限制性内切酶
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在教学过程中，有学生拿着生物课本问了我这么一个问题：课本中说“切割DNA的工具是限制性核酸内切酶，又称限制酶” [1]，简称“内切酶”不好吗？
图1：高中生物课本截图
这个问题也不知道是他深思熟虑的结果还是就是随口一问，但是不管学生的出发点是什么，作为老师还是宁愿相信学生的每个问题都是深思未果，只好找自己最信任的老师来求解，基于此，我决定好好回答他。
回答过程用了几分钟，问问题的学生也接受了我的回答，大致就是“不好，不行”。事后思考，我觉得我并没有把问题解释清楚，也不明白学生是否真正懂得了背后的原因是什么，于是，就有了这篇文章。
以上，是为序，以下，为正文：
1.何为限制性核酸内切酶
如果在中文维基百科输入“限制性核酸内切酶”，跳出来的词条是“限制酶”，其定义如下[2]：限制酶（英语：restriction enzyme）又称限制内切酶或限制性内切酶，全称限制性核酸内切酶[1]，是一种能将双股DNA切开的酶。
这里面注[1]竟然就是高中《生物》选修Ⅲ，现代生物科技专题，人民教育出版社。
图2：维基百科词条“限制酶”截图
好吧，我们还是回到课本上吧。
如果我们关注一下这里面标注的英文，会发现这个简称是这样来的：“restriction endonucleases”简称“restriction enzyme”，英文restriction是限制的意思，后面的endonucleases最后一个字母s表示复数，剩下的endonuclease中后缀“-ase”表示酶，前缀“endo-”，意思是“内、内部、内存”意思，它们的反义词根是“exo-”；中间的“nucle”表示核，核酸；“restriction endonucleases”因此被翻译成限制性核酸内切酶。
“enzyme”这个词是“酶”，有些人可能会将其翻译成“酵素”，然后说吃“酵素”多么好，稍稍有点生物常识就知道，这么说不靠谱，通过下图我们就知道英文是怎么翻译过来的了。
图3：限制性核酸内切酶的翻译
2. 限制性核酸内切酶只是内切酶中的一类
这是两个英语单词，“endonuclease”是内切酶，从内部切开核酸的酶，内切酶有多种，有切DNA的，也有切RNA的。课本基因工程中使用的限制酶是只具有限制性切割的作用的第二型限制酶[2]。
也就是说，内切酶有很多种，而限制性核酸内切酶只是其中一类，想知道还有哪些类型的内切酶，可以自己上网搜一搜。
图4：限制酶是内切酶的真子集
3.有核酸外切酶吗
答案是有，核酸外切酶（exonuclease）是一类能从多核苷酸链的一端开始按序催化水解3、5-磷酸二酯键，降解核苷酸的酶 [3] ，方向既可以从3’端开始外切，也可以从5’开始外切，我们来看一下外切酶的英文名：exo-nucle-ase，翻译成核酸外切酶，没毛病。
图5：核酸外切酶的翻译
4.DNA聚合酶Ⅰ具有外切能力
1957年，科恩伯格和他的合作者在大肠杆菌中国发现了第一个DNA聚合酶（DNA polymerase），为了与之后发现的DNA聚合酶区分，编号为Ⅰ[4]。在DNA复制过程中，DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都有参与并起了不同的作用，DNA聚合酶Ⅰ是一种多功能酶，除了具有5’→3’聚合酶活性以外，还具有3’→5’和5’→3’的外切核酸酶活性[5][6]。
图6：DNA聚合酶Ⅰ具有外切酶活性[7]
特别提这一点是因为最近经常提到“新型冠状病毒的核酸检测”或者是“荧光定量PCR”，下图是简单原理说明。
图7：荧光定量PCR原理图[8]，红字为增加的说明
在这个PCR过程中，注意看标注的过程①和过程②，DNA聚合酶（Taq）就同时发挥了聚合酶活性和外切酶活性。
现在我们回到我们的主线上，小结一下。
5.答案小结
限制性核酸内切酶只一种可以限制性切割核酸的内切酶，结合英文名，我们能看的更清楚一些，限制性核酸内切酶（restriction endonucleases）可以简称为限制酶（restriction enzyme），但是不能简称为（endonucleases），复杂结构的酶可能具有多种酶活性，在荧光定量PCR过程中，DNA聚合酶同时发挥了聚合酶活性和外切酶活性。
参考文献：
[1]高中生物选修Ⅲ课本第4页，人教版，2004年初审通过版
[2] https://wiki.hk.wjbk.site/wiki/限制酶
[3]动物基因工程,中国农业出版社, 程相朝，李银聚，张春杰等编著,2008.5,第141页
[4] Active center ofDNA-polymerase. Kornberg,A. Science . 1969
[5]DNA polymerase I:from crystal structure to function via genetics. Joyce C M,Steitz T A. Trendsin Biochemical Sciences . 1987
[6] Structureoflarge fragment of Escherichia coli DNA polymeraseⅠcom-plexed with dTMP. OLLIS DL,BRICK P,HUONG R,STEITZ T A. Nature . 1985
[7] DNA聚合酶Ⅰ的功能与结构的发现[J] 向义和.自然杂志,2011,33(06):346-354.
[8] http://www. Genetimes.com.cn
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