DNA连接酶与DNA聚合酶的比较
dna聚合酶和连接酶的异同点
dna聚合酶和连接酶的异同点DNA聚合酶和连接酶是两种不同的酶类，它们在DNA复制和修复过程中发挥着重要的作用。
在聚合酶和连接酶之间，有许多的异同点。
本文将在这方面进行阐述。
一、聚合酶和连接酶的定义DNA聚合酶是一种酶，能将DNAn单元加入到DNA链中，因此使得DNA链得以延长。
它被称为DNA复制的“制造车间”。
DNA连接酶则是指在DNA修复和重组过程中进行连接新生成的DNA链的酶。
二、聚合酶和连接酶的功能聚合酶和连接酶各自拥有不同的功能。
DNA聚合酶是复制中的关键酶类。
它能够读取和复制DNA的基本信息，然后制造出新的DNA链。
由于DNA聚合酶拥有较高的稳定性和复制准确性，因此不会出现多次复制的现象。
DNA连接酶则是参与DNA修复过程的重要酶类。
它能接合DNA链的断裂部分，重新连接起来。
DNA连接酶在人体细胞中可分为两种，即Ligase1和Ligase3。
Ligase1的主要功能是在DNA复制过程中连接新生成的DNA链，而Ligase3则主要参与DSB的连接过程。
此外，DNA连接酶不仅参与DNA修复的过程，也能够参与DNA拆解的过程，因此也被称为DNA重组酶。
三、聚合酶和连接酶的异同点1.复制过程不同对于DNA聚合酶而言，它能够在模板链上模拟丝袜酸链上的数据，最终合成一条新的丝袜酸链。
而DNA连接酶则在复制完成后，将独立的DNA链拼接起来形成一个完整的DNA双链。
2.生命周期不同DNA聚合酶在细胞分裂的过程中被活跃地开发利用，而在细胞停止分裂的过程中则失去了活性。
相反，DNA连接酶不受细胞周期的影响，而只关注于DNA结构的检验和修复工作。
3.不同的基因组位置聚合酶和连接酶的基因组位置不同。
DNA聚合酶的基因组位置在染色体上，而DNA连接酶大多数是细胞核中的溶胶体和线粒体中发现的。
总的来说，DNA聚合酶和连接酶在DNA复制和修复过程中都扮演着不可或缺的角色。
虽然它们在功能上存在差异，但它们各自拥有自己的重要性。
基因工程中的酶
基因工程中的酶在基因工程中提到不同种的酶，有限制性核酸内切酶，DNA酶，DNA连接酶，DNA聚合酶，RNA聚合酶，反转录酶，解旋酶等。
现区分如下：DNA酶：是水解DNA的酶，将DNA分子水解为脱氧核苷酸。
是切断相邻两个核苷酸之间磷酸二酯键的酶。
DNA连接酶：是连接DNA片段之间的磷酸二酯键的酶。
其在基因工程中的作用是把具有粘性末端的两个DNA片段连接起来。
DNA聚合酶：是连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键的酶。
主要在DNA的复制中起作用。
DNA连接酶与DNA聚合酶间的区别：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间催化形成磷酸二酯键。
DNA聚合酶是以一条DNA为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个切口连接起来。
因此DNA连接酶不需要模板。
可见，DNA酶、DNA连接酶、DNA聚合酶的共同之处是都作用于磷酸二酯键。
DNA聚合酶主要连接DNA片段与单个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，在DNA复制中起做用；DNA连接酶主要是连接DNA片段之间的磷酸二酯键，起连接作用.在基因工程中起作用，同时DNA连接酶在DNA复制中也起作用，比如岗琦片段的连接！几种酶的比较：限制性核酸内切酶（以下简称限制酶）：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，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
是特异性地切断DNA链中磷酸二酯键的核酸酶（“分子手术刀”）。
发现于原核生物体内，现已分离出100多种，几乎所有的原核生物都含有这种酶。
是重组DNA技术和基因诊断中重要的一类工具酶。
例如，从大肠杆菌中发现的一种限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
目前已经发现了200多种限制酶，它们的切点各不相同。
苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因，就能被某种限制酶切割下来。
新教材高中生物第3章基因工程 基因工程的基本工具与聚合酶链式反应PCR技术教师用书苏教版选择性必修3
第一节基因工程及其技术第1课时基因工程的基本工具与聚合酶链式反应(PCR)技术课标内容要求核心素养对接1.概述基因工程是在遗传学、微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展而来的。
2.阐明DNA重组技术的实现需要利用限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体三种基本工具。
