Taq DNA聚合酶是从一种水生栖热菌（Thermusaquaticus）yT1株分离提取的·yT是 一种嗜热真细菌，能在70～75℃生长，该菌是1969年从美国黄石国家森林公园火山温泉中分离的。

Taq DNA聚合酶是从一种水生栖热菌（Thermusaquaticus）yT1株分离提取的。yT是一种嗜热真细菌，能在70～75℃生长。该菌是1969年从美国黄石国家森林公园火山温泉中分离的。该酶基因全长2496个碱基，编码832个氨基酸，酶蛋白分子为94KDa。其比活性为200000单位/mg。75～80℃时每个酶分子每秒钟可延伸约150个核苷酸，70℃延伸率大于60个核酸/秒，55℃时为24个核苷酸/秒。温度过高（90℃以上）或过低（22℃）都可影响Taq 脱氧核糖核酸聚合酶的活性，该酶虽然在90℃以上几乎无DNA合成，但确有良好的热稳定性，在PCR循环的高温条件下仍能保持较高的活性。在92.5℃、95℃、97.5℃时，PCR混合物中的Taq DNA聚合酶分别经130min，40min和5～6min后，仍可保持50%的活性，实验表明：PCR反应时变性温度为95℃～20sec，50个循环后，Taq DNA聚合酶仍有65%的活性。Taq DNA聚合酶的热稳定性是该酶用于PCR反应的前提条件，也是PCR反应能迅速发展和广泛应用的原因。Taq DNA聚合酶还具有逆转录活性，其作用类似反转录酶。此活性温度一般为65～68℃，有Mn2+存在时，其逆转录活性更高。

TaqDNA聚合酶是Mg2+依赖性酶，该酶的催化活性对Mg2+浓度非常敏感。以活性程度很低的三文鱼精子脱氧核糖核酸为模板，dNTP的浓度为0.7～0.8mmol/L时，用不同浓度Mg2+进行PCR反应10min，测定结果为氯化镁浓度在2.0mmol/L时该酶催化活性最高，此浓度能最大限度地激活TaqDNA聚合酶的活性，Mg2+过高就抑制酶活性，当Mgcl2浓度在10mmol/L时可抑制40～50%的酶活性。由于Mg2+能与dNTP结合而影响PCR反应液中游离 的Mg2+浓度，因而Mgcl2的浓度在不同的反应体系中应适当调整，优化浓度。一般反应中Mg2+浓度至少应比dNTP总浓度高0.5～1.0mmol/L。适当浓度的氯化钾能使Taq DNA聚合酶的催化活性提高50～60%，其最适浓度为50mmol/L，高于75mmol/L时明显抑制该酶的活性。

相对分子质量为94的Taq 脱氧核糖核酸聚合酶的活性较高，大约为200000 U/mg，在合成DNA时有一个较高的最适温度75～80℃。Taq DNA聚合酶虽然在90℃以上合成DNA的能力有限，但高温时仍比较稳定。有实验证明，在92.5℃、95℃和97.5℃时，PCR混合物中的Taq DNA聚合酶分别经130min、40min和5～6min后，仍可保持50%左右的活性，其半衰期较长。所以，在一个PCR预备试验中，每次循环时上限温度为95℃处理20S，则循环50次后Taq DNA聚合酶仍可保持65%的活性，能够保证实验的需要。

Taq DNA聚合酶具有很高的加工合成特性，在最适反应温度时，dNTP的掺入速度为35～100nt/（s．酶分子），最长扩增长度可达7.6kb。在低温条件下，Taq DNA聚合酶的活性明显降低，导致此酶在模板内局部二级结构区域的延伸能力受阻或前进速率常数与解离常数的比值发生改变。在较高的温度（95℃以上）时，很少有脱氧核糖核酸合成；在体外，DNA在较高温度时的合成速度受到引物或引物链与模板链双链结构稳定性的限制。

由于Taq DNA聚合酶的最适反应温度高达75～80℃，故退火温度和延伸温度均可适当提高，这限制了非特异性扩增产物的出现，增加了PCR反应的特异性。

Taq DNA聚合酶的氨基酸顺序，特别是氨基酸的前1/3区域，与大肠杆菌聚合酶I非常相似，因而它们属于一种多功能酶。

1．具有5'→3'聚合作用

可以以脱氧核糖核酸为模板，以结合在特定DNA模板上的引物为出发点，将四种脱氧核糖核苷酸以Watson—Crick配对的方式按5'→3'方向沿模板顺序合成新的DNA链。

2．具有5’→3'核酸外切酶活性

Taq DNA聚合酶具有依赖于DNA合成作用的链置换的5’→3’核酸外切酶活性，无论单链DNA还是退火到M13模板上，5’端P标记的寡聚核苷酸均不降解。另外，如果模板上有一段退火的3’磷酸化的阻断物会被逐个切换而不会阻止来自上游引物链的延伸，即它并不抑制在3'一OH末端上游引物的掺入。

