可分为以下几个类群:(1)依赖DNA的DNA聚合酶;(2)依赖RNA的DNA聚合酶;(3)依赖DNA的RNA聚合酶;(4)依赖RNA的RNA聚合酶。前两者是DNA聚合酶,它使DNA复制链按模板顺序延长。如在原核生物中仅就大肠杆菌中已被发现的就有三种(分别简称为PolⅠ,PolⅡ和PolⅢ等);DNA聚合酶只能在有引物的基础上,即在DNA或RNA引物的3′-OH延伸,这DNA的合成方向记为5′→3′。换言之DNA聚合酶催化反应除底物(αNTP)外,还需要Mg2+ 、模板DNA和引物,迄今细胞内尚无发现可从单体起始DNA的合成。同样,上述(3)和(4)是催化RNA生物合成反应中最主要的RNA合成酶,它们以四种三磷酸核糖核苷(NTP)为底物,并需有DNA模板以及Mn2 及Mg2 的存在下,在前一个核苷酸3′-OH与下一个核苷酸的5′-P聚合形成3′,5′-磷酸二酯键,其新生链的方向也是5′→3′。RNA聚合酶也大量存在于原核和真核生物的细胞中。如大肠杆菌RNA聚合酶分子量4.8×105,由5条多肽链组成,分别命名为α,α,β,β′,和γ,全酶可用α2ββ′λ表示。真核生物RNA聚合酶分子大于5×105,由10~12个大小不等亚基组成。聚合酶除作为自然界生命活动中不可缺少的组分外,在实验室中大多用作生命科学研究的工具酶类之一。
拓扑异构酶和解旋酶: 拓扑异构酶是具有活性核酸酶和连接酶的酶。这些酶能够改变DNA的拓扑特性。它们中的一些通过切割DNA螺旋并允许其旋转,降低其超螺旋程度,然后通过连接酶将两端连接。另一方面,其它拓扑异构酶能够在连接断裂的DNA链之前,切断螺旋,并允许第二个螺旋通过断裂部位。拓扑异构酶是许多涉及DNA的过程所必需的,例如DNA复制和转录 [18] 。 螺旋酶是能够利用核苷三磷酸中存在的化学能的蛋白质,尤其是ATP,以破坏核碱基之间形成的氢键,从而允许DNA的双螺旋打开成单链。聚合酶:聚合酶是从核苷三磷酸合成多核苷酸链的酶。它们通过向链上存在的先前核苷酸的3'-OH添加核苷酸起作用。因此,所有聚合酶都以5' - 3'方向起作用。DNA复制需要DNA依赖的DNA聚合酶,实现DNA序列的完美拷贝。有些DNA聚合酶具有校对功能,能够检测含氮碱基之间的错配错误并激活3'或5'外切核酸酶作用以去除不正确的碱基 [19] 。 在大多数生物体中,DNA聚合酶在称为replisoma的较大蛋白质复合物中起作用,该复合体由许多酶例如解旋酶组成 [20] 。 RNA依赖的DNA聚合酶是使用RNA片段作为模板合成DNA的特殊类聚合酶,包括逆转录酶(一种参与逆转录病毒感染的病毒酶)和端粒酶(它是端粒复制所必需的) [21] 。 与DNA依赖性DNA聚合酶一样,这些RNA依赖的DNA聚合酶也在由辅助分子和调节分子组成的广泛蛋白质复合物中起作用 [22] 。 应用领域 法医鉴定 通常从血液、皮肤、唾液、头发和其它组织和体液中分离DNA,以识别罪犯或犯罪行为。常用的遗传指纹识别。该技术比较重复DNA的可变区段的长度,例如短串联重复序列和小卫星,它们在个体之间有不同。因此,检查中的两个DNA样品之间的比较不是基于对整个DNA序列的分析,而是仅基于这些重复序列部分。事实上,两个没有血缘关系的个体间99.9%的DNA序列是相同的。这种方法通常非常可靠,但犯罪现场被其他人的DNA污染时,对罪犯的识别会很复杂 [23] 。 这种方法由英国遗传学家Sir Alec Jeffreys于1984年开发。遗传指纹识别也可用于识别群体性事件的受害者。 未经同意采集DNA的行为称为基因盗窃。 基因工程 现代生物学和生物化学大量使用DNA。术语重组DNA是指人工构建和组装的DNA片段。它们可以以质粒的形式或通过其它类型的