DNA拓扑异构酶概述
拓扑异构酶功能-概述说明以及解释
拓扑异构酶功能-概述说明以及解释1.引言1.1 概述拓扑异构酶是一类具有重要生物功能的酶。
拓扑异构酶的功能主要涉及DNA的拓扑结构调控，它们以调节DNA的旋转、环化和切割等方式对DNA分子进行拓扑学的调整和重排。
通过这些拓扑结构的调控，拓扑异构酶在维持DNA的结构完整性、保证DNA复制和转录等关键生物过程的进行中起着重要作用。
拓扑异构酶的重要性可以从多个方面来说明。
首先，它们参与了DNA 复制、转录和重组等基本生物学过程，在维持基因组的稳定性和一致性方面具有关键作用。
其次，拓扑异构酶还参与了细胞的调控和应激响应等生命活动，对于细胞的正常生理状态至关重要。
此外，一些拓扑异构酶还在细胞凋亡、肿瘤发生等疾病过程中发挥了重要作用，因此对拓扑异构酶的研究也具有重要的临床意义。
在最新的研究中，拓扑异构酶的调控机制和作用方式也得到了深入的研究和探索。
通过对拓扑异构酶的结构和功能的分析，科学家们发现了多种拓扑异构酶的亚型和亚基，揭示了它们在结构、催化机制和调节路径中的差异和相似之处。
这些发现不仅拓宽了我们对拓扑异构酶的认识，也为相关疾病的诊断和治疗提供了新的思路。
综上所述，拓扑异构酶作为一类具有重要生物功能的酶，在生物学和医学研究领域具有重要的地位和广阔的应用前景。
对于拓扑异构酶的进一步研究和理解，将有助于我们深入了解基因组的结构和功能，并为相关疾病的治疗提供新的策略和方法。
1.2 文章结构1.3 目的本文的目的是探讨拓扑异构酶的功能以及其在细胞生物学和生物化学领域中的重要作用。
通过对拓扑异构酶的定义、分类和作用机制的详细介绍，我们希望能够帮助读者深入了解这一特殊类酶的独特性质。
首先，我们将提供关于拓扑异构酶的概述，介绍其与其他酶的区别，以及其在生物体内的普遍存在。
通过这一部分的内容，读者将对这一领域有一个整体的认识。
接下来，我们将详细探讨拓扑异构酶的功能。
我将介绍拓扑异构酶在DNA拓扑结构的调控中扮演的角色，包括在DNA重组、染色质重塑、DNA复制和DNA修复过程中的作用。
分子生物学名词解释沈阳农业大学
分子生物学名词解释松弛（relaxed）状态：DNA在水溶液中, 构型偏B型状态。
DNA以10.5 bp/helix为最稳定构型。
正超螺旋：小于10.5bp/helix，则其二级结构处于紧缩状态，由此产生的超螺旋为正超螺旋。
负超螺旋：大于10.5bp/helix，则其二级结构处于松缠状态，由此产生的超螺旋为负超螺旋。
DNA的拓扑异构现象(topoisome):即在保持DNA一级和二级结构不变的情况下，两条单链可以相互缠绕，形成不同的空间构型。
拓扑异构体(topoisomer)：具有不同连接数的同一种DNA分子称为DNA拓扑异构体。
拓扑异构酶(topoisomerase) 细胞内存在着一类能催化DNA拓扑异构体相互转化的酶，称为拓扑异构酶。
或者说，能改变DNA拓扑联系数的酶就叫拓扑异构酶。
基因: 产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列，在遗传学上也称顺反子（cistron）。
基因组：指DNA分子所携带遗传信息总和，即指一个细胞所有基因和基因间DNA的总和，称基因组。
遗传学定义为：一个物种的单倍体的染色体的数目为该物种的基因组。
C值：在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNA总量是恒定的，称之为C值。
着丝点（centromere）：端粒（telomere）：是真核细胞染色体的物理末端,即染色体两端的染色粒。
端粒通常由富含鸟嘌呤核苷酸(G)的短串联重复序列组成,伸展到染色体的3′端。
反向重复序列（Inverted repetitive sequence）：又称回文序列（Palindrome）,易形成发夹结构，在DNA双链中可能形成十字形结构。
断裂基因（split gene）：指在真核生物中，大多数编码蛋白质的基因是不连续的，即基因的编码序列之间插入了不编码的序列，称为断裂基因。
基因家族：真核生物基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样一组基因称为基因家族。
内含子：真核生物体基因内的一种DNA片段,能转录成mRNA,但在翻译前这段mRNA被剪除和降解,一个基因内可有几个长度不等的内含子分隔着外显子(exon),组成断裂基因。
拓扑异构酶I和拓扑异构酶II（攻略）
一、DNA的化学组成DNA的组成单位是脱氧核苷酸（nucleotide）。
核苷酸有三个组成成分：一个磷酸基团(phosphate)，一个2’-脱氧核糖（2’-deoxyribose）和一个碱基(base)。
之所以叫做2’-脱氧核糖是因为戊糖的第二位碳原子没有羟基，而是两个氢。
为了区别于碱基上原子的位臵，核糖上原子的位臵在右上角都标以“ ’ ”。
第一节DNA的结构构成DNA的碱基可以分为两类，嘌呤（purine）和嘧啶（pyrimidine）。
嘌呤为双环结构(Bicyclic)，包括腺嘌呤(adenine)和鸟嘌呤(guanine)，这两种嘌呤有着相同的基本结构，只是附着的基团不同。
而嘧啶为单环结构(monocyclic)，包括胞嘧啶(cytosine)和胸腺嘧啶(thymine)，它们同样有着相同的基本结构。