（一）温度：虽然Taq 脱氧核糖核酸良合酶有很强的温度适应范围，但高于60℃的环境仍会使部分酶变性失活。反之，如果温度低于正常值，酶活性受到限制。而且由于引物在低温下（特别是25—27℃）可能与基因组中别的部分同源钓序列结合，使得一些扩增产物并非为目的序列。适当提高温度，错配碱基多会解离，反应产物特异性增加。Taq DNA聚合酶的最适应温度以70℃为宜。

（二）镁离子浓度：TaqDNA聚合酶活性对Mg的浓度非常敏感。TaqDNA聚合酶和许多其他聚合酶一样，是Mg依赖性酶。用三文鱼精脱氧核糖核酸作模板，dNTP的总浓度为0.9~0.8mmol/L，用含不同浓泼氯化镁的PCR系统使反应进行10分钟。测定结果表明：在MgCl2为2.0mmol/L条件下，酶活性显示性高。Mg浓度偏高，酶活性会受到限制，10mmol/LMgCl2使酶活性抑制约50%。由于Mg可以与负离子或负离子团（如磷酸盐）结合，而在PCR中，DNA模板、引物以及dNTP是磷酸根的主要来源，其中dNTP占有很大比例。因此反应系统中，Mg的最适浓度还要受到dNTP浓度的影响，欲获得最佳反应结果，要对反应条件进行必要的探索。每当一个新的目的片段和引物第一次使用时，或者某种参数（dNTP或引物浓度）改变时，应进行Mg2+的最适浓度滴定。一个普遍的原则是，样品中Mg的最终浓度至少要比dNTP总浓度高0.5~1.0mmol/L。

（三）氯化钾的最适浓度：一般是50mmol/L，高于75mmol/L时，聚链反应就受到明显的限制。当KCl浓度高达200mmol/L以上时，聚链反应就受到明显的限制，此时反应进行10分钟仍无核苷掺入．浓度均为50mmol/L的NH4ClNH4Ac以及NaCl对TaqDNA聚合酶活性影响则分别为中等抑制、无影响以及25~30%促进。

（四）dNTP的浓度：均衡的低浓度dNTP更有利于酶活性的发挥，并能减少错配，获得多量的特异性强的脱氧核糖核酸反应产物。各种核苷酸浓度为40umol/L的100ulPCR系统可以得到2.6ugDNA产物，而只消耗所提供核苷酸的半量。

（五）几种变性剂对酶活性的影响：10%乙醇尚不抑制酶活性；二甲基亚（DMSO），二甲替甲胺（DMF）。甲酰胺在低浓度时对酶活性无影响，随着它们浓度的提高，酶活性明显下降。l0%DMSO会使酶活性减半。然而另有研究者观察到，在某些聚链反应系统中，10%DMSO起着有利作用。这种结构各异的现象还表现在用尿素进行的实验中。1.0mol/L尿素能提高酶活性，2.0mol/L尿素能保存大部分酶活性。然而也有报告认为0.5mol/L尿素则完全抑制PCR。总之，变性剂对TaqDNA聚合酶以及PCR系统的影响参数有待更多的实验数据。TaqDNA聚合酶对SDS十分敏感，而某些非离子型去污剂又能完全消除低浓度SDS对酶活性的抑制效应。例如，0.5%Twen20及0.5%NP40可抵消0.01%SDS对酶活性的影响。

该酶无校对活性，易产生错配碱基。

TaqDNA聚合酶的种类

a、保真性的一个通用标准是错配率，错配率越低保真性越好。普通Taq酶的错配率在10-5碱基/循环数，而高保真 Taq酶错配率可降到10-6数量级，大大降低了出错的可能性；它适合对PCR保真性要求较高的实验，如基因筛选、测序、突变检测等等。高保真aq酶的保真原理是：高保真Taq酶具有3‘到5’核酸外切酶的活性。市面上主要有两类产品：一类是混合型的高保真酶，将带有Proofreading活性的酶与普通Taq酶（用于提高扩增效率）混合起来；另一类是单一型的高保真酶。

b、热启动Taq酶（高特异Taq酶）：在PCR第一个循环变性之前，有一个升温的过程，引物和模板会有一些非特异性配对，如果这时Taq酶发挥活性，就很容易产生非特异性扩增，由于循环初期模板量非常少，产生的非特异性条带经过后面的指数扩增，就会严重干扰目的片段的扩增，甚至导致特异性条带不能扩出；而热启动Taq酶是必需经过高温才能激活的酶，因此在初始循环的变性之前它没有活性，不会产生非特异性扩增，这就大大提高了PCR扩增的特异性。

c、高耐热Taq酶：对于有些模板变性温度较高，需要时间较长，可能要求高耐热性Taq酶，如NEB公司的Vent和Deep Vent 脱氧核糖核酸聚合酶系列，两者都是从海底火山口分离出来后克隆的，是普通Taq酶耐热性的三倍以上，前者在95°C半衰期近7小时，100°C近2小时；而后者分别为23小时和8小时。

d、超长片段扩增Taq酶：对于做基因组图谱、测序及分子遗传学研究的科研人员，可能会用到超长片段的扩增，Clontech公司的Advantage Genomic系列混有Tth DNA聚合酶，Proofreading酶和热启动抗体，对复杂模板可扩增10kb片段，简单模板可达40kb。

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