拓扑异构酶作用特点

[分享]分子生物学名词解释1

分子生物学名词解释第二章(主要的:核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、DNA的转座、C值矛盾、前导链与后随链。

)1. C值反常现象(C值矛盾C-value paradox):C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。

真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列，而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开，这就是著名的“C值反常现象”。

C值一般随着生物进化而增加，高等生物的C值一般大于低等生物。

某些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大，而在两栖动物里面，C值变化也很大。

2.DNA的半保留复制: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。

3.DNA聚合酶:●以DNA为模板的DNA合成酶●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物●反应需要有模板的指导●反应需要有3 -OH存在●DNA链的合成方向为5 34.DNA连接酶（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。

但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用5.DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase)：拓扑异构酶І：使DNA一条链发生断裂和再连接，作用是松解负超螺旋。

主要集中在活性转录区，同转录有关。

例：大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶Π：该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA，作用是将负超螺旋引入DNA分子。

同复制有关。

例：大肠杆菌中的DNA旋转酶6. DNA 解螺旋酶/解链酶（DNA helicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。

E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。

rep蛋白沿3 ’ 5’移动，而解螺旋酶I、II、III沿5 ’ 3’移动。

7. 单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein)：稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。

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。

原核生物dna复制需要的酶的顺序

原核生物dna复制需要的酶的顺序标题一：DNA解旋酶DNA解旋酶在DNA复制过程中扮演着重要角色。

它能够解开DNA双链，使得两个DNA链分离，从而为后续的复制提供单链模板。

标题二：DNA聚合酶DNA聚合酶是DNA复制过程中的关键酶。

它能够利用已存在的DNA 链作为模板，合成新的DNA链。

DNA聚合酶能够识别模板链上的碱基，根据碱基配对原则，在新合成链上加入互补的碱基。

标题三：DNA引物DNA引物在DNA复制过程中起到引导作用。

DNA聚合酶无法直接在DNA链的起始点开始合成，因此需要DNA引物来提供一个起始点。

DNA引物是一段短的RNA或DNA链，能够与模板链互补配对，为DNA 聚合酶提供一个合成起点。

标题四：DNA连接酶DNA连接酶在DNA复制过程的最后阶段发挥作用。

在DNA复制过程中，由于DNA是双链的，在复制的末端会形成一个RNA-DNA杂交结构，需要通过DNA连接酶将RNA链去除，并将新合成的DNA链连接起来，形成连续的双链DNA。

