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解读遗传与基因工程中的酶

核心导读:  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

 

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  

分类(依据功能) 主要的酶 作用部位或结果 模板
遗传有关的酶 DNA复制有关的酶 解旋酶 解开氢键
DNA聚合酶 形成磷酸二脂键 有:DNA链
DNA转录有关的酶 解旋酶 解开氢键
RNA聚合酶 形成磷酸二脂键 有:有义链
翻译有关的酶 蛋白质合成酶 形成肽键 有:mRNA
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
DNA聚合酶 形成磷酸二脂键 有:单链DNA
基因工程的工具酶 限制酶 断开磷酸二脂键
DNA连接酶 形成磷酸二脂键


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