高中生物学中与DNA有关的6类酶

2 0 1 3年第 4 8卷第 1期

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高中生物学中与 D N A有关的 6类酶 王彬夏焦兵 ( 1山东省东营市河口区一中山东东营 2 5 7 2 0 0 2安徽省宣城市第三中学安徽宣城 2 4 2 0 0 0)

摘要高中生物学中涉及到与 DNA有关的 6类酶： DNA酶、解旋酶、 DNA聚合酶、逆转录酶、限制性核酸内切酶和 DNA连接酶。通过查阅文献，对这 6类酶的有关知识作一综述，并 提出了相应教学建议，以期对同行的教学提供帮助。 关键词 DNA酶解旋酶 DNA聚合酶逆转录酶限制酶文献标识码： A DNA连接酶

中国图书分类号： Q5 5

1 DNA酶

白所覆盖 .以防止重新结合成双链或被核酸酶降 解[。

D N A酶 .也称脱氧核糖核酸酶，是水解 D N A 中磷酸二酯键，生成低级多核苷酸或单核苷酸的 磷酸二酯酶…。其中能够水解 D N A分子内磷酸二酯键的酶又称为 D N A内切酶，如 D N A酶 I

高中生物学教材明确提到了 D N A复制需要解旋酶，但转录是否需要解旋酶？教材并未明确指出.不少中学教师对此也是模糊不清。事实上，在

( D N a s e I), D N A酶Ⅱ( D N a s eⅡ)等；而从 D N A 链的一端逐个水解下核苷酸的酶称为 D N A外切

转录过程中，原核生物通过 R N A聚合酶的特定亚基使 D N A双链解开，也就是说， R N A聚合酶自身具有解旋的功能；而真核生物转录时，是某些蛋白 转录因子 (如R NA聚合酶Ⅱ的 T FⅡ一 F和 T FⅡ一 H)协助 R N A聚合酶形成复合物解开 D N A双链， 起到解旋酶的作用[ 4]。

酶，如牛脾磷酸二酯酶和蛇毒磷酸二酯酶等非专 一

性核酸酶(底物也可为 R N A)。在 D N a s e I的作酸基团的寡聚脱氧核苷酸，其平均长度为 4个脱氧核苷酸残基。在 D N a s eⅡ的作用下， D N A被水解成 5 端为游离羟基， 3 端为磷酸基团的寡聚脱氧核苷酸。平均长度约 6个核苷酸残基。牛脾磷酸 二酯酶可从 D N A的 5 羟基端开始逐个切割磷

酸

用下 . D N A被水解成 3 端为游离羟基， 5 端为磷

解旋酶有多种 .高中生物学所涉及到的解旋 酶一般是指在 D N A复制过程中起作用的解旋酶。 3 DN A聚合酶

D N A聚合酶最早是在大肠杆菌中发现的，以后陆续在其他原核生物中找到。D N A聚合酶是 D N A复制过程中必不可少的酶。在 D N A聚合酶催化的D N A链延长反应中，链的游离 3 一 O H对进入

二酯键，蛇毒磷酸二酯酶可从 D N A的 3 羟基端开始逐个切割磷酸二酯键。人教版高中生物必修 2教材中，艾弗里等“证明 D N A是遗传物质”的经典实验就用到了 D NA酶。在该酶作用下，载有 S型肺炎双球菌荚膜遗传信息的 D N A被分解破 坏，无法将 R型菌转化成 S型 .从而进一步证明了D N A是转化因子 2解旋酶

的脱氧核糖核苷三磷酸 ( D N A合成原料 )的磷原 子发生亲核攻击，从而形成 3 , 5 一磷酸二酯键并脱下焦磷酸 ( P P i )。形成磷酸二酯键所需要的能量来自仅一与 B一磷酸基之间高能键的裂解。可见，利用 P C R技术扩增 D N A无需额外加入 A T P(某些中

D N A分子的许多生物学功能都需要解开双链才能执行，而解旋酶能通过水解 A T P获得能量来解开双链 D N A。解旋酶每解开 1对碱基，需要水解 2分子 A T P。分解 A T P的活性依赖于单链 D N A 的存在。如果双链 D N A中有单链末端或缺口，则解旋酶可以首先结合在这一部分，然后逐步向双链方向移动。解开的 2条单链随机被单链结合蛋

学教辅资料对此尚存错误认识 )。聚合反应是可逆

的.但随后焦磷酸的水解可推动反应的完成。D N A 聚合酶只能催化脱氧核苷酸加到已有核酸链的游离 3 一 O H上，而不能催化子链的从头合成，也就是说。它需要引物链的存在。加入的核苷酸则由模板 链所决定。引物是一小段 D N A或 R N A,它能与

D N A模板链的一段碱基序列互补配对。用于 P C R