DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否具有专一性要求？

张拥军  （山东省淄博市周村区实验中学  255300）

（本人原创，谢绝转载）

1 题目与答案
1.1 题目
      限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段： 

    你能用DNA连接酶将它们连接起来？

________和_______能连接形成__________；________和_______能连接形成__________；

________和_______能连接形成__________；________和_______能连接形成__________；

1.2 答案

2 问题与分析
2.1 问题
    这是人教版《生物（选修3）现代生物技术专题》第7页“思考与探究”第1题，此题想让形成学生对限制酶特异性的感性认识，但又让学生对DNA连接酶形成了错误认识。学生们认为：DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列具有专一性要求。实际上，DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列不具有专一性要求，DNA连接酶可以连接任意两个平末端。

2.2 分析

DNA连接酶是一种能够催化DNA中相邻的3'-OH和5'-磷酸基末端之间形成磷酸二酯键并把两段DNA拼接起来的核酸酶。它封闭DNA双螺旋骨架上的切口，而不能封闭缺口，也就是说当3'-OH和5'-P彼此相邻，而它们又各自位于互补链上互补碱基配对的两个脱氧核苷酸的末端时，DNA连接酶才可弥合这个切口。当双链DNA中某一条链由于缺失一个或几个核苷酸造成单链断裂，出现缺口时，DNA连接酶无法连接这样的单链片段。

DNA连接酶有两种：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端，而E.coliDNA连接酶只能连接黏性末端。DMA连接反应经常使用T4DNA酶。

DNA连接酶是如何连接末端的呢？

对于具有黏性末端的DNA片段，基于碱基配对两种DNA片段黏性末端粘贴在一起，再由DNA连接酶连接。对于平末端的DNA片段，可用T4DNA连接酶直接将两DNA片段连接；或是用末端脱氧核苷酸转移酶给具有平末端的DNA片段添加寡聚dT，在另一片段末端添加寡聚dA（或者分别添加寡聚dC和寡聚dG），再用DNA连接酶将其连接起来；或是先在DNA末端加上化学合成的衔接物或接头，使之形成黏性末端之后，再用DNA连接酶连接。

由此可见，DNA连接酶不同于限制性内切酶（限制性内切酶要作用于特定核苷酸序列，并打开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键），它所连接的DNA两端的碱基序列没有专一性要求，由不同限制酶切开的两个平末端，也可以由DNA连接酶封闭并连接。

    建议教材编写人员重新设计此题，以使学生形成对DNA连接酶的正确认识。

参考文献

1. 人民教育出版社 课程教材研究所 生物课程教材研究开发中心编著 《生物（选修3）现代生物科技专题教师教学用书》 北京：人民教育出版社 2007：11-12

2. 人民教育出版社 课程教材研究所 生物课程教材研究开发中心编著 《生物（选修3）现代生物科技专题》 北京：人民教育出版社 2007：7

3. 吴相钰 《陈阅增普通生物学第2版》 北京：高等教育出版社  2005：286

4. 王镜岩 朱圣庚 徐长法《生物化学（第三版）下册》 北京：高等教育出版社2002：581-582