拓扑异构酶与螺旋酶

分子生物学

分子生物学考试资料第一、二章：绪论及核酸的结构和功能一、名词解释.DNA 结构多态性:几种不同的DNA 双螺旋结构以及同一种双螺旋结构内参数存在差异的现象。

不同来源的两个互补核酸序列通过相互退火，形成双螺旋结构的过程。

变性：DNA 双螺旋区的氢键断裂，使双螺旋的两条链完全分开变成单链，这一链分离的过程称为变性。

※核酶：一类具有自身催化，并可以剪切去除RNA 内含子的催化活性RNA 分子，称为核酶。

二、分子生物学研究内容.①、DNA 重组技术（基因工程） ②、基因的表达调控③、生物大分子的结构和功能研究（结构分子生物学） ④、基因组、功能基因组与生物信息学研究①、由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成，以脱氧核糖－磷酸为骨架，以右手螺旋方式绕同一公共轴盘。

螺旋直径为２ｎｍ，形成大沟及小沟相间。

②、碱基垂直螺旋轴居双螺旋内侧，与对侧碱基形成氢键配对（配对形式：Ａ＝Ｔ;Ｇ＝Ｃ）。

③、相邻碱基平面距离０.３４ｎｍ，螺旋一圈螺距３.４ｎｍ，一圈１０对碱基。

④、氢键维持双链横向稳定性，碱基堆积力维持双链纵向稳定性。

四、双螺旋结构的基本形式．①、Ｂ―ＤＮＡ：是ＤＮＡ分子在水性环境和生理条件下最稳定的结构。

②、Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ等右手双螺旋和左手双螺旋Ｚ构想形式。

四、三螺旋结构形成条件．①、第二股中间链必须是嘌呤链 ②、第三股链至少长于八个核苷酸六、ｍＲＮＡ结构特点．①、大多数ｍＲＮＡ的５＇末端均在转录后加上一个７－甲基鸟苷，同时第一个核苷酸的Ｃ＇２也是甲基化，形成帽子结构。

②、大多数真核ｍＲＮＡ的３＇末端有一个多聚腺苷酸（ｐｏｌｙＡ）结构，称为多聚Ａ尾。

七、变性．变性条件：加热、极端的ｐＨ、有机溶剂（尿素、酰胺等）、低盐浓度变性过程表现：①、是一个爆发式的协同过程，变性作用发生在一个很窄的温度范围。

②、导致一些理化性质发生剧烈变化。

八、影响Ｔｍ值的因素．①、在Ａ、Ｔ、Ｃ、Ｇ随机分布的情况下，决定于Ｇ、Ｃ含量。

Ｇ、Ｃ含量越高，Ｔｍ值越大；Ｇ、Ｃ含量越低，Ｔｍ值越小②、Ｇ、Ｃ含量相同情况下，Ａ、Ｔ形成变性核心，变性加快，Ｔｍ值减小；另外碱基排列对Ｔｍ值也有明显影响。

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。

拓扑异构酶名词解释

拓扑异构酶名词解释拓扑异构酶的化学结构是由两个异构体的环状单元组成，由两个各具特征的基团分别置于两侧形成两个较大的相互垂直的α螺旋。

一般将其结构示意图称为异构酶二。

在生物膜内这种活性中心处有一种特殊的酶--拓扑异构酶，它专门识别和切断β-位上连接糖的多糖链，而不是通常意义上连接核酸链或蛋白质的糖链。

糖苷键的形成就是这样通过与异构酶二中的磷酸的交换反应来完成的。

拓扑异构酶主要参与对糖苷键的识别和连接，从而可以使各种生物膜达到最佳的流动性。

但是这类酶也存在一些不足之处。

例如有的多糖链很长，经过一次交换以后只能切断部分，甚至整个链都要被切断。

另外一种情况是蛋白质一般也是不溶性的，如果用浓度很低的异构酶溶液切割，就不能彻底，而只能切断某一段。

在这种情况下，酶需要适当的浓度范围才能取得良好效果。

在糖化学中，根据生物膜中所含有的酶的特点，把糖类分成酶抑制剂、酶促剂和非酶抑制剂三大类。

糖苷键又称为次级键，其水解产物主要是由氨基酸组成的，所以糖苷键可以作为识别多糖链的标志。

在这类多糖链中，经过一次交换后往往有10-20%的多糖链保留了下来，这样的多糖链对分子量的测定带来一定困难，因此多糖链上总是带有糖的一级结构，糖的一级结构的改变对确定它的分子量也十分重要。

