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“基因工程的工具酶及与核酸有关的酶”剖析归纳  

2013-11-17 15:19:23|  分类: 现代科技专题 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、比较剖析

1.限制性核酸内切酶(简称限制酶)

(1)来源:主要从微生物中分离纯化。限制性核酸内切酶在微生物细胞中能将外来的DNA分子切断,因而能够限制异源DNA分子的侵入并使之失去活力,但对自己的DNA分子却无损害作用,这样可以保护细胞自身的遗传信息。

(2)作用:识别DNA分子中某种特定核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子,使磷酸二酯键断开。

(3)结果:产生黏性末端。同一种限制性核酸内切酶切割形成的黏性末端之间正好能够互补配对,有利于DNA片段的连接,这类限制酶最常被使用。

2.DNA连接酶

DNA连接酶通过形成磷酸二酯键,从而将两条DNA片段连接起来。DNA连接酶能够将不同的DNA分子连接起来,是由于DNA分子具有相同的双链构成的双螺旋结构。

3.DNA聚合酶

   DNA聚合酶主要是连接单个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键,在DNA复制中起作用。

DNA 聚合酶只能将单个的脱氧核苷酸分子加到已有的DNA片段上,而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。DNA聚合酶是以DNA分子一条链为模板,将单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链,而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来,因此DNA连接酶不需要模板。

4.RNA聚合酶

RNA聚合酶又称RNA复制酶、RNA合成酶,转录时它是以双链DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对的原则,把一个个游离的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链,形成磷酸二酯键,转录完成后仍然保持DNA双链的结构;复制时它是以单链RNA为模板,按照碱基互补配对的原则,把一个个游离的核糖核苷酸聚合成核糖核苷酸链,形成磷酸二酯键,复制完成后,两条核糖核苷酸链分离。

5.反转录酶

   反转录酶又称逆转录酶、依赖于RNA的DNA聚合酶,它能够以RNA为模板催化合成互补DNA。且反转录酶可用来把任何基因的mRNA反转录成cDNA,然后可大量扩增插入载体后的cDNA。也可用来标记cDNA作为放射性的分子探针。它在基因工程中常用于建立基因文库、获取目的基因等。

6.DNA水解酶

DNA水解酶(又称DNA酶,可能不合适),它是将大分子DNA分解成小分子脱氧核苷酸所需的酶,也作用于磷酸二酯键,使磷酸二酯键断开,不过这只是DNA的初步水解,还有的DNA水解酶可以让DNA水解成更小的单位——碱基、磷酸、脱氧核糖,即DNA的彻底水解。

7.RNA水解酶

RNA水解酶又称RNA酶,它是指水解RNA的酶,它能够断开RNA上的磷酸二酯键,使大分子RNA水解成游离的核糖核苷酸,该酶不能水解单链或双链DNA。

8.解旋酶

  解旋酶是一类作用于氢键的酶,能够使氢键断开,把双链DNA打开。

二、归纳总结

1.能形成磷酸二酯键和断裂磷酸二酯键的酶

(1)形成磷酸二酯键的酶:DNA聚合酶、RNA聚合酶(RNA复制酶、RNA合成酶)、DNA连接酶、逆转录酶等。

(2)断裂磷酸二酯键的酶:DNA水解酶(DNA酶)、RNA水解酶(RNA酶)、限制性核酸内切酶等。

2.DNA解旋酶断裂的是碱基之间的氢键,从而使DNA分子的双链打开。

3.限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶都是指的一类酶,而不是一种酶,是具有相同功能的酶总称。

三、典例赏析

例1:下列关于基因工程的工具酶叙述,不正确的是(       )

   ①限制酶广泛存在于各种生物中,但微生物中很少

   ②限制酶作用部位是特定核苷酸形成的氢键

   ③DNA连接酶将互补黏性末端的碱基连接起来

   ④限制酶一般不切割自身DNA,只切割外源DNA

A.②③④      B.①③④     C.①②④   D. ①②③

解析:限制酶主要从原核生物中分离纯化,在微生物中分布比较广泛,在某些真核细胞也有,它识别双链DNA中某种特定核苷酸序列,并且使特定部位的磷酸二酯键断开,而不能断开氢键,限制性核酸内切酶能将外来的DNA切断,即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力,但对自己的DNA却无损害作用,这样可以保护细胞自身的遗传信息。DNA连接酶通过形成磷酸二酯键,能将互补黏性末端的连接起来,但不能把碱基之间的氢键连接起来。

答案:D

例2:下列有关RNA聚合酶的叙述,不正确的是(    )

A.基因表达载体上的目的基因的尾端上有RNA聚合酶的结合位点

B.RNA聚合酶的作用是催化DNA转录为RNA

C.RNA聚合酶能够识别基因表达载体上的启动子,并与其结合

D.转录完成时,RNA和RNA聚合酶都从模板链上脱落

解析:RNA聚合酶的作用是催化DNA转录为RNA。基因表达载体上的目的基因首端有启动子,启动子是RNA聚合酶的识别位点和结合位点。当转录完成时,首先RNA与模板链脱离,然后RNA聚合酶从模板链上脱落。

答案:A

例3:镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变。检测这种碱基序列改变必须使用的酶是(    )

A.解旋酶                   B.DNA连接酶

C.限制性内切酶             D.RNA聚合酶

解析:每种DNA分子有着独特的双螺旋的空间结构,若要检测基因的碱基序列应该使DNA分子处于解旋状态,但解开双链不一定需要使用解旋酶,在高温或者强碱溶液处理也可以使双链解开;DNA连接酶的作用是把两个DNA片段连接起来,在检测碱基序列的过程中不起作用,一般用于基因工程基因表达载体的构建;限制性内切酶能够识别DNA分子中某种特定核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子,把DNA分子切成许多片段,这样它可以把血红蛋白基因上发生改变的碱基序列识别到。RNA聚合酶的作用是催化DNA转录成RNA,没有特异性识别和检测碱基序列的作用。

答案:C

http://res.hersp.com/content/906167.aspx

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