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 )。
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拓扑异构酶是一种同时具有核酸酶与连接酶效用的酵素，可改变DNA的超螺旋程度。
其中有些是先使DNA双螺旋的其中一股切开以形成缺口，让另一股能穿过此缺口，进而减低超螺旋程度，最后再将切开的部位黏合[45].其他类型则是将两股DNA同时切开，使另一条双股DNA 得以通过此缺口，之后再将缺口黏合。
拓扑异构酶参与了许多DNA相关作用，例如DNA复制与转录。
螺旋酶是分子马达的一种类型，可利用来自各种核苷三磷酸，尤其是腺苷三磷酸的化学能量，破坏碱基之间的氢键，使DNA双螺旋解开成单股形式。
此类酵素参与了大多数关于DNA的作用，且必须接触碱基才能发挥功用。