我们可以用数字表示嘌呤和嘧啶环上的原子位臵。
1、碱基嘌呤的N9和嘧啶的N1通过糖苷键与脱氧核糖结合形成核苷，分别称为2’－脱氧腺苷，2’－脱氧胸苷等。
2、脱氧核苷(deoxynucleosides)磷酸基团通过酯键(ester)与2’－脱氧核糖的5’－碳原子相连形成脱氧核糖核苷酸。
3、脱氧核苷酸(Nucleotides)核苷中戊糖C2、C3、C5羟基被磷酸酯化。
Deoxynucleotides(containing deoxyribose)Ribonucleotides(containing ribose)Phosphate ester bonds核苷酸依次以磷酸二酯键相连形成多核苷酸链(polynucleotide)，即一个核苷酸的脱氧核糖上的3’－羟基与另一核苷酸上的5’－磷酸基形成磷酸二酯键(phosphodiester)。
也就是一个核苷的3’－羟基和另一核苷的5’－羟基与同一个磷酸分子形成两个酯键。
核苷酸链的一个末端有一个游离的5’基团，另一端的核苷酸有一游离的3’基团。
人们习惯于从5’→3’方向书写核苷酸系列，即从左侧的5’端到右侧的3’端书写二、DNA double helix生物化学家Erwin Chargaff用纸层析技术分析了DNA的核苷酸组成。
现代分子生物学复习题
一名词解释1缺口（gap）：DNA分子中，一条链上失去一段单链，称为gap。
切口（nick）：DNA分子中，一条链上失去一个磷酸二酯键称为nick。
DNA hellicase (DNA解链酶)：也叫DNA解螺旋酶，其通过水解ATP获得能量来解开双链DNA，每解开一对碱基，需水解2分子A TP→ADP+Pi(磷酸盐)拓扑异构酶：细胞内一类催化DNA拓扑异构体（topoisomerase）相互转化的酶，其为topoisomerase，其与DNA双条链形成共价结合的Pr-DNA中间体，在DNA双链骨架的3’，5’-磷酸二酯键处造成暂时的切口，使DNA的多聚核苷酸链得以穿越，通过改变DNA的连接数，而改变的分子拓扑结构。
3 无义突变(nonsense mutation)：DNA序列三联体密码子发生突变，导致AA密码子变为终止密码子，称为无义突变，其导致翻译提前结束而常使产物失活错义突变（missense mutation）：DNA序列三联体密码子发生突变导致pr中原来的AA被另一种AA取代。
4 转座子：是存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位。
DNA的转座：或称移位，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。
5转录单位：RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定起点（启动子），并在一终点处（终止子）终止，此转录区域称为转录单位。
一个转录单位可是一个基因，也可是多个基因。
转录因子：RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子称为转录因子。
其作用或是认别DNA的顺式作用位点，或是识别其他因子，或是识别RNA聚合酶。
6 复制子：DNA的复制单位。
终止子（Terminator）：模板DNA上提供转录停止信号得DNA序列。
7. 单顺反子mRNA：编码1条多肽链的mRNARNA编辑：是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，其改变RNA的序列，而导致DNA所编辑的遗传信息改变。
8 起始tRNA：有一类能特异的识别MRNA摸板上起始密码子的tRNA多顺反子mRNA：编码多条多肽链的mRNA。
现代分子生物学整理的名词解释及问答
名词解释：DNA聚合酶：指以脱氧核苷三磷酸为底物，按5’→3’方向合成DNA的一类酶，反应条件：4种脱氧核苷三磷酸、Mg+、模板、引物。
DNA聚合酶是多功能酶，除具有聚合作用外，还具有其它功能，不同DNA聚合酶所具有的功能不同。
解旋酶：是一类通过水解ATP 提供能量，使DNA双螺旋两条链分开的酶，每解开一对碱基，水解2分子ATP。
拓扑异构酶：是一类引起DNA 拓扑异构反应的酶，分为两类：类型I的酶能使DNA的一条链发生断裂和再连接，反应无需供给能量，类型Ⅱ的酶能使DNA的两条链同时发生断裂和再连接，当它引入超螺旋时，需要由ATP供给能量。
单链DNA结合蛋白：是一类特异性和单链区DNA结合的蛋白质。
它的功能在于稳定DNA解开的单链，阻止复性和保护单链部分不被核酸酶降解。
DNA连接酶(DNAligase)：是专门催化双链DNA中缺口共价连接的酶，不能催化两条游离的单链DNA链间形成磷酸二酯键。
反应需要能量。
前导链：在DNA复制过程中，以亲代链(3’→5’为模板时，子代链的合成(5’→3’)是连续的．这条能连续合成的链称前导链。
冈崎片段、后随链：在DNA复制过程中，以亲代链(5’→3’)为模板时，子代链的合成不能以3’→5’方向进行，而是按5’→3’方向合成出许多小片段，因为是冈崎等人研究发现，因此称冈崎片段。
由许多冈崎片段连接而成的子代链称为后随链。
半不连续复制：在DNA复制过程中，一条链的合成是连续的，另一条链的合成是不连续的，所以叫做半不连续复制。