标题五：DNA修复酶DNA复制过程中，有时会发生错误的碱基配对或DNA链的损坏。

DNA修复酶能够检测并修复这些错误和损坏。

它们能够识别错误的碱基配对，剪切掉错误的碱基，然后利用DNA聚合酶在正确的位置上合成正确的碱基。

标题六：DNA拓扑异构酶DNA拓扑异构酶在DNA复制过程中起到解决DNA双链交错问题的作用。

由于DNA复制是一个酶解过程，导致DNA链之间会出现交错。

DNA拓扑异构酶能够解决这个问题，使得DNA复制过程能够顺利进行。

在原核生物DNA复制过程中，这些酶按照以上的顺序依次发挥作用。

DNA解旋酶首先解开DNA双链，使得两个链能够分离。

然后DNA聚合酶利用单链模板合成新的DNA链。

DNA引物提供合成起点，引导DNA聚合酶进行合成。

DNA连接酶将新合成的DNA链连接起来，形成连续的双链DNA。

DNA修复酶能够检测和修复复制过程中的错误和损坏。

最后，DNA拓扑异构酶解决DNA双链交错问题，使得复制过程能够顺利进行。

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。

ⅰ型拓扑异构酶的催化反应机制

ⅰ型拓扑异构酶的催化反应机制
ⅰ型拓扑异构酶是一类能够在DNA分子上引入拓扑变化的酶，包括DNA旋转酶、DNA解旋酶和DNA缠结酶等。

它们通过
催化两条DNA链之间的剪切和再连接反应，改变DNA的拓
扑结构。

这类酶主要通过以下步骤催化拓扑异构反应：
1. 亲核攻击：该步骤是拓扑异构酶与DNA结合并发生剪切反
应的起始步骤。

拓扑异构酶识别并结合到特定的DNA序列上，通常是双链DNA的二次结构，如结节、环或超螺旋。

酶的活
性位点中含有亲核基团（例如酪氨酸残基），它们可以攻击DNA链的磷酸二酯键。

2. 剪切反应：在亲核攻击之后，拓扑异构酶将DNA链的一个
或多个磷酸二酯键切断。

这样可以创建一个开放的DNA断裂，并允许DNA链的旋转或解旋。

3. 旋转或解旋：根据具体的拓扑异构酶类型，酶可以引入
DNA链的旋转或解旋。

DNA旋转酶可以通过将DNA链环绕
在其周围并进行旋转来改变DNA拓扑结构。

DNA解旋酶则可以通过打开DNA的双螺旋结构并分离两条DNA链。

4. 再连接：在完成旋转或解旋后，拓扑异构酶需要将DNA断
裂再连接起来。

这一步骤通常涉及酶的活性位点中的酪氨酸残基，它们可以将DNA链的断裂端重新连接起来。

总的来说，ⅰ型拓扑异构酶的催化反应机制包括DNA结合、剪切、旋转/解旋以及再连接等步骤，这些步骤共同完成DNA 拓扑结构的改变。

这些酶在维持DNA结构和功能中起着重要的作用，在细胞生物学和分子生物学研究中具有重要意义。

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拓扑异构酶的作用是什么

dna拓扑异构酶的作用是什么DNA拓扑异构酶是一类在DNA合成和复制过程中起重要作用的酶，其主要作用是帮助调节DNA分子的结构，为大分子的生物过程提供有力的支持和保障。

下面，本文将从其作用机制、生物学功能和应用前景三个方面进行详细阐述。

第一步：作用机制DNA拓扑异构酶主要通过改变DNA链的拓扑结构来实现其生物学功能。

具体来说，它能够断裂DNA双链，并在其中插入一条DNA单链，从而形成一个DNA环或者DNA介质。

在完成拓扑结构的改变后，它再通过重新连接DNA双链来恢复DNA分子的结构，以满足生物过程的需要。

第二步：生物学功能DNA拓扑异构酶在生物学中的功能十分丰富。

从基本的DNA合成和复制到复杂的信号转导和染色体变化，都离不开它的作用。

具体来说，它可以在DNA分子上建立超级螺旋和抑制过多的超级螺旋，以保障 DNA分子的稳定性。

此外，它还能够通过结合和调节相关酶类的催化活性，控制 DNA的超螺旋和单双链转化过程，以实现 DNA复制和转录的准确性和高效性。

因此，DNA拓扑异构酶在生物学过程中扮演着极其重要的角色。

第三步：应用前景近年来，随着科技的发展和人类对生命科学的深入探索，DNA拓扑异构酶的应用前景也变得越来越广泛。

例如，它可以作为生物大分子反应的重要催化剂，推动生物医学、工业和环境科学的发展。

此外，它还可以用来研究遗传疾病和基因突变，揭示人类基因和疾病的内在机制。

其中，目前最具有潜力的应用之一是将其应用于DNA纳米技术和DNA计算机技术，以实现 DNA分子的信息储存和加工，从而推动计算机技术的革命性发展。

综上所述，DNA拓扑异构酶作为一类重要的生物大分子，在人类的生命科学、医学和工业领域中具有重要的作用和应用价值。

为了能够更好地发掘其内在机制和应用前景，我们需要通过不断的科学研究，深入了解其作用机制，掌握其运用技术，以期在相应领域取得更为显著的成果。

原核生物DNA的复制

原核生物DNA的复制1．与复制有关的酶及蛋白质：（1）拓扑异构酶：通过切断并连接DNA双链中的一股或双股，改变DNA分子拓扑构象，避免DNA分子打结、缠绕、连环，在复制的全程中都起作用。

其种类有：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II，拓扑异构酶I能切断DNA双链中一股并再连接断端，反应不需ATP供能；拓扑异构酶II能使DNA双链同时发生断裂和再连接，需ATP供能，并使DNA分子进入负超螺旋。

（2）解螺旋酶：DNA进行复制时，需亲代DNA的双链分别作模板来指导子代DNA分子的合成，解螺旋酶可以将DNA双链解开成为单链。

大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。

（3）单链结合蛋白（SSB）：在复制中模板需处于单链状态，SSB可以模板的单链状态并保护模板不受核酸酶的降解。

随着DNA双链的不断解开，SSB能不断的与之结合、解离。

（4）引物酶：是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。

DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应，若没有引物就不能起始DNA合成。

引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA，并由这一小段RNA引物提供3’-OH，经DNA聚合酶催化链的延伸。

（5）DNA聚合酶：是依赖DNA的DNA聚合酶，简称为DNA pol，以DNA 为模板，dNTP为原料，催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的3’-OH末端，合成互补的DNA 新链，即5’→3’聚合活性。