1)不稳定的糖苷键：发生翻转而导致构象发生变化，产生1个以上的新的构型； 2)稳定的糖苷键：发生构象的变化，形成更稳定的构型。

糖苷键对生物膜的功能是极为重要的，其对细胞的功能意义如下： (1)分隔不同的膜系统；(2)将一个多糖链卷曲成一个特定的形式，以便进行更有效的蛋白质-蛋白质的相互作用；(3)改变某些膜蛋白的空间构象，控制膜蛋白的运动；(4)控制与膜结合的离子或分子的离子化程度；(5)识别受体分子的配体。

除此之外，糖链的糖苷键还与抗原物质的免疫识别有关，识别抗原时糖的替换，可引起免疫复合物的凝集，使免疫原抗体所含的糖类按特定比例排列。

也有的学者认为糖苷键在糖类的折叠中，也起着一定的作用。

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。

dna复制时需要的酶

dna复制时需要的酶DNA复制是一种生物学过程，它在细胞分裂期间发生。

在这个过程中，DNA双螺旋结构被解开，然后每个单链被复制成一个完整的双链。

这个过程需要许多酶的协同作用来完成。

下面将详细介绍DNA复制时需要的酶。

I. DNA聚合酶DNA聚合酶是DNA复制过程中最重要的酶之一。

它是一种催化DNA 链延伸的酶，能够将新的核苷酸加入到正在形成的DNA链上。

在人类细胞中，有至少15种不同类型的DNA聚合酶。

II. DNA螺旋解旋酶DNA螺旋解旋酶是负责打开DNA双螺旋结构并使其可供复制的重要酶之一。

它能够切断氢键并分离两条互补链，从而形成一个开放式结构，并且能够防止两条互补链重新连接。

III. DNA拓扑异构酶在DNA复制过程中，由于双链被解开而形成了大量交错环（超螺旋），因此需要有一种特殊的酶来消除这些环。

这种酶被称为DNA拓扑异构酶，它能够切断DNA链并重新连接它们，以消除交错环。

IV. DNA单链结合蛋白在DNA复制过程中，需要一种特殊的蛋白质来保护正在复制的单链DNA。

这种蛋白被称为DNA单链结合蛋白，它能够包裹住正在复制的DNA，并防止其被降解或损伤。

V. DNA聚合酶辅助因子DNA聚合酶辅助因子是一类与DNA聚合酶一起工作的蛋白质。

它们能够帮助聚合酶正确地定位到正在复制的DNA上，并提供必要的辅助功能，如催化反应或调节活性。

VI. DNA剪切酶在某些情况下，需要在正在复制的DNA上进行修剪或修复。

这时就需要一种特殊的酶来切断或粘接DNA链。

这种酶被称为DNA剪切酶，它能够识别和切断不同类型的DNA结构，并帮助完成修剪或修复过程。

VII. 核苷酸转移酶核苷酸转移酶是一类能够将核苷酸从一个分子转移到另一个分子的酶。

在DNA复制过程中，这种酶可以帮助将核苷酸从一个链转移到另一个链，以便在新的DNA链上形成互补碱基对。

总结：DNA复制是一种复杂的生物学过程，需要许多不同类型的酶协同作用才能完成。

《生物化学》常用名词解释(八)

《生物化学》常用名词解释（八）1.拓扑异构酶（topoisomerase）:通过切断DNA的一条或两条链中的磷酸二酯键，然后重新缠绕和封口来改变DNA连环数的酶。