生命观念：掌握基因工程的基本工具的种类及作用,并能说出它们在基因工程中的应用。
科学思维：掌握PCR技术的过程与原理,并能正确比较PCR技术与体内DNA复制的异同。
社会责任：通过了解基因工程的发展历程,认同新技术的发展是一代又一代科学家前赴后继努力的结果,并会给人类发展带来巨大的经济效益和社会效益。
一、基因工程是在多学科基础上发展而来的1957年：科恩伯格等首次发现DNA聚合酶。
↓1967年：罗思和海林斯基等发现运转工具质粒,同年,科学家发现DNA连接酶。
↓1970年：特明和巴尔的摩各自在RNA病毒中发现逆转录酶。
史密斯等人分离到限制性内切核酸酶。
↓1972年科学家伯格领导的研究小组完成了世界上首次DNA分子体外重组。
↓1973年科学家科恩领导的研究小组利用大肠杆菌质粒进行了另一个体外重组DNA分子实验。
↓接着,科恩和美国博耶证明真核生物的基因可以在原核生物中进行表达。
↓1976年,科学家用质粒为载体,将生长激素释放抑制因子基因转入大肠杆菌,1977年首次生产出治疗肢端肥大症、巨人症的生长激素释放抑制因子。
↓1977年桑格测定了一种噬菌体的基因组序列,这是人类首次对完整基因组的核苷酸顺序进行测定。
二、基因工程的基本工具1．基因工程(1)概念：又称为DNA重组技术,是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法,将外源目的基因与载体DNA进行组合形成重组DNA,然后导入受体细胞,并使其在受体细胞中表达,产生人类需要的基因产物的技术。
(2)原理：基因重组。
(3)操作水平：基因(分子)水平。
2．“分子剪刀”——限制性内切核酸酶(限制酶)(1)作用：识别DNA分子上特定的脱氧核苷酸序列,并使每条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
DNA复制过程中三种酶的作用及比较共12张幻灯片
DNA连接酶的作用特点
（1）用途： a、 DNA复制中连接冈崎片段； b、在基因工程中连接目的基因和载体； （2）不需要识别连接的DNA序列；也不需要 模板； （3）作用实质：形成磷酸二酯键连接DNA片 段；
3种酶的作用比较
DNA聚合酶 DNA连接酶
作用
以母链DNA为模板合成子代 DNA
拼接DNA片段，形成重 组DNA
DA
5′
5′ 引物
聚合酶
C A A
3′
子链 DNA
DNA聚合酶的作用特点
（1）需要模板：以DNA母链为模板，按照碱基互 补配对原则合成子链； （2）需要引物：只能将单个脱氧核苷酸连接到已 有的核酸片段上； （3）连接方式：形成磷酸二酯键； （4）作用方向：子链只能从5’ →3’方向合成。 （5）种类：普通DNA聚合酶、用于PCR的耐高温 的Taq酶
DNA复制过程中
3种重要酶的作用及比较
• 解旋酶 • DNA聚合酶 • DNA连接酶
①解旋酶解开母链双螺旋
②单链DNA结合蛋白 稳定母链DNA
④滞后链的合成是不连续的，引物酶合成 RNA引物，DNA聚合酶在引物后边合成 DNA片段，即冈崎片段 ⑤RNA引物被移除， DNA连接酶连接冈崎片段 5’ DNA聚合酶 RNA引物 3’
作用 部位
作用 特点 (条件 ) 常用 类型
两脱氧核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键
(1) 只能将单个核苷酸连接到已 有的核酸片段上，形成磷酸二 酯键 (2)需要引物 普通DNA聚合酶， 耐高温的Taq酶 解旋酶
(1)将DNA双链上的两个缺口 同时连接起来，不需要模板 (2)在两个DNA片段之间形成 磷酸二酯键 E· coliDNA连接酶 T4DNA连接酶
DNA复制过程中三种酶的作用及比较(共12张幻灯片)
3、DNA连接酶
DNA链解旋方向
母链
3′ 5′
冈崎片段
磷酸二酯键
冈崎片段 滞后链的合成
5′
3′
冈崎片段
子链
3、DNA连接酶
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键， 又被称为 “分子针线”
T4DNA连接酶
T4DNA连接酶
T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来， 但效率较低
RNA引物
3’
③Dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA聚合酶指导 前导链由5’至3’方向 连续合成
冈崎片段
DNA复制过程
1、解旋酶
A T C G A AT C G G T T 解旋酶
T A C C T T A GC CA A
作用实质：
DNA复制过程中，断开氢键，使双
螺旋解旋为单链。
2、DNA聚合酶 母链 DNA
3′
5′
A T C G A AT C G G T T
DNA连接酶的作用特点
（1）用途： a、 DNA复制中连接冈崎片段； b、在基因工程中连接目的基因和载体；