修复：除去DNA上的损伤，恢复DNA的正常结构和功能是生物机体的一种保护功能。
切除修复：在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤部分切除，以互补链为模板，合成出空缺的部分，使DNA恢复正常结构的过程。
重组修复：DNA在有损伤的情况下也可以复制，复制时子代链跃过损伤部位并留下缺口，通过分子间重组，从完整的另一条母链上将相应的核苷酸序列片段移至子链缺口处，然后用再合成的多核苷酸的序列补上母链的空缺，此过程称重组修复。
DNA拓扑异构酶概述
DNA拓扑异构酶综述摘要：DNA拓扑异构酶为催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称，是一种见于真核细胞和原核细胞中的重要生物酶，其对DNA转录、复制、染色体分离及基因表达等过程中的DNA 拓扑结构起着重要的调控作用。
研究发现，与正常细胞不同，DNA 拓扑异构酶在肿瘤细胞中表现出不受其他因素影响的高水平表达，而许多抗肿瘤药物的作用机制也与DNA拓扑异构酶密切相关，因此它作为抗肿瘤药物的重要靶点引起了研究者的广泛关注。
此外，科学家们还发现拓扑异构酶在神经发育调节上也起着一定的作用，虽然机制还需要进一步研究，但这一发现就有着重要意义。
本文对DNA拓扑异构酶的反应、结构、分类及生物功能进行了简要的归纳，介绍了DNA拓扑异构酶抑制剂的研究及分类，并对拓扑异构酶在其他方面上的进展进行了简单的介绍。
关键词：DNA拓扑异构酶拓扑异构酶抑制剂抗肿瘤药物生物功能DNA拓扑异构酶（topoisomerase）调控DNA超螺旋状态，它是存在于细胞核内的一类酶，参与DNA复制、重组、转录、修复等核内关键作用，它们能够催化DNA链的断裂和结合，从而影响DNA的拓扑状态。
真核细胞的拓扑结构由两种关键拓扑异构酶拓扑异构酶I和拓扑异构酶II调节，拓扑异构酶I通过形成短暂的单链裂解-结合循环，催化DNA复制的拓扑异构状态的变化；相反，拓扑异构酶II通过引起瞬间双链酶桥的断裂，然后打通和再封闭，以改变DNA的拓扑状态。
哺乳动物中，拓扑异构酶II又可以分为αII型和βII型。
拓扑异构酶的应用也很广泛，如现已知这些酶是很多抗肿瘤药物的细胞内靶酶，在肿瘤细胞中，拓扑异构酶的含量高于正常细胞，所以以其为靶点的抑制具有一定特异性，因此对它的研究也越来越重视。
1、DNA拓扑异构酶 I拓扑异构酶I催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，即催化瞬时的单链的断裂和连接，它们不需要能量辅因子如ATP或NAD。
E.coliDNA拓扑异构酶I又称ω蛋白，大白鼠肝DNA拓扑异构酶I又称切刻-封闭酶(nicking-closing enzyme )。
DNA拓扑异构酶概述
DNA拓扑异构酶综述摘要：DNA拓扑异构酶为催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称，是一种见于真核细胞和原核细胞中的重要生物酶，其对DNA转录、复制、染色体分离及基因表达等过程中的DNA 拓扑结构起着重要的调控作用。
研究发现，与正常细胞不同，DNA 拓扑异构酶在肿瘤细胞中表现出不受其他因素影响的高水平表达，而许多抗肿瘤药物的作用机制也与DNA拓扑异构酶密切相关，因此它作为抗肿瘤药物的重要靶点引起了研究者的广泛关注。
此外，科学家们还发现拓扑异构酶在神经发育调节上也起着一定的作用，虽然机制还需要进一步研究，但这一发现就有着重要意义。
本文对DNA拓扑异构酶的反应、结构、分类及生物功能进行了简要的归纳，介绍了DNA拓扑异构酶抑制剂的研究及分类，并对拓扑异构酶在其他方面上的进展进行了简单的介绍。
关键词：DNA拓扑异构酶拓扑异构酶抑制剂抗肿瘤药物生物功能DNA拓扑异构酶（topoisomerase）调控DNA超螺旋状态，它是存在于细胞核内的一类酶，参与DNA复制、重组、转录、修复等核内关键作用，它们能够催化DNA链的断裂和结合，从而影响DNA的拓扑状态。
真核细胞的拓扑结构由两种关键拓扑异构酶拓扑异构酶I和拓扑异构酶II调节，拓扑异构酶I通过形成短暂的单链裂解-结合循环，催化DNA复制的拓扑异构状态的变化；相反，拓扑异构酶II通过引起瞬间双链酶桥的断裂，然后打通和再封闭，以改变DNA的拓扑状态。
哺乳动物中，拓扑异构酶II又可以分为αII型和βII型。
拓扑异构酶的应用也很广泛，如现已知这些酶是很多抗肿瘤药物的细胞内靶酶，在肿瘤细胞中，拓扑异构酶的含量高于正常细胞，所以以其为靶点的抑制具有一定特异性，因此对它的研究也越来越重视。
1、DNA拓扑异构酶 I拓扑异构酶I催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，即催化瞬时的单链的断裂和连接，它们不需要能量辅因子如ATP或NAD。
E.coliDNA拓扑异构酶I又称ω蛋白，大白鼠肝DNA拓扑异构酶I又称切刻-封闭酶(nicking-closing enzyme )。
拓扑异构酶作用机制
拓扑异构酶作用机制引言拓扑异构酶是一类在生物体内广泛存在的酶，其作用机制是通过改变DNA或RNA的拓扑结构来调节基因表达和维持基因组的稳定性。
拓扑异构酶在生物体内起着重要的作用，并且在许多生物过程中发挥关键的调控作用。
本文将深入探讨拓扑异构酶的作用机制。