原核生物的DNA聚合酶有DNA polI、DNA pol II和DNA pol III，DNA pol III是复制延长中真正起催化作用的，除具有5’→3’聚合活性，还有3’→5’核酸外切酶活性和碱基选择功能，能够识别错配的碱基并切除，起即时校读的作用；DNA pol I 具有5’→3’聚合活性、3’→5’和5’→3’核酸外切酶活性，5’→3’核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段，起切除、修复作用。

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。

分子生物学复习资料11111111111111111111111111111111

名词解释1. DNA拓扑异构酶：能在闭环DNA 分子中改变两条链的环绕次数的酶，它的作用机制是首先切断DNA,让DNA绕过断裂点以后再封闭形成双螺旋或超螺旋DNA.2. 信号肽：在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，被称为信号肽序列，它负责把蛋白质引导到细胞内膜结构的亚细胞器内。

3. 启动子：与基因表达启动相关的顺式作用元件，是结构基因的重要成分。

它是一段位于转录起始位点5’端上游区大约100~200bp以内的具有独立功能的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性。

4. 冈崎片段：是在DNA半不连续复制中产生的长度为1000~2000个碱基的短的DNA片段，能被连接成一条完整的DNA链。

5. 密码的简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并，对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子。

6. DNA重组体：根据人们的意愿利用限制性内切酶和DNA连接酶对不同生物的遗传基因进行切割、拼接或者重新组合，形成具有新的遗传性状的DNA 。

7. 信号转导：在细胞通讯系统中，细胞识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在的各种化学和物理信号，并将其转变为细胞内各种分子活性的变化，从而改变细胞的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞凋亡，这种针对外源信息所发生的细胞应答反应全过程称为信号转导。

8. 摆动假说：Crick为解释反密码子中某些稀有成分的配对以及许多氨基酸有2个以上密码子的问题而提出的假说。

9. C值反常现象：指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象。

10. 半不连续复制：DNA复制过程中前导链的复制时连续的，而另外一条链，即后随链的复制是中断的、不连续的。

11. 基因组：生物有机体的单倍体细胞中所有DNA,包括核中的染色体DNA和线粒体、叶绿体等亚细胞器中的DNA.12. 转录：是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同（除了T——》U之外）的RNA单链的过程，是基因表达的核心步骤。

拓扑异构酶I的结构特点及其抑制剂研究进展

拓扑异构酶I的结构特点及其抑制剂研究进展引言DNA拓扑异构酶是存在于细胞核内的一类酶，他们能够催化DNA链的断裂和结合，从而控制DNA的拓扑状态。

近来的研究表明，在RNA转录过程中，拓扑异构酶参与了超螺旋结构模板的调节。

主要存在两种哺乳动物拓扑异构酶，一类叫拓扑异构酶I，一类叫拓扑异构酶II。

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.coli DNA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。

拓扑异构酶Ⅰ( topoisomerase, Topo)参与DNA复制、转录、重组、修复等所有关键的细胞核内过程,是抗肿瘤研究的重要靶点,以TopoⅠ为靶点的药物在肿瘤化疗中被广泛应用。

目前临床使用或处于临床前研究的拓扑异构酶Ⅰ抑制剂主要分为喜树碱类和非喜树碱类化合物。

1拓扑异构酶I的结构特点（拓扑异构酶I抑制剂研究进展）1.1 拓扑异构酶I的四个主要结构域人TopoⅠ为三维晶体结构的单体酶[4],分子量为91ku,共含765个氨基酸,定位于第20号染色体。

有限蛋白裂解实验表明,该酶包含4个主要结构域,分别为N端域、核心域、连接子区( linker)和羧基端结构域。

其中N端域具有高度正电性,疏水氨基酸很少,不能形成稳定的球形结构域。

核心结构域包含了除Tyr723以外的所有活性位点残基。

连接子区包含氨基酸636~712,与催化活性无关,但通过Lys650、Arg708与DNA 切割位点下游的核苷酸形成氢键,从而对DNA下游有稳定作用,进而减缓再连接过程。

羧基端结构域,包含关键活性位点残基Tyr723,与独立的核心结构域(含氨基酸215-635)重组后可以得到接近全酶的活性。

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）。

原核生物DNA的复制

原核生物DNA的复制1．与复制有关的酶及蛋白质：（1）拓扑异构酶：通过切断并连接DNA双链中的一股或双股，改变DNA分子拓扑构象，避免DNA分子打结、缠绕、连环，在复制的全程中都起作用。

其种类有：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II，拓扑异构酶I能切断DNA双链中一股并再连接断端，反应不需ATP供能；拓扑异构酶II能使DNA双链同时发生断裂和再连接，需ATP供能，并使DNA分子进入负超螺旋。