（2）不需要识别连接的DNA序列；也不需要 模板；
（3）作用实质：形成磷酸二酯键连接DNA片 段；
3种酶的作用比较
DNA聚合酶
DNA连接酶
作用
作用 部位
以母链DNA为模板合成子代 DNA
拼接DNA片段，形成重 组DNA
DNA复制过程中
3种重要酶的作用及比较
• 解旋酶 • DNA聚合酶 • DNA连接酶
①解旋酶解开母链双螺旋
②单链DNA结合蛋白 稳定母链DNA
④滞后链的合成是不连续的，引物酶合成 RNA引物，DNA聚合酶在引物后边合成 DNA片段，即冈崎片段
高中生物人教版选修三同步导学：1.1 DNA重组技术的基本工具(理解+掌握+应用)
1．1DNA重组技术的基本工具1．基因工程突破了生殖隔离，实现了不同种生物间的基因重组。
2．不同生物基因能拼接在一起的理论基础是DNA分子都是由4种脱氧核苷酸构成的规则的双螺旋结构。
3．外源DNA导入受体细胞表达的理论基础是密码子的通用性。
4．限制性核酸内切酶的作用特点是识别双链DNA分子特定的核苷酸序列，并在特定位点上切割。
5．限制酶和DNA连接酶的作用部位都是两个核苷酸间的磷酸二酯键。
6．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
基因工程的概念及其诞生与发展[自读教材·夯基础]1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展(1)基础理论的重大突破：①DNA是遗传物质的证明；②DNA双螺旋结构和中心法则的确立；③遗传密码的破译。
(2)技术发明使基因工程的实施成为可能：①基因转移载体和工具酶相继发现；②DNA合成和测序技术的发明；③DNA体外重组得到实现及重组DNA表达实验获得成功。
(3)基因工程的发展与完善：1983年，世界第一例转基因烟草培养成功，基因工程进入迅速发展阶段。
1988年PCR 技术的发明，使基因工程进一步发展和完善。
1．通过分析基因工程的概念，讨论基因工程的原理是什么。
提示：基因重组。
2．将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内，通过大肠杆菌能大量生产人胰岛素。
请分析人胰岛素基因能在大肠杆菌体内表达的理论基础是什么。
提示：生物共用一套遗传密码。
[跟随名师·解疑难]1．对基因工程概念的理解操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因DNA分子水平剪切→连接→导入→表达定向地改造生物的遗传性状2．基因工程的原理和理论基础(1)原理：基因重组。
(2)理论基础：①拼接：不同生物DNA的基本组成单位相同，都是4种脱氧核苷酸；空间结构相同，都是规则的双螺旋结构。
②表达：生物界共用一套遗传密码，相同的遗传信息在不同生物体内表达出相同的蛋白质。
基因工程操作的基本工具1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离出来。
dna连接酶和dna聚合酶的异同
dna连接酶和dna聚合酶的异同
dna连接酶和dna聚合酶是分子生物学实验中常用的重要工具，它们在DNA修饰、标记和克隆等实验中起着重要作用。
它们之间有许多相似和不同的地方，总的来说，它们都是用来大量扩增DNA指定序列的酶。
dna连接酶是一种用于在DNA片段两端添加具有保留性的连接器的酶，这使得在实验中可以将特定的片段放到另一片段的两端，它可以帮助在实验中合成和转录任何指定的DNA片段。
dna连接酶可以在DNA片段的3’端和5’端添加保留性连接器，使DNA片段之间有机会结合，从而制备出符合要求的DNA片段，从而实现在DNA修饰和克隆实验中的特定应用。
dna聚合酶是一种可以用来将两个DNA片段的3’端到5’端结合的酶，通过结合DNA底片上的指定序列，它可以在DNA片段两端迅速结合，使其可以大量扩增，制备出许多DNA复制体。
它不仅用于在基因工程实验中进行DNA复制，还可以用于建立cDNA库和大量基因测序等实验中。
总的来说，dna连接酶和dna聚合酶都是基因工程中常用的酶，它们涉及在指定序列上的特定DNA片段的添加和连接，都可以帮助实现在实验中要求的目的。
但是，它们之间存在着明显的差异，dna连接酶只能在保留性的连接器上连接具有指定序列的DNA片段，而dna 聚合酶则可以在DNA片段两端结合起来形成新的DNA结构，从而实现大量扩增。
因此，dna连接酶和dna聚合酶是分子生物学实验中常用的重要工具，它们之间存在着明显的差异。
为了正确和有效地实现分子生物学实验的目的，研究人员应该在使用这两种酶时熟悉它们的异同之处，以正确选择酶类型。
基因工程必备知识点
第四步：
1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上 是否插入了目的基因，方法是采用 。
2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用