拓扑异构酶的分类拓扑异构酶可以分为两大类：DNA拓扑异构酶和RNA拓扑异构酶。
DNA拓扑异构酶主要包括DNA拓扑异构酶Ⅰ、DNA拓扑异构酶Ⅱ和DNA拓扑异构酶Ⅳ，而RNA拓扑异构酶主要包括RNA拓扑异构酶Ⅰ和RNA拓扑异构酶Ⅱ。
DNA拓扑异构酶1.DNA拓扑异构酶Ⅰ：DNA拓扑异构酶Ⅰ是一类能够改变DNA超螺旋结构的酶，其主要作用是通过剪切DNA链的一条链，然后通过旋转DNA链来改变DNA的拓扑结构。
DNA拓扑异构酶Ⅰ在DNA复制、转录和重组等生物过程中起着重要的作用。
2.DNA拓扑异构酶Ⅱ：DNA拓扑异构酶Ⅱ是一类能够剪切并重新连接DNA链的酶，其主要作用是通过将DNA链剪切成两段，然后重新连接起来，从而改变DNA的拓扑结构。
DNA拓扑异构酶Ⅱ在DNA重组和染色质结构调节等生物过程中发挥关键的作用。
3.DNA拓扑异构酶Ⅳ：DNA拓扑异构酶Ⅳ是一类能够解开DNA链的酶，其主要作用是通过切割DNA链上的连接点，从而解开DNA的拓扑结构。
DNA拓扑异构酶Ⅳ在DNA复制和转录等生物过程中起着重要的作用。
RNA拓扑异构酶1.RNA拓扑异构酶Ⅰ：RNA拓扑异构酶Ⅰ是一类能够改变RNA拓扑结构的酶，其主要作用是通过剪切RNA链的一条链，然后通过旋转RNA链来改变RNA的拓扑结构。
RNA拓扑异构酶Ⅰ在RNA转录和RNA剪接等生物过程中发挥关键的作用。
2.RNA拓扑异构酶Ⅱ：RNA拓扑异构酶Ⅱ是一类能够剪切并重新连接RNA链的酶，其主要作用是通过将RNA链剪切成两段，然后重新连接起来，从而改变RNA的拓扑结构。
RNA拓扑异构酶Ⅱ在RNA剪接和RNA修饰等生物过程中起着重要的作用。
DNA拓扑异构酶概述
DNA拓扑异构酶概述DNA拓扑异构酶是一类在细胞中起关键作用的酶，它们能够调节DNA的拓扑结构，包括DNA超螺旋结构、环形DNA和分支点。
DNA拓扑异构酶对于细胞的正常功能和生存至关重要，它们参与DNA复制、转录、重组和修复等生物学过程。
本文将详细介绍DNA拓扑异构酶的功能、结构与机制，并探讨其在细胞生物学中的重要性。
拓扑异构酶I是一类单亲DNA断裂酶，它能够在DNA链的一条链上引入单向的单股断裂，通过扳手旋转法将DNA的拓扑结构解开。
拓扑异构酶I广泛参与DNA的解旋、复制和转录等生物学过程，因此被认为是细胞生存所必须的酶。
拓扑异构酶II是一类双股DNA断裂酶，它能够在DNA的两条链上同时引入双向的双股断裂。
拓扑异构酶II是DNA解旋的重要酶，它能够通过扳手旋转法将DNA链解开，并在解旋时将自身链接在DNA的两端，从而维持DNA的稳定性。
扳手旋转法是DNA拓扑异构酶的基本机制，它通过将DNA链进行旋转来解开DNA的拓扑结构。
具体来说，DNA拓扑异构酶会通过与DNA特定结构的结合，如DNA环或DNA分支点，然后将DNA链进行旋转，形成空的DNA链区域。
在旋转过程中，DNA拓扑异构酶可以保持一条或两条链的连通性，从而解开DNA的超螺旋结构或环形结构。
分子引导法是DNA拓扑异构酶另一种重要的作用机制。
在这种机制中，DNA拓扑异构酶会通过与DNA的特定序列或结构进行结合，然后将DNA链引导到特定的方向。
在引导DNA链的过程中，DNA拓扑异构酶可以通过形成捆绑、滑块移动或将DNA链拉伸等方式来调节DNA的拓扑结构。
首先，DNA拓扑异构酶在DNA复制和转录中起关键作用。
在DNA复制过程中，DNA拓扑异构酶可以解开DNA的超螺旋结构，为DNA聚合酶提供拓扑上的空间。
在转录过程中，DNA拓扑异构酶可以解开DNA的环形结构，使得RNA聚合酶能够顺畅地进行转录。
其次，DNA拓扑异构酶在DNA修复和重组中起重要作用。
拓扑异构酶i和ii名词解释
拓扑异构酶i和ii名词解释拓扑异构酶I和II名词解释导论在人类体内，存在着一种重要的酶类物质，被称为拓扑异构酶，它在维持DNA的结构和功能中起着至关重要的作用。
本文将对拓扑异构酶I和II进行详细解释，并分析它们在细胞中的功能和影响。
一、拓扑异构酶I的定义和特点1.1 定义拓扑异构酶I（Topoisomerase I）是一种能够介导DNA断裂和连接的酶，它能够调节DNA的拓扑结构，维持DNA的超螺旋状态。
该酶通过在DNA链上切割，松弛或整合 DNA 的连结，帮助细胞进行染色体复制、转录和重组。
1.2 功能拓扑异构酶I具有以下几个主要功能：（1）解旋：在DNA复制和转录过程中，DNA链的双螺旋结构需要解开，以使DNA聚合酶获得访问基因序列的机会。
拓扑异构酶I能够切割一个DNA链未配对部分的DNA，减小其超螺旋的紧张程度，从而实现DNA的解旋。
（2）断链：拓扑异构酶I能够切割DNA链中的磷酸二酯键，从而在DNA链上产生一个短暂的断裂。
这对于染色体重组和机械性拓扑学变化等过程至关重要。
（3）连接：拓扑异构酶I不仅能够断裂DNA链，还能够在适当的时间和位置上重新连接它们，以确保DNA链的完整性。
1.3 影响拓扑异构酶I的功能异常或缺陷可能导致多种疾病的发生和发展。
在肿瘤细胞中，拓扑异构酶I的活性增强可能导致DNA拓扑结构的不稳定，从而促进染色体异常和癌症的发生。
一些抗肿瘤药物，如喜树碱，通过抑制拓扑异构酶I的活性，阻碍了肿瘤细胞的DNA复制和修复，进而抑制了肿瘤细胞的生长和扩散。
二、拓扑异构酶II的定义和特点2.1 定义拓扑异构酶II（Topoisomerase II）是一种双链DNA分子的切割和连接酶，它在DNA复制和细胞分裂中发挥着关键作用。