拓扑异构酶I通过切断DNA中的一条链减少负超螺旋，增加一个连环数；而拓扑异构酶II切断DNA的两条链增加负超螺旋，减少2个连环数。

某些拓扑异构酶II也称之DNA促旋酶。

2.核小体（nucleosome）：用于包装染色质的结构单位，是由DNA链绕一个组蛋白核缠绕构成的。

3.染色质(chromatin)：是存在于真核生物间期细胞核内，易被碱性染料着色的一种无定形物质。

染色质中含有作为骨架的完整的双链DNA，以及组蛋白、非组蛋白和少量的RNA。

4.染色体(chromosome)：是染色质在细胞分裂过程中经过紧密缠绕、折叠、凝缩和精细包装形成的具有固定形态的遗传物质存在形式。

简言之，染色体是一个大的单一的双链DNA分子与相关蛋白质组成的复合物，DNA中含有许多基因，贮存和传递遗传信息。

5.DNA变性(DNAdenaturation)：DNA双链解链分离成两条单链的现象。

6.退火（annealing）:即DNA由单链复性变成双链结构的过程。

来源相同的DNA单链经退火后完全恢复双链结构，同源DNA之间、DNA和RNA之间退火后形成杂交分子。

7.融解温度(meltingtemperature,Tm)：双链DNA融解彻底变成单链DNA的温度范围的中点温度。

8.增色效应（hyperchromiceffect）：当双螺旋DNA融解（解链）时，260nm处紫外吸收增加的现象。

9.减色效应（hypochromiceffect）：随着核酸复性，紫外吸收降低的现象。

10.核酸内切酶(endonuclease)：核糖核酸酶和脱氧核糖核酸酶中能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶。

11.核酸外切酶(exonuclease)：从核酸链的一端逐个水解下核苷酸的酶。

12.限制性内切酶（restrictionendonucleases）:一种在特殊核苷酸序列处水解双链DNA的内切酶。

分子生物学(考点)

名词解释：*顺反子假说（Theory of cistron）：顺反子是基因的同义词。

在一个顺反子内，有若干个突变单位——突变子，有若干个交换单位——交换子。

基因是一个具有特定功能的，完整的，不可分割的最小的遗传单位。

*C值矛盾：从总体上说，生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低没有绝对的相关性，这种现象称为C值矛盾*间隔基因：即真核生物的结构基因是由若干外显子和内含子序列相间隔排列组成的间隔基因。

*跳跃基因(Jumping gene, 或叫转座子-Transposon, Tn)：能发生转座的独立的遗传结构单位*DNA半保留复制：复制过程中亲代DNA的双链分子彼此分离，作为模板，按A T配对，CG配对的原则，合成两条新生子链的复制方式。

*半不连续复制：DNA复制时，前导链按DUMP片段以连续复制的方式完成子代DNA的合成，后随链以不连续复制的方式完成冈崎片段的合成。

*冈崎片段：在脉冲标记实验中最初合成的10~20s片段。

*DNA复制的转录激活：前导链的RNA引物是由RNA聚合酶合成的，如同基因转录过程一样，RNA 聚合酶可以使双链DNA分子的局部开链，在合成10~12个核苷酸的RNA片段之后，再由DNA聚合酶完成前导链DNA的合成，在完成近1000~2000个核苷酸的DNA合成后，后随链才在引发酶的作用下开始启动冈崎片段的引物RNA的合成，所以将这一过程也称为DNA复制的转录激活。

位置效应：基因的功能不仅决定于它的自身结构和剂量，也决定于它所在的位置及其与邻近基因间的相互联系。

顺反子（Cistron）：是基因的同义词，即染色体上的一个区段。

全同等位基因：在同一基因座位中，同一突变位点，向不同方向发生突变所形成的等位基因。

非全同等位基因：在同一基因座位中，不同突变位点与突变所形成的等位基因。

顺式作用元件（cis action factor）反式作用因子(trans action factor)增色效应：随温度升高单链状态的DNA分子不断增加而表现出值递增的效应。

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。

喹诺酮类抗菌药

来自喹诺酮类药物分类抗菌活性
• 抗G+G-，对支原体，衣原体，军团菌及分支杆菌有作用（1978年以后）：诺氟沙星、环丙沙星——氟代喹诺酮类化合物 --可治疗包括上呼吸道在内的各系统感染 --药代动力学参数及吸收、分布状况均佳
构效关系
7 6 X 8
5

