波加熱3分鐘；加入100ul水溶解的1 0D的核酶，搖勻；將其倒入平鋪平皿中，厚 度在2_，待冷卻后形成固體核酶光水解檢測反應體系； (3) 檢測：平行制備兩個含待檢測的核酶反應檢測體系，一個放入太陽下光照，陰性反 應液放入避光處，反應6小時； (4) 評定：將陰陽反應體系中藍點的大小和數量做對比，并對陽性核酶作鑒定。 所述光水解核酶，其特征在于：所述光水解核酶是由脫氧核糖及四種含氮堿基組 成的DNA，以及由核糖及四種含氮堿基組成的RNA，具有利用光能催化水分解成氫氣和氧氣 的功能，同時具有特征穩定空間結構的核酸酶。 所述核酶光水解反應體系是指將核酸文庫中的核酸分子分散于可檢測溶解氧的 水凝膠體系中，便于鑒別微小空間氧氣的產生和分離。 所述核酶的制備方法是利用文庫中單一核酸分子可通過聚合酶鏈式反應得到擴 增富集。 所述一種光水解核酶應用于催化分解水的方法，其特征在于：所述反應條件為： 在太陽光照射6-8小時，核酶催化水分解成氫氣和氧氣的反應方程式為：【主權項】1. 一種光水解核酶，其特征在于：光水解核酶為序列表SEQ ID No. 1中的核酸序列所 不O2. 如權利要求1所述一種光水解核酶的制備，其特征在于： (1) 核酶光水解反應體系：在IOml測定溶解氧的溶液中加入瓊脂0. 5克，微波加熱3分 鐘；加入100 y 1水溶解的I OD的寡核苷酸文庫搖勻；將其倒入平鋪平皿中，厚度在2mm，待 冷卻后形成固體核酶光水解反應體系； (2) 反應：將陽性反應平皿放入太陽下光照，陰性反應液放入避光處，反應6小時； (3) 篩選：將陰陽反應體系中藍點做對比，并挑出陽性體系中的藍點； (4) 提取藍點瓊脂中的寡核苷酸，并通過聚合酶鏈式反應擴增寡核苷酸為次級文庫； (5) 將次級庫重復1-4步驟3至12輪，得到富集的次級文庫； (6) 將次級庫轉入質粒中，再轉染大腸桿菌，挑取陽性克隆測序即為序列表SEQ ID No. 1中的核酸序列所示的光水解核酶。3. 如權利要求1所述一種光水解核酶應用于催化分解水的方法，其特征在于：所述 反應條件為：在太陽光照射6-8小時，核酶催化水分解成氫氣和氧氣的反應方程式為：4. 如權利要求3所述一種光水解核酶應用于催化分解水的設備，其特征在于：主要包 括光化反應板（1)、氣體壓縮器（2)、固定支撐（3)、進出水管線器（4);氣體壓縮器（2)由固 定支撐（3)連接固定；所述光化反應板（1)傾斜放置通過進出水管線器（4)與氣體壓縮器 (2)連接，光化反應板（1)的上端連接兩個進出水管線器（4)，一個進出水管線器（4)連接于 氣體壓縮器（2)的底部，另一個進出水管線器（4)連接于氣體壓縮器（2)的頂部；光化反應 板（1)的底端設置有排污開關（7 )。5. 如權利要求4所述一種光水解核酶應用于催化分解水的設備，其特征在于：所述光 化反應板（1)由兩層粗面玻璃板形成一個具有內部空腔的結構，該空腔內由一層粗面玻璃 板即中間層將其分隔成為一個三層兩腔結構；所述形成空腔的粗面玻璃板板壁內側附著一 層核酶（8);中間層為透光板兩面各附著一層核酶（8)。6. 如權利要求4所述一種光水解核酶應用于催化分解水的設備，其特征在于：所述光 化反應板（1)為透光玻璃板。【專利摘要】本專利技術公開,涉及一種寡核苷酸分子。該方法利用核酸分子進化技術,從寡核苷酸核本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光水解核酶，其特征在于：光水解核酶為序列表SEQ?ID?No.1?中的核酸序列所示。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：廖正宇，廖世奇，王黎，袁紅霞，王芳，田彩萍，
申請(專利權)人：廖正宇，
類型：發明
國別省市：甘肅;62
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