拓扑异构酶II 可以解开DNA双链，对染色体进行结构改变，并帮助维持染色体的拓扑构型。
2.2 功能拓扑异构酶II的功能主要包括：（1）DNA切割：拓扑异构酶II能够切割DNA的两个链，并且在需要的时候重新连接这些链。
基因与分子生物学第二章复习题
基因与分子生物学第二章复习题一、名词解释1.核小体：指由DNA链缠绕一个组蛋白核构成的念珠状结构，是用于包装染色体的结构单位。
2.DNA的高级机构：DNA双螺旋结构进一步扭曲盘绕形成的超螺旋结构。
3.DNA拓扑异构酶：通过改变DNA互绕值引起拓扑异构反应的酶。
4.启动子：能被RNA聚合酶识别，结合并启动基因转录的一段DNA序列。
5.复制叉：双链DNA在复制起点解开成两股链，分别进行复制。
这时在复制起点呈现叉子的形式，被称为复制叉。
6.半不连续复制：前导链的连续复制和后随链不连续复制的DNA复制现象。
7.C值：一种生物单倍体基因组DNA的总量值称为C值。
8.冈崎片段：DNA合成过程中，后随链的合成是不连续进行的，先合成许多片段，最后各段再连接成为一条长链。
这些小的片段叫做冈崎片段。
9.DNA二级结构：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。
10.半保留复制：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式称半保留复制。
11C值矛盾：C值指一种生物单倍体基因组DNA的总量。
一种生物单倍体的基因组DNA的总量与其种族进化的复杂程度不一致的现象称为C值矛盾。
12复制子：DNA复制从起点开始双向进行直到终点为止，每一个这样的DNA单位称为复制子或复制单元。
13重叠基因：指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列为两个或两个以上基因的组成部分。
14.染色体:由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是DNA的主要载体15.DNA的修复:是细胞对DNA受损伤后的一种反应，这种反应可能使DNA结构恢复原样，重新能执行它原来的功能\或\使细胞能够耐受DNA的损伤而能继续生存16.DNA的一级结构：就是指4种核苷酸的连接及排列顺序，表示了该DNA分子的化学结构。
17.基因：一段有功能的DNA序列。
18.基因组：特定生物体的整套（单倍体）遗传物质的总和19.组蛋白：是指所有真核生物的核中，与DNA结合存在的碱性蛋白质的总称。
拓扑异构酶
拓扑异构酶2006_01译者：高丽华（农科院生物所）每个人的细胞里都包含有约2 米长的DNA 分子，并且折叠起来储存在比自己小一百万倍的细胞核里。
你可能会质疑，如此又长又细的DNA 分子怎么可能就这么容易地缠绕拥挤在细胞核里。
更让人疑惑不解的是，DNA 是一个双链超螺旋结构，它必须解链成松散状态才能获得遗传信息。
如果你曾经试图解开拧成一根绳子的两个单独的纤维，那么你就会明白这个棘手的问题，你的细胞里有几种不同类型的拓扑异构酶用来解开松弛的DNA 单链。
释放DNAI 型拓扑异构酶用来解决DNA 螺旋缠绕和释放过程中造成的张力，具体例子请看la36。
该酶缠绕在DNA 链上，切开一条DNA 链。
之后，缠绕受损的位点，该酶迫使螺旋旋转，释放每一个正超螺旋或负超螺旋。
一旦DNA 变得松弛，DNA 拓扑异构酶将重新连接断开的链，恢复DNA 的双螺旋结构。
解开DNAⅡ型拓扑异构酶展示于下一页，专门断裂核内DNA。
例如，当细胞进行分裂时，它需要将每个染色体的两个拷贝分离开。
在这个过程中，两个姊妹染色单体的一部分会相互可能缠绕在一起，但是他们是独立存在的。
II 型拓扑异构酶通过允许一个DNA 螺旋穿过另一个螺旋解决了这个问题。
它切断DNA 双螺旋两条链，牢牢缠绕着两条断链。
然后，它通过断链见的间隙，通过其他DNA。
最后，重新连接断头，恢复的DNA 的超螺旋结构。
毒素和治疗DNA 松弛和解旋过程是DNA 进行正确的维护所不可缺少的，所以拓扑异构酶对毒素非常敏感。
如果拓扑异构酶被阻断，细胞将在DNA 转录和细胞分裂过程中遇到问题。
癌症化疗利用了这一点，使用药物，使拓扑异构酶失活，杀死快速分裂的癌细胞。
例如，广泛使用的蒽环类药物，如阿霉素和柔红霉素，可以攻击II 型拓扑异构酶，以及植物毒素喜树碱块类阻止I 型拓扑异构酶对DNA 的松弛作用。
II 型拓扑异构酶II 型拓扑异构酶具有断裂DNA 双螺旋结构的功能，通过一个间隙穿过另一个螺旋，并释放其后面的DNA 双螺旋结构。
分子生物学名词解释
Z-DNA：左手螺旋的双螺旋DNA，其糖-磷酸骨架呈Z字形，可能与基因转录调控有关。
超螺旋：DNA双螺旋自身盘绕而成的空间结构。
功能：超螺旋DNA具有更为致密的结构，可以将很长的DNA分子压缩到染色体中，对DNA的稳定性具有十分重要的意义。
拓扑异构酶：能够改变DNA连接数从而改变DNA分子超螺旋水平的酶具有限制性内切酶和连接酶的作用。
分为I型拓扑异构酶和II型拓扑异构酶。
卫星DNA：真核生物基因组中由许多短的基本重复单位构成的连续重复的一种高度重复序列。
核小体：由2000bp的DNA和组蛋白组成的染色体的基本结构单位。
端粒（Telomere）：是真核生物染色体末端的起保护作用的一种特殊结构。
