解读遗传与基因工程中的酶
查字典生物网
2015-02-13
遗传与基因工程作为高中生物中的骨干内容，在每年高考中都有体现。学习时应注意：
一、区别几组关系
1.不能将与遗传有关的酶等同于基因工程中的酶
与遗传有关的酶，通常指自然条件下，遗传信息传递及表达过程中的相关酶。广义地讲，包括遗传物质复制的相关酶和基因表达(转录和翻译)的相关酶;狭义地说，与遗传有关的酶仅指与遗传物质复制有关的酶。
基因工程中的酶，通常指在人工操纵基因的过程中涉及的酶。有狭义和广义两种：狭义地讲，指的是基因工程中的工具酶，即DNA限制性内切酶(简称限制酶)和DNA连接酶，也是基因工程中一定要有的两种酶;广义地说，除工具酶外，与人工合成目的基因有关的酶、DNA扩增过程中涉及的酶，甚至于基因表达的相关酶，都可以认为与之相关。
2.不能把基因工程中的“工具”等同于“工具酶”
基因工程中的工具包括：基因的“剪刀”(限制酶)、基因的“针线”(DNA连接酶)和基因的“运载工具”(运载体)。其中，运载体是必需的工具，却不是酶，通常利用处理过的病毒DNA或者质粒DNA分子作为运载的工具。
二、相关酶的主要功能
1.解旋酶：作用于氢键，是一类解开氢键的酶，由水解ATP来供给能量。在DNA复制和转录过程中起作用。
2.DNA聚合酶：以一条单链DNA为模板，将游离(单个的)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，并与母链构成一个DNA分子。在DNA复制中起作用。
3.RNA聚合酶：即RNA复制酶、RNA合成酶，以双链DNA的一条链为模板，边解旋边转录形成RNA(包括rRNA、mRNA和tRNA)，转录后DNA仍保持双链结构。在转录中起作用。
4.逆(反)转录酶：为RNA指导的DNA聚合酶，催化以RNA为模板、以脱氧核糖核苷酸为原料合成DNA的过程。进一步可在DNA聚合酶的作用下，以单链DNA为模板形成双链DNA分子。在基因工程中，用于合成目的基因，多在向原核生物体内导入真核生物基因时使用。
5.限制酶：主要存在于微生物(细菌、霉菌等)中，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，使DNA链中磷酸二酯键断开，被誉为“分子手术刀”。为基因工程(DNA重组技术)和基因诊断中的重要工具酶。
6.DNA连接酶：作用与限制酶相反，是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，即把两条DNA黏性末端之间的缝隙“缝合”起来。用于基因工程中目的基因和运载体的结合。
7.蛋白质合成酶：在核糖体上，以mRNA为模板、游离氨基酸为原料通过脱水缩合反应形成多肽，并进一步处理形成具有特定空间结构的蛋白质。在基因表达过程中起作用。
三、相关酶的分类比较
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分类（依据功能） |
主要的酶 |
作用部位或结果 |
模板 |
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遗传有关的酶 |
DNA复制有关的酶 |
解旋酶 |
解开氢键 |
无 |
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DNA聚合酶 |
形成磷酸二脂键 |
有：DNA链 |
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DNA转录有关的酶 |
解旋酶 |
解开氢键 |
无 |
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RNA聚合酶 |
形成磷酸二脂键 |
有：有义链 |
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翻译有关的酶 |
蛋白质合成酶 |
形成肽键 |
有：mRNA |
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逆转录有关的酶（RNA为遗传物质的生物） |
逆转录酶 |
形成磷酸二脂键 |
有：RNA |
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DNA聚合酶 |
形成磷酸二脂键 |
有：单链DNA |
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基因工程的工具酶 |
限制酶 |
断开磷酸二脂键 |
无 |
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DNA连接酶 |
形成磷酸二脂键 |
无 |
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