2017年高考生物必背知识点：遗传与基因工程中的酶_生物知识大全

2017年高考生物必背知识点：遗传与基因工程中的酶: 来源: 查字典生物网| 2016-12-13 发表| 教学分类：生物知识大全

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高考生物必背知识点：遗传与基因工程中的酶

酶(德语:Enzym，源于希腊语:ενζυμον，在酵里面)，指具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为另一种分子。几乎所有的细胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。与其他非生物催化剂相似，酶通过降低化学反应的活化能(用Ea或ΔG表示)来加快反应速率，大多数的酶可以将其催化的反应之速率提高上百万倍;事实上，酶是提供另一条活化能需求较低的途径，使更多反应粒子能拥有不少于活化能的动能，从而加快反应速率。酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影响反应的化学平衡。酶有正催化作用也有负催化作用，不只是加快反应速率，也有减低反应速率。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特定的反应或产生特定的构型。

虽然酶大多是蛋白质，但少数具有生物催化功能的分子并非为蛋白质，有一些被称为核酶的RNA分子和一些DNA分子同样具有催化功能。此外，通过人工合成所谓人工酶也具有与酶类似的催化活性。有人认为酶应定义为具有催化功能的生物大分子，即生物催化剂。

酶的催化活性会受其他分子影响:抑制剂是可以降低酶活性的分子;激活剂则是可以增加酶活性的分子。有许多药物和毒药就是酶的抑制剂。酶的活性还可以被温度、化学环境(如pH值)、底物浓度以及电磁波(如微波)等许多因素所影响。

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	无
	DNA复制有关的酶	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	无
	DNA转录有关的酶	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
	逆转录有关的酶（RNA为遗传物质的生物）	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	无
DNA连接酶	形成磷酸二脂键	无