具有保持染色体稳定性的功能。
功能性的异染色质（兼性异染色质）：是指在某些特定的细胞中或在一定的发育时期和生理条件下凝聚，由常染色质转变而来的异染色质，如X染色体，巴氏小体，是真核生物基因表达调控的一种途径。
基因：产生一条多肽链或功能性RNA所必须的全部核苷酸序列。
UTR：非翻译区，指位于mRNA5’端或3’端的编码区以外的序列。
断裂基因：指基因内部被一个或更多不编码顺序所隔裂。
基因组：是指细胞或生物体单倍体染色体上的所有遗传物质的总称（包括所有遗传物质）。
重叠基因：一个基因的部分序列位于另一个基因的序列内（同一段DNA能携带两种不同蛋白质的信息）。
表观遗传：是指DNA序列没有发生变化的情况下，基因表达的可遗传的改变。
Klenow片段：DNA聚合酶I可被枯草杆菌蛋白酶分解为两个片段，一个片段分子量为68000，有聚合酶活性，并有3’→5’核酸外切酶活性。
端粒酶：是自身携带RNA模版的逆转录酶。
引物：指的是一小段单链DNA或RNA，作为DNA复制的起点，存在于自然中生物的DNA 复制（RNA引物）和聚合酶链式反应（PCR）中人工合成的引物（通常为DNA引物）。
反转座子:通过RNA为中介，反转录为DNA后进行转座的可移动元件（DNA-RNA-DNA-插入新位点）。
拓扑异构酶名词解释
拓扑异构酶名词解释拓扑异构酶(TopoI)又称异构酶，是指催化分子内两个或多个具有相反电荷的异构体分子进行分子内异构化而获得具有不同空间构象的产物的酶。
拓扑异构酶催化对映体的间接立体异构反应，得到一系列对映异构体的混合物。
相同底物对于不同类型的酶具有不同的催化效率。
如脂肪酶对醇和醛比对酮和烯烃具有更高的催化活力。
为了减少立体异构体的量，许多酶需要与底物结合后才发挥作用。
相反，异构酶的作用是把底物和酶一起加热到较高温度，使底物和酶发生脱水、解聚或融合，从而生成对映异构体。
拓扑异构酶可以利用氢键缔合的方式进行拓扑异构化，其中DNA拓扑异构酶已经被成功地用于设计DNA结构。
这种酶还可用于构建模拟人细胞表面的受体或酶的类似物。
人类能够直接从事基因工程与发酵工程生产工业生物大分子是一个巨大的挑战，拓扑异构酶正在迅速发展成为一种极具价值的技术，能够实现酶与底物分子间任意构象间的转变。
拓扑异构酶分子的立体构型决定于所用底物及酶的种类。
目前研究的拓扑异构酶主要分为以下几类：碳-2-甲酸酯酶，它可催化一氧化碳与醇作用生成甲酸酯的反应；类异戊二烯焦磷酸羧化酶，它催化含磷化合物(类异戊二烯焦磷酸)与一氧化碳作用生成相应的异构体。
这种异构酶具有两个能量高低不同的活性中心。
这些活性中心由一个以亲核试剂(如氢原子)为配位中心的亲核中心和以脂肪族碳原子为配位中心的亲脂中心构成。
两个中心通过非共价键的静电引力相互吸引而靠近，当两者间距离小到一定值时，一种新的结构便形成了。
这种酶对底物具有高的专一性，对高级脂肪族碳原子有很强的亲和力，且易溶于水，故适用于从底物直接到生成物的单步酶促反应。
此外，还有异构酶以其他分子作为异构底物，如内质网酶以环糊精为异构底物。
在蛋白质分子中添加外源基团后，便产生异构体。
分子内两个化学结构不同的分子称为一个异构体，分子间存在着连续重叠的两个或更多个异构体，就称为多个异构体。
例如环己烷可形成12个异构体，它们的沸点都是80 ℃，分子内异构体的相互转换只能通过化学反应来完成。
分子生物
DNA聚合酶Ⅲ：它能在引物的3’-OH上以每分钟约5万个核苷酸的速率延长新生
的DNA链，是大肠杆菌DNA复制中链延长反应的主导聚合酶。
DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ：分别由dinB和umuD’2C基因编码，主要在SOS修复过程中发挥功能。
（二）真核生物DNA复制所需的酶
性质 细胞定位 5’-3’聚合 5’-3’外切 3’-5’外切 DNA聚合酶α 核 ++ DNA聚合酶β 核 DNA聚合酶γ 线粒体 DNA聚合酶δ 核 +++ DNA聚合酶ε 核 + -
Байду номын сангаас
末端复制采用特殊的三种方式
2
1
真核生物采用的复制方式
特点
2.环状DNA双链的复制
（1）θ型：θ型复制是DNA在复制原点解开成单链状态的复制，其分别作为模板，各自合 成其互补链，出现两个叉子状的生长点，也叫做复制叉。 1
多数环状DNA采用
2
复制叉式复制，两个复制叉，双向等速或者不等速复 制
3
有先导链和后随链之分
三、调控方式
（一）原核生物DNA的复制调控
通过控制复制叉的数量来调控复制起始的频率
可能涉及到许多的专一性蛋白质因子和至少一类RNA分子
细胞中蛋白质和DNA总数的比例可能也是一个很重要的因素
特异性蛋白质因子能否识别和结合起点是关键的一步
在一个细胞周期中，复制起点只能被使用一次，而不是多于一次。
来，由于象字母D，所以称为D环复制。随着环形轻链复制的进行，D环增大，待全部复
制完成后，新的H链和老的L链、新的L链和老的H链各自组合成两个环状双螺旋DNA分子。
特点：
单向复制的特殊方式 此方式存在于线粒体DNA、叶绿体DNA 两条链的复制高度不对称 没有先导链和后随链之分 具有一个或多个起点