R N 1 4 O
2 3 COOH
基本结构:4-喹诺酮
O F HN N 7 N 1 6 4 3
O OH
酸碱性
• 在醋酸，盐酸或氢氧化钠液中易溶 • pKa (HA) • pKa (HB+)
O F HN N N
O OH
代谢
代谢物是3位羧基和葡萄糖酸结合物 • 哌嗪环很容易被代谢，其代谢物活性降低 - 哌嗪基团使其具有较好的组织渗透性 – 代谢物结构差别较大 • Norfloxacin约30%以原药由尿排出
O N N N N COOH N N N N O COOH
HN
吡哌酸
吡咯酸
诺氟沙星
• Norfloxacin • 氟哌酸
O F HN N N
O OH
结构和化学名
• 1-乙基-6-氟-4-氧代-1，4-二氢-7-（1-哌嗪基）-3-喹啉羧酸
• （1-Ethyl-6-fluoro-4-oxo-1，4-dihydro-7-（piperazin-1-yl）quinoline3-carboxylic acid）
(G-,铜绿,部分G+)
广谱敏感菌所致各种感染 (G-,G+,支,衣,军,分枝,部分厌氧菌)
• 第4代良好
•
大
强
广谱
敏感菌所致各种感染
(G-,G+,支,衣,军,分枝,厌氧菌)

dna解旋有关的两种酶

dna解旋有关的两种酶DNA解旋是DNA复制和基因转录的关键步骤之一。

在这个过程中，两条DNA链被分离，并暴露出单链DNA，以供进一步合成新的DNA 链或RNA链。

这个过程由两种酶协同完成，它们分别是DNA解旋酶和DNA拓扑异构酶。

DNA解旋酶是一种酶，它起到了DNA解旋的重要作用。

DNA解旋酶能够结合在DNA的双链上，并通过切割氢键来解开DNA的两条链。

具体而言，DNA解旋酶通过在DNA链上滑动，将其酶活中心中的一对氨基酸侧链插入DNA链中的氢键中，分离两条链。

这个过程不仅需要精确的结构构建，还需要大量的能量。

DNA解旋酶在DNA复制和基因转录过程中起到了关键的作用。

在DNA 复制过程中，DNA解旋酶解开DNA双链，使得DNA聚合酶能够沿着DNA模板链合成新的DNA链。

在基因转录过程中，DNA解旋酶解开DNA双链，使得RNA聚合酶能够将RNA合成物合成在DNA模板链上，从而产生mRNA。

与DNA解旋酶不同，DNA拓扑异构酶在DNA解旋过程中发挥的作用是调节DNA的拓扑结构。

DNA拓扑异构酶能够在DNA链上引入或解开超螺旋结构，从而改变DNA的构象。

这种改变在DNA解旋过程中起到了非常重要的作用，因为DNA解旋过程会导致DNA链的张力增加，而DNA拓扑异构酶能够通过解开超螺旋结构来消除这种张力，从而保证DNA解旋的顺利进行。

