“现代生物科技专题”模块中若干问题探讨VIP免费

“现代生物科技专题”模块中若干问题探讨江苏省中小学教学研究室（210013）吴举宏1、限制性核酸内切酶是如何命名的？怎样理解其识别序列的特异性和切割位点的特异性？限制性核酸内切酶的命名，目前主要以Smith和Nathans的命名系统为基础，后多个国家和地区的研究者在此基础上对其作了补充规定。限制性核酸内切酶命名的主要规则有：①酶的基本名称由寄主微生物属名的第一个字母和种名的前两个字母构成，书写时属名的第一个字母为大写、斜体，种名的前两个字母为小写、斜体。②若该微生物有不同的变种或品系，再加上该变种或品系的第一个字母，书写时该字母为小写、正体。③若某一种寄主菌株，具有几个不同的限制-修饰体系，则以正体罗马数字表示。④除了以上规定外，基本名称前面一般还应带有系统名称，限制性核酸内切酶为“R”，甲基转移酶为“M”，中间用“.”隔开。若上下文含意十分清晰，系统名称可省略。例如，“M.HindⅢ”中“M”为甲基转移酶的系统名称，“Hin”为流感嗜血菌（Haemophilusinfluenzae）的基本名称，“d”为该菌品系的第一个字母，“Ⅲ”为该菌不同限制-修饰体系的序号。已经鉴定出的限制性核酸内切酶有4种不同类型：Ⅰ型酶、Ⅱ型酶、Ⅲ型酶和Ⅳ型酶，其中Ⅱ型酶为基因工程中最常用的工具酶，其余则很少或尚无应用，因为只有Ⅱ型酶既能识别特定的核苷酸序列，又能在固定位置切割双链DNA分子，所以我们通常所说的“限制性核酸内切酶”其实就是指“Ⅱ型限制性核酸内切酶”。Ⅱ型限制性核酸内切酶识别碱基序列并非全部是严格的专一，如EcoRⅠ识别序列为5′-GAATTC-3′，而BstNⅠ识别序列为5′-CCWGG-3′（W为A或T），MaeⅢ识别序列为5′-GTNAC-3′（N为任意碱基），HindⅡ可识别4种核苷酸序列即5′-GTYRAC-3′（Y为C或T，R为A或G）。大多数Ⅱ型限制性核酸内切酶在识别序列处特异性切割双链DNA分子，水解磷酸二酯键，产生3′端羟基、5′端磷酸基团的DNA片段。其酶切位点一般在识别序列内部，少数酶切位点在识别序列的两侧，如BamHⅠ的酶切位点是5′-G↓GATCC-3′，MboⅠ的酶切位点是5′-↓GATC-3′（“↓”处为酶切位点，下同）。酶切后产生的片段末端有黏性末端和平末端等形式，若在识别序列双侧进行切割，会产生5′黏性末端或3′黏性末端，若在识别序列的对称轴上切割，则形成平末端。来源各异的不同种限制性核酸内切酶也有可能识别序列相同、切割位点相同或产生相同黏性末端。若不同种限制性核酸内切酶识别序列相同，但切割位点不同，它们互为新裂酶，如AatⅡ、ZraⅠ识别序列相同，但切割位点分别为5′-GACGT↓C-3′、5′-GAC↓GTC-3′。若不同种限制性核酸内切酶识别序列和切割位点均相同，则称为同切点酶（同裂酶），如HpaⅡ、MspⅠ识别序列和切割位点均为5′-C↓CGG-3′。若不同种限制性核酸内切酶识别序列各不相同，但切割后能产生相同的黏性末端，则称为同尾酶，如BamHⅠ、BclⅠ、BglⅡ、Sau3AⅠ、XhoⅡ为一组同尾酶，它们的识别序列和切割位点依次分别是5′-G↓GATCC-3′、5′-T↓GATCA-3′、5′-A↓GATCT-3′、5′-↓GATC-3′、5′-R↓GATCY-3′，它们切割DNA后都形成由GATC组成的黏性末端。由同尾酶酶切产生的DNA片段，能够通过黏性末端的互补作用而彼此连接起来。2、引物都是DNA片段吗？引物(primer)是一小段单链DNA或RNA，作为DNA复制的起始点，它与DNA母链的一段碱基序列互补配对，在生物体内的DNA复制和人工扩增DNA的聚合酶链式反应(PCR)过程中发挥重要作用。在生物体内DNA复制中，由于DNA聚合酶只能把核苷酸连接到已经形成的和DNA模板链互补的多核苷酸链上，而不能从头开始把核苷酸连接起来，这个先已存在的多核苷酸链就是引物。该引物不是DNA而是由10个左右核苷酸组成的RNA短链，它是通过引物酶（primase）的作用合成的。每合成一条DNA链，就需要一个引物，故在复制冈崎片断时，每一片断的前段都有一个RNA引物，复制完成后，RNA引物被修复系统移去。在利用PCR技术扩增DNA时，同样由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此引物对（引物Ⅰ、引物Ⅱ）在PCR反应体系的配方中是必须组成成分。用于PCR的引物，其本质是单链的DNA...