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DNA拓扑异构酶综述摘要：DNA拓扑异构酶为催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称，是一种见于真核细胞和原核细胞中的重要生物酶，其对DNA转录、复制、染色体分离及基因表达等过程中的DNA 拓扑结构起着重要的调控作用。
研究发现，与正常细胞不同，DNA 拓扑异构酶在肿瘤细胞中表现出不受其他因素影响的高水平表达，而许多抗肿瘤药物的作用机制也与DNA拓扑异构酶密切相关，因此它作为抗肿瘤药物的重要靶点引起了研究者的广泛关注。
此外，科学家们还发现拓扑异构酶在神经发育调节上也起着一定的作用，虽然机制还需要进一步研究，但这一发现就有着重要意义。
本文对DNA拓扑异构酶的反应、结构、分类及生物功能进行了简要的归纳，介绍了DNA拓扑异构酶抑制剂的研究及分类，并对拓扑异构酶在其他方面上的进展进行了简单的介绍。
关键词：DNA拓扑异构酶拓扑异构酶抑制剂抗肿瘤药物生物功能DNA拓扑异构酶（topoisomerase）调控DNA超螺旋状态，它是存在于细胞核内的一类酶，参与DNA复制、重组、转录、修复等核内关键作用，它们能够催化DNA链的断裂和结合，从而影响DNA的拓扑状态。
真核细胞的拓扑结构由两种关键拓扑异构酶拓扑异构酶I和拓扑异构酶II调节，拓扑异构酶I通过形成短暂的单链裂解-结合循环，催化DNA复制的拓扑异构状态的变化；相反，拓扑异构酶II通过引起瞬间双链酶桥的断裂，然后打通和再封闭，以改变DNA的拓扑状态。
哺乳动物中，拓扑异构酶II又可以分为αII型和βII型。
拓扑异构酶的应用也很广泛，如现已知这些酶是很多抗肿瘤药物的细胞内靶酶，在肿瘤细胞中，拓扑异构酶的含量高于正常细胞，所以以其为靶点的抑制具有一定特异性，因此对它的研究也越来越重视。
1、DNA拓扑异构酶 I拓扑异构酶I催化DNA链的断裂和重新连接，每次只作用于一条链，即催化瞬时的单链的断裂和连接，它们不需要能量辅因子如ATP或NAD。
E.coliDNA拓扑异构酶I又称ω蛋白，大白鼠肝DNA拓扑异构酶I又称切刻-封闭酶(nicking-closing enzyme )。
DNA拓扑异构酶能催化的反应很多，如DNA拓扑异构酶I对单链DNA的亲和力要比双链高得多，这正是它识别负超螺旋DNA的分子基础，因为负超螺旋DNA常常会有一定程度的单链区。
负超螺旋越高，DNA拓扑异构酶I作用越快。
现已知道，生物体内负超螺旋稳定在5%左右，低了不行，高了也不行。
生物体通过拓扑异构酶I和II的相反作用而使负超螺旋达到一个稳定状态。
现已发现，编码E．coli拓扑异构酶I的基因topA发生突变，则会引起旋转酶基因的代偿性突变；否则，负超螺旋增高，细胞生活能力降低。
拓扑异构酶I作用的碱基序列特异性不高，但切点一定在C的下游方向4个碱基(包括C本身)的位置。
在将DNA 单链切断后，拓扑异构酶I连接于切口的5端，并贮藏了水解磷酸二脂键的能量用以连接切口，因而拓扑异构酶I的作用不需能量供应。
此外．拓扑异构酶I还能促进两个单链环的复性，其作用是解除复性过程所产生的链环数的负值压力，以使复性过程进行到底。
如果在一个单链环上一个部位切断，而使另一部位绕过切口．则可产生三叶形结构分子 (trefoil knot)。
如果有两个双链环，其中一个有一个切刻，拓扑异构酶I则可以将切刻对面的一条链切断，使完整的双链环套进去，再连接起来而成为环连体分子(catenane)。
拓扑异构酶Ⅰ最早是1971 年在大肠杆菌中被发现的，均为单体酶。
拓扑异构酶Ⅰ根据其结构域功能可以划分为 4 个域:C端结构域(C terminal domain)、核心结构域(core domain)、连接子区域(linker domain)和N端域(N-terminal domain)，其中C端结构域、核心结构域在催化活性中起主要作用。
在拓扑异构酶Ⅰ的多个活性位点中，Arg488、Arg590、His632和Tyr723为研究比较明确的4个活性位点［7，8］。
除Tyr723位于羧基端结构域外，其余三个均位于拓扑异构酶Ⅰ的核心结构域，如下图所示。
（左a：TOPOⅠ晶体结构；右b：TOPOⅠ活性位点）2、DNA拓扑异构酶II拓扑异构酶II能同时断裂并连接双股DNA链．它们通常需要能量辅因子ATP。
在拓扑异构酶II中又可以分为两个亚类：一个亚类是DNA旋转酶(DNA gyrase )，其主要功能为引入负超螺旋，在DNA复制中起十分重要的作用。
迄今为止，只有在原核生物中才发现DNA 旋转酶，另一个亚类是转变超螺旋DNA(包括正超螺旋和负超螺旋)成为没有超螺旋的松弛形式(relaxed form )。
这一反应虽然是热力学上有利的方向，但不知道为什么它们仍然像DNA 旋转酶一样需要ATP，这可能与恢复酶的构象有关。
这一类酶在原核生物和真核生物中都有发现。
大肠杆菌的拓扑异构酶II除了引入负超螺旋以外．还具有形成或拆开双链DNA环连体和成结分子的能力。
II类拓扑异构酶没有碱基序列特异性，它们可以和任何相交的两对双链DNA结合。
DNA旋转酶有两个α亚基和两个β亚基。
α亚基约105KD，为gyrA基因所编码，具有磷酸二脂酶活性，可为萘啶酮酸(nalidixic acid )所抑制。
β亚基约95KD，为graB 基因所编码，具有ATP酶活性，可为新生霉素(novobiocin )所抑制。
这两种药物均可抑制野生型大肠杆菌的DNA复制。
可见DNA旋转酶为E．coli的复制所不可缺少的。