（2）解螺旋酶：DNA进行复制时，需亲代DNA的双链分别作模板来指导子代DNA 分子的合成，解螺旋酶可以将DNA双链解开成为单链。

大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。

（3）单链结合蛋白（SSB）：在复制中模板需处于单链状态，SSB可以模板的单链状态并保护模板不受核酸酶的降解。

随着DNA双链的不断解开，SSB能不断的与之结合、解离。

（4）引物酶：是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。

DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应，若没有引物就不能起始DNA合成。

引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA，并由这一小段RNA引物提供3’-OH，经DNA聚合酶催化链的延伸。

（5）DNA聚合酶：是依赖DNA的DNA聚合酶，简称为DNA pol，以DNA为模板，dNTP为原料，催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的3’-OH末端，合成互补的DNA新链，即5’→3’聚合活性。

原核生物的DNA聚合酶有DNA polI、DNA pol II和DNA pol III，DNA pol III是复制延长中真正起催化作用的，除具有5’→3’聚合活性，还有3’→ 5’ 核酸外切酶活性和碱基选择功能，能够识别错配的碱基并切除，起即时校读的作用；DNA pol I具有5’→3’聚合活性、3’→ 5’和5’→3’核酸外切酶活性，5’→3’核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段，起切除、修复作用。

解螺旋酶和拓扑异构酶

解螺旋酶和拓扑异构酶蛋白质是生物体内功能最为重要的分子之一，它们在细胞的结构和功能中起着关键作用。

在蛋白质的折叠过程中，解螺旋酶和拓扑异构酶扮演着重要的角色。

本文将分别介绍解螺旋酶和拓扑异构酶的特点和功能。

解螺旋酶是一类酶，主要作用是将蛋白质中的螺旋结构解开。

蛋白质的折叠过程中，螺旋结构的形成对于蛋白质的稳定性和功能至关重要。

然而，在某些情况下，螺旋结构的形成可能会受到一些外界因素的干扰，导致蛋白质无法正常折叠。

这时，解螺旋酶就会发挥作用，通过将螺旋结构解开，使蛋白质恢复到正确的折叠状态。

解螺旋酶在细胞中广泛存在，它们可以通过识别特定的螺旋结构并结合到蛋白质上，然后通过水解酶活性将螺旋结构解开。

解螺旋酶的活性对于维持蛋白质结构的稳定性和功能的正常发挥具有重要意义。

拓扑异构酶是另一类重要的酶，它们主要作用是调整蛋白质的拓扑结构。

蛋白质的拓扑结构是指蛋白质中各个残基之间的连接方式和空间排布。

在蛋白质的折叠过程中，拓扑结构的正确形成对于蛋白质的稳定性和功能至关重要。

然而，由于各种原因，蛋白质的拓扑结构可能会发生错误，导致蛋白质无法正常折叠。

这时，拓扑异构酶就会发挥作用，通过调整蛋白质的拓扑结构，使蛋白质恢复到正确的折叠状态。

拓扑异构酶在细胞中广泛存在，它们可以通过酶活性将蛋白质中的键断裂或重新连接，从而调整蛋白质的拓扑结构。

拓扑异构酶的活性对于维持蛋白质结构的稳定性和功能的正常发挥具有重要意义。

解螺旋酶和拓扑异构酶在细胞中起着互补的作用。

解螺旋酶主要负责蛋白质中螺旋结构的解开，而拓扑异构酶主要负责蛋白质的拓扑结构调整。

在蛋白质的折叠过程中，解螺旋酶和拓扑异构酶相互配合，使蛋白质能够正确地折叠成功能性的形态。

这一过程对于维持细胞内蛋白质的正常结构和功能至关重要。

总结起来，解螺旋酶和拓扑异构酶是细胞中两类重要的酶，它们在蛋白质的折叠过程中发挥着关键的作用。

解螺旋酶主要负责将螺旋结构解开，而拓扑异构酶主要负责调整蛋白质的拓扑结构。

分子生物学

拓扑异构酶(topoisomerase)是指能催化DNA拓扑异构体相互转化的酶。

拓扑异构酶分为两大类：I型拓扑异构酶和Ⅱ型拓扑异构酶分子杂交两个来源不同的互补序列通过变性和复性处理形成双螺旋结构的过程称核酸分子杂交. 常用的核酸分子杂交方法有：Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、斑点杂交、原位杂交根据DNA序列在基因组中出现的频率、碱基组成等不同，真核DNA序列可以分为高度重复序列、中度重复序列和低度重复序列等三大类。