DNA解旋酶和DNA拓扑异构酶在DNA解旋过程中起到了关键的作用。

它们通过解开DNA双链和调节DNA拓扑结构，使得DNA复制和基因转录能够顺利进行。

这些酶的功能不仅在细胞内起到了重要的作用，也在科学研究中发挥了重要的作用。

对于我们理解DNA的复制和转录机制以及相关疾病的研究具有重要的意义。

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

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

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。

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。

DNA复制过程

两条链均按5’到3’方向合成，一条链3’末端的方向朝着复制叉前进的方向，可连续合成，称前导链（ leading strand ）。另一条链 5’ 末端朝着复制叉，合成是不连续的，形成冈崎片段，此链称后随链(lagging strand)。
4. RNA引物的水解
引物的去除通过两个步骤，首先由 RNase H 降解 RNA 引物，留下单个核糖核苷酸连接到冈崎片段上。然后，由側翼内切核酸酶（ flap endonucleae 1,FEN1 ）生的某些错误的碱基。除去最后一
DNA复制过程
（一）原核生物DNA复制过程 1.复制的起始
DNA复制的起始就是要解开双链和生成引物。
(1)DNA解成单链
由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶解开双链，SSB结合到单链上使其稳定。复制起始的解链需要多种蛋白质参与。这些蛋白质与复制起始点的特有序列结合，促使其邻近的DNA解链。
(2)引物合成引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。
参与原核生物复制起始的主要成分
DnaA蛋白辨认起始点解开DNA双链
DnaB蛋白(解螺旋酶)
DnaC蛋白 DnaG蛋白(引物酶) SSB 拓朴异构酶 oriC
协助DnaB蛋白
催化形成RNA引物
稳定解开的单链DNA
理顺DNA链大肠杆菌的复制起始点
连续进行的，得到一条连续的子链。
3' 5' 3' 解链方向
3'
5' 5'
随从链 (lagging strand)
复制方向与解链方向相反，须等解开
足够长度的模板链才能继续复制，得到的子链由不连续的片段所组成。
3' 5' 3' 3' 解链方向 5'

DNA双螺旋模型基本要点

DNA双螺旋模型基本要点：１）两条反向平行的多核苷酸链围绕同一条中心轴相互盘曲而成；两条链均为右手螺旋２）链的外侧是核糖与磷酸，内侧是碱基．碱基平面与螺旋轴垂直；３）螺旋的两条链具有互补序列；两条链由碱基对间的氢键加以稳定；其中G与C 配对；A与T配对４）螺旋的直径约为２nm; 沿螺旋轴方向每一圈有１０个碱基对，相邻两个碱基对间的夹角为３６℃，双螺旋螺距为３.４nm.5) 双螺旋表面有大沟（major groove）和小沟（minor groove）之分；一般大沟较宽，而小沟较窄．由于大沟和小沟中暴露的碱基对可供利用来形成形成氢键的基团不同，所含有的化学信息不同．大沟一般为蛋白质与DNA相互作用的位点．６）双螺旋结构在不同条件下可以不同形式存在，如B-DNA, A-DNA及Z-DNA 其中B-DNA最接近生理条件下DNA存在形式；而A-DNA结构更为紧密，一般存在于RNA-RNA及RNA-DNA螺旋中，而Z-DNA为左手螺旋，常见于高盐浓度条件下嘌呤嘧啶交替存在的序列中，生物学功能还不确定．DNA分子的其它性质:1)在较高温度下或较高pH条件下,双螺旋的两条链可以分开,称为变性(denaturation);1)变性过程是可逆的;当较高温度下变性的DNA分子逐渐冷却时,互补的两条链又可以重新形成双螺旋,称为复性(renautration); 是核酸杂交技术(hybirdization)的基础.3) 双螺旋DNA分子在260nm波长下具有最大吸收度.变性过程中, DNA分子的吸光度逐渐增加,称为增色效应(hyperchromicity); 相反,在复性过程中,由于碱基堆积效应, 吸光度逐渐降低,称为减色效应(hypochromicity).4) DNA分子的熔点温度(melting temperature, Tm)是一个其特征常数,与DNA分子的G:C含量及溶液离子浓度有关, G:C含量越高及离子浓度越大, Tm越大.5) 某些DNA分子是环状的如细菌染色体,质粒DNA(plasmid)等.DNA的一级结构:指核酸分子中4种核苷酸的连接方式及其排列顺序.基本单位是脱氧核糖核苷酸由于DNA中核苷酸彼此之间的差别仅见于碱基部分,因此DNA的一级结构又指碱基顺序DNA的三级结构(DNA topology):DNA双螺旋进一步盘曲而形成的一种更为复杂的结构, 称为DNA的三级结构. 其中以超螺旋最为常见(supercoil).DNA超螺旋可分为负超螺旋(negatively supercoiled)和正超螺旋(positively supercoiled).由于DNA本身具有相当的柔性, 对简单线性DNA分子,由于其末端是自由的,所以较容易承受双螺旋两条链间相互缠绕的变化; 对于一个闭合共价环状DNA (covalently closed, circular, cccDNA)分子来讲,只要磷酸二酯键不被打断,则两条链间的绝对缠绕次数是不会改变的。