在切断一条DNA双链后，两个a亚基各结合于切口的一个5'端，并贮藏了水解磷酸二酯键而获得的能量，由于该酶的整体性，因而DNA链的四个断头并无任意旋转的可能性。
由于酶的别构效应，使完整的双链穿过切口，然后再重新形成磷酸二酯键。
β亚基的功能在于水解ATP以使酶分子恢复原来的构象，以便进行下一轮反应。
这一点可以用ATP的同系物β,γ-亚氨基ATP代替ATP而得到证实。
因为这一同系物不能被DNA旋转酶所水解，但它确能促进第一轮拓扑异构反应，使负超螺旋增加，而妨碍以后进一步的拓扑异构反应。
真核生物拓扑异构酶Ⅱ为同源二聚体，包括的两个亚型拓扑异构酶Ⅱα和拓扑异构酶Ⅱβ分别定位于染色体17q21—22［10］和3p24［11］单拷贝基因编码的二聚体蛋白。
拓扑异构酶Ⅱ可划分为三个不同区域:C端域、N 端域(ATP结合域)以及中部功能域（如下图右）。
DNA拓扑异构酶的C端域在其对DNA的构象识别方面起主要作用，N端域和中部功能域则为拓扑异构酶的主要活性域，如下图所示。
（左上a：TOPOⅡ结构；右上b：TOPOⅡ活性域）3、应用（DNA 拓扑异构酶抑制剂---抗肿瘤药物的研究）3.1 作用原理对于DNA 拓扑异构酶抑制剂的作用原理，我们可以通过影响拓扑异构酶作用过程的各个阶段来破坏酶的活性。
既可以直接作用于DNA，也可以作用于拓扑异构酶，还可以作用于DNA 拓扑异构酶-DNA 断裂复合物，来完成对拓扑异构酶活性的抑制，并最终导致细胞凋亡。
抑制剂的作用实际上是使细胞内功能正常的拓扑异构酶转变为导致DNA链断裂的致伤物，而细胞死亡的最终原因可能是由于DNA 链断裂的错误修复或是由于可断裂复合物的形成及稳定存在，激活了细胞内一系列导致细胞程序性死亡的过程。
大体上来说，DNA 拓扑异构酶抑制剂的抑制机理可以分为两种，一种是毒性机理，一种是催化抑制机理。
毒性机理是指抑制剂与Topo-DNA 共价复合物形成三元复合物，通过提高Topo-DNA 共价复合物的稳态浓度使拓扑异构酶“中毒”。
而催化机理是指抑制剂通过阻滞拓扑异构酶的某一特定功能或催化反应中的某一步骤，进而抑制拓扑异构酶总的催化活性。
3.2 抑制剂类型而对于拓扑异构酶抑制剂的类型，常用的有：有机小分子作为DNA 拓扑异构酶抑制剂，因其作用的底物不同，可以分为TopoⅠ抑制剂、TopoⅡ抑制剂和TopoⅠ/Ⅱ双重抑制剂，而以TopoⅠ为靶点的抑制剂主要是喜树碱及其衍生物；以TopoⅡ为靶点的抑制剂则较多，根据与底物的作用方式不同，将拓扑异构酶Ⅱ抑制剂分为TopoⅡ毒剂和TopoⅡ催化抑制剂，但迄今发现的TopoⅡ抑制剂大部分为TopoⅡ毒剂，常见的有阿霉素( Doxorubicin) ，VP-16( Etoposide) ，沙尔威辛等；大部分TopoⅠ/TopoⅡ双重抑制剂是TopoⅠ和TopoⅡ的双重毒剂，能同时稳定两种拓扑酶与DNA形成的可断裂复合物，从而抑制拓扑酶的活性。
还有金属配合物作为DNA 拓扑异构酶抑制剂，与有机化合物相比，金属配合物分子结构具有更好的可塑性，容易在配体上引入其他分子活性基团，可以针对不同的底物结合环境进行相应的结构修饰; 而且其丰富的光电磁性质将有助于探索某些复杂的生命过程。
然而，虽然发现不少金属配合物具有识别和断裂DNA 功能，但真正在DNA 拓扑异构酶抑制方面的具体应用还非常少，至今仅有为数不多的关于金属配合物抑制DNA拓扑异构酶的研究报道，主要集中在铂类、钌类、金类等金属配合物方面。
其次便是一些铂类配合物作为拓扑异构酶抑制剂，铂类配合物作为研究最早的抗肿瘤药物，一直备受研究者关注。
钌类配合物作为拓扑异构酶抑制剂，钌多吡啶配合物具有既为刚性又带手性的八面体构型，水溶性比较好，热力学性质稳定，不易发生配体取代，易于在近生理条件下开展研究，光化学、光物理信息丰富，毒性低，细胞膜透性较好，但目前钌类配合物作为拓扑异构酶抑制剂的抗肿瘤，活性研究仅限于体外研究阶段，需要更进一步对其作用机理等进行详细的研究，以确定其作为抗肿瘤药物的临床可能性。
当然，还有其他一些金属配合物作为拓扑异构酶抑制剂，除了铂、钌类金属配合物以外，常见的已用于抗肿瘤药物研究的还有金、镉、钴、镍等金属配合物，但是关于它们作为拓扑异构酶的抑制剂的报道则很少。
4、展望从20世纪70年代发现DNA拓扑异构酶晶体结构至今，经过几十年的努力，人们已经研制出一系列的拓扑异构酶抑制剂作为有效的抗肿瘤药物应用于临床，并对其作用机理做了大量研究。
随着肿瘤生物学及相关学科的发展，人们逐渐认识到细胞癌变的本质是细胞信号转导通路的失调导致的细胞无限增殖。
研发的重点正在从传统的细胞毒药物转移到针对肿瘤细胞内异常信号系统靶点的特异性新一代抗肿瘤药物。
而DNA 拓扑异构酶作为抗肿瘤药物设计的重要靶标，便受到了许多研究者的关注。
近年来以拓扑异构酶为靶点的抗癌药物如阿霉素、表阿霉素、VP16、VM26、喜树碱及其衍生物等，已成为临床化疗方案中的重要药物。
但目前仍有许多问题尚待深入研究和探讨，比如多数拓扑异构酶有机抑制剂存在结构复杂、特异性不高、溶解性差、毒性较大等缺点; 有关各类抑制剂与拓扑异构酶或（和）DNA 的作用机制尚不明确; 拓扑异构酶的某些生理功能还不是太确切; 拓扑异构酶引起细胞凋亡过程中相关信号分子的作用、信号转导途径的调控机制及Topo 抑制剂与信号网络的特异性等，抑制所完成的仅是全部过程中的一个必要起始步骤。