3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质， 方法是从转基因生物中提取 ，用相 应的 进行 。 4.有时还需进行 的鉴定，如 。
。
（四）蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以 作为基础，通过 ，对现有蛋白质进 行 ，制造一种 ，以满足人类的生产和生活的需求。（基因 工程在原则上只能生产 的蛋白质）
三.“分子运输车”——运载体(质粒) (1)载体具备的条件： ①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 (2)最常用的载体是-质粒,它是一种裸露 的、结构简单的、独立于细菌DNA之外， 并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 (3)其它载体：噬菌体的衍生物、动植物 病毒。
如果前面的知识点你都记住的话，不妨把答案填在这些空格里面，牢牢 地掌握这些知识点吧！ 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过 和 ，赋予 生物以 ，创造出 。基因工程是在 水平上进行设计和施工的，又 叫做 。
1.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从
中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种 的核苷酸序列，并且使每一条链中 部位的两个核苷酸之间的 断 开，因此具有 性。 （3）经限制酶切割产生的DNA片段末端通 常有两种形式： 和 。 2.“分子缝合针”—— (1)E· DNA连接酶和T4-DNA连接酶的比较： coli ①相同点：都缝合 。 ②不同点：E· DNA连接酶只能将双链 coli DNA片段互补的 之间的磷酸二酯键 连接起来；而T4-DNA连接酶能缝合 ， 但连接平末端的效率较 。 (2) DNA连接酶与DNA聚合酶的比较: ----------- DNA聚合酶只能将 加到已有的 ----------核苷酸片段的末端，形成 。 DNA连接酶是连接 的末端，形成 。
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DNA
DNAห้องสมุดไป่ตู้合酶
催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
模板 不需要模板
需要DNA的一条链为模板
作用 不 对象
DNA片段
单个的脱氧核苷酸
同 作用 点 结果 形成完整的DNA分子
形成DNA的一条链
用途
基因工程
DNA复制
PCR技术与DNA复制的比较
DNA复制
解旋 方式
解旋酶催化
PCR技术 DNA在高温作用下变性解旋
场所 细胞内（主要在细胞核内） 细胞外（主要在PCR扩增仪内）
区 别酶
DNA解旋酶、普通的DNA 聚合酶等
温度 条件
细胞内温和条件
耐热的DNA聚合酶（Taq酶） 需控制温度，在较高温度下进行
合成的 对象
DNA分子
DNA片段或基因
联系
①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成 ②原料：均为四种脱氧核苷酸 ③酶：均需要DNA聚合酶进行催化 ④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧 核苷酸
目的基因的检测与鉴定
方法
分子 水平 检测
导入DNA 分子 转录
翻译
检测转基因生物染色体DNA分子上是否插入了 目的基因,采用DNA分子杂交技术
检测目的基因是否转录出了mRNA，采用分子杂 交技术 检测目的基因是否翻译成蛋白质，采用抗 原—抗体杂交技术
个体水平鉴定
除了分子检测外，还需要进行个体生物学水平 的鉴定，如做抗虫或抗病接种实验等
基因工程的概念 基因工程的别名 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
结果
DNA重组技术 生物体外 基因
DNA分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类需要的新的生物类型 和生物产品
目的基因导入受体细胞
生物种类 植物细胞
动物细胞
常用方法
农杆菌转化法、 基因枪法、花 显微注射法
粉管通道法
受体细胞 体细胞或受精卵 受精卵
以农杆菌转化 法为例： 将目的基因插 入Ti质粒的 转化过程 T-DNA上→农杆 菌→导入植物 细胞→整合到 受体细胞的DNA 上→表达
将含有目的基 因的表达载体 提纯→取受精 卵→显微注射 →受精卵发育 →获得具有新 性状的动物
微生物细胞
Ca2+处理法
原核细胞
Ca2+处理细胞→感受态细胞 →重组表达载体与感受态细 胞混合→感受态细胞吸收 DNA分子