卫星序列原核生物DNA的碱基组成是均匀的，而真核生物DNA的碱基组成有很大的不均匀性，在切成数百个碱基对的片段后进行氯化铯密度梯度，分布不对称反向重复序列（inverted repetitive sequence）是由两个完全相同的序列反向排列组成的重复DNA序列。

如：5’-TGAAGCCTGATGGCTTCGC-3’3’-ACTTCGGACTACCGAAGCG-5DNA序列测定的基本方法有两种，即Sanger（酶法）法和Maxam-Gilbert（化学法）法简述酶法测定DNA序列的原理Sanger(酶法)法的基本原理建立4个反应体系(图2-33)，分别加入待测DNA的单链样品、底物dNTP、DNA聚合酶、5’被放射性标记的DNA引物以及一种ddNTP。

在DNA链聚合反应过程中，会在新生链3’-OH上根据模板的要求掺入相互补的ddNTP。

一旦掺入ddNTP后，新生链的延伸就终止。

这样在每一个反应体系中就生成具有相同的5’末端，而3’末端特定的各种长度的DNA链。

如在ddATP反应体系中，新生链的3’末端都是A，对应的模板链是T (图2-33)。

然后四个反应体系的产物在同一胶面上分别进行聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳分离。

放射自显影后，得到互相错开的梯形图谱(图2-33)，即可读出DNA序列DNA二级结构: 是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。

简述DNA二级结构有哪些除B-DNA外，人们还发现到了其他的、结构参数有一定差异的双螺旋DNA，如A-DNA、 C-DNA、 Z-DNA、甚至三链DNA螺旋、四链DNA螺旋等DNA分子的这种变化可用一数学式来描述：L=T+WL为连接数(1inking number)，是指环形DNA分子的两条链彼此盘绕的次数（交叉次数），它是环型双螺旋DNA分子的拓扑性质，只要不发生链的断裂，它就是一个定值。

拓扑异构酶作用特点

拓扑异构酶作用特点
拓扑异构酶是一类旋转酶，能够在DNA分子中切断一个或多个磷酸骨架，改变DNA分子的拓扑结构而不影响其序列。

该酶分为两类：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II。

拓扑异构酶I能够剪断DNA链的一
个单一链，使其旋转，从而改变DNA分子的超螺旋密度；而拓扑异构酶II则可以剪断两个DNA链，穿过其中一个链，使其旋转，从而改
变DNA分子的超螺旋密度。

在细胞中，拓扑异构酶的主要作用是解除DNA分子的超螺旋张力，从而避免DNA的不可逆损伤，以及调控DNA的结构和功能。

此外，拓扑异构酶还参与DNA的复制、转录和修复等过程。

拓扑异构酶在疾病治疗中也有广泛的应用，例如利用抑制拓扑异构酶来治疗癌症、病毒感染和细菌感染等疾病。

总之，拓扑异构酶在细胞功能和疾病治疗中都具有重要的作用，其特点是能够改变DNA分子的拓扑结构，从而调控DNA的结构和功能。

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拓扑异构酶作用特点

拓扑异构酶作用特点
拓扑异构酶是一类重要的酶，它们能够调节DNA的拓扑结构，包括超螺旋、环、节、缠绕等。

这些结构对于DNA的复制、转录、重组等生物学过程至关重要。

拓扑异构酶通过切割、旋转、连接DNA 链来调节DNA的拓扑结构，从而影响DNA的生物学功能。

拓扑异构酶的作用特点主要有以下几个方面：
1. 选择性作用：拓扑异构酶能够选择性地作用于DNA的不同区域，例如某些酶只作用于DNA的单链区域，而另一些酶则作用于DNA 的双链区域。

2. 高度专一性：拓扑异构酶对于不同的DNA结构具有高度的专一性，例如某些酶只作用于超螺旋结构，而另一些酶则只作用于环结构。

3. 能够逆转DNA的结构：拓扑异构酶能够逆转DNA的结构，例如将超螺旋结构转化为环结构，或将环结构转化为超螺旋结构。

4. 能够协同作用：拓扑异构酶能够与其他酶协同作用，例如与DNA 聚合酶协同作用，促进DNA的复制和转录。

5. 能够调节DNA的拓扑状态：拓扑异构酶能够调节DNA的拓扑状态，例如调节DNA的超螺旋密度，从而影响DNA的生物学功能。

拓扑异构酶是一类非常重要的酶，它们能够调节DNA的拓扑结构，
从而影响DNA的生物学功能。

拓扑异构酶的作用特点包括选择性作用、高度专一性、能够逆转DNA的结构、能够协同作用和能够调节DNA的拓扑状态。

这些特点使得拓扑异构酶在生物学过程中发挥着重要的作用。