拓扑异构酶的功能

1.启动子：启动子是基因转录起始所必须的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一2.增强子：能强化转录起始的序列为增强子或强化子，与启动子一起都可视为基因表达调控中的顺式作用元件。

无论位于靶基因的上游、下游或内部都可以发挥作用。

3.抗终止因子：抗终止因子是指能在特定位点阻止转录终止的一类蛋白。

这些蛋白与RNA聚合酶的核心酶结合，使RNA能越过终止子，继续转录DNA。

4.上游启动子元件：TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件，它们决定转录产物产率高低。

5.帽子结构：通过倒扣GTP和特殊的甲基化修饰而加在真核mRNA5′端的特殊结构，可保护mRNA的稳定，形似帽子而得名。

6.顺式作用元件：是指对基因表达有调节作用的DNA序列，如启动子、增强子等。

其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因。

7.反式作用因子：是指远离受影响的基因之外的基因所编码的产物，又称为转录因子（本质是蛋白质）。

有特异性和非特异性之分。

8.结构基因和调节基因结构基因：编码功能各异的蛋白质或RNA的特异DNA序列。

调节基因：编码那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质(即调控RNA和调控蛋白)的特异DNA序列。

9.组成蛋白和调节蛋白组成蛋白：细胞内有许多种蛋白质的含量几乎不受外界环境的影响，这些蛋白质称为组成蛋白。

调节蛋白:是一类特殊的蛋白质，是调节基因的产物，它们可以影响一种或多种基因的表达。

有两种类型的调节蛋白，即起正调节作用的激活蛋白和起负调节作用的阻遏蛋白。

10.异染色质：细胞间期核内染色质压缩程度较高，碱性染料着色较深的区域。

着丝粒、端粒、次缢痕， DNA主要是高度重复序列，没有基因活性。

11.核小体：核小体是染色体的基本组成单位，它是由DNA和组蛋白构成的，组蛋白H3、H4、H2B、H2A各两份，组成了蛋白质八聚体的核心结构，大约200bp的DNA盘绕在蛋白质八聚体的外面，相邻两个核小体之间结合了1分子的H1组蛋白。

抗癌药物和拓扑异构酶作用实验具体步骤及详细方法1.实验前准备：-准备所需的实验器材，包括显微镜、离心机、PCR仪等。

-准备所需的试剂和溶液，包括抗癌药物、拓扑异构酶底物、酶解缓冲液等。

-调制实验所需的实验用细胞系，如人类癌细胞系。

-准备实验动物（如果需要）。

2.细胞培养：-用适当的培养基培养癌细胞系，维持细胞的正常生长。

-保持细胞的温度、湿度和二氧化碳含量等环境条件。

3.制备药物样品：-在适当的溶剂中配置抗癌药物的工作浓度。

根据不同的实验目的，可以选择单剂量或多剂量的实验设计。

-制备药物的雏形溶液。

-通过稀释等方法制备出不同浓度的药物样品。

4.拓扑异构酶底物添加实验：-将细胞分为不同的组，每组包含实验组和对照组。

对于实验组，将不同浓度的抗癌药物添加到细胞培养基中。

-取适量的细胞悬浮液，连同抗癌药物一起添加到细胞培养板中。

同时，在对照组中只加入细胞悬浮液而不加入抗癌药物。

-在培养时间的不同时间点观察细胞的形态变化和生长情况。

5.细胞生存率测定：-使用显微镜观察细胞的形态和数量。

-使用MTT或二乙基亚砜（DMSO）等荧光染料对细胞的存活情况进行检测。

-使用细胞计数仪等设备对细胞的生存率进行定量测量。

6.拓扑异构酶活性测定：-使用PCR技术对拓扑异构酶的底物进行扩增，并观察扩增产物的形成情况。

-通过电泳或其他方法对扩增产物进行分离和检测。

-根据扩增产物的形成情况评估拓扑异构酶的活性。

7.数据分析：-根据实验结果分析抗癌药物对拓扑异构酶的影响。

-使用合适的统计学方法对数据进行分析和处理。

总结：抗癌药物和拓扑异构酶作用实验是一种用于研究抗癌药物与拓扑异构酶之间相互作用的方法。

实验主要包括细胞培养、制备药物样品、添加拓扑异构酶底物、测定细胞生存率和拓扑异构酶活性等步骤。

通过这些实验，可以评估抗癌药物对拓扑异构酶的作用机制和抗癌活性。

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。

原核生物dna复制酶的作用
原核生物的DNA复制涉及到多种酶的作用，这些酶包括DNA聚合酶、解
螺旋酶、拓扑异构酶和引物酶。

1. DNA聚合酶：在DNA复制过程中，DNA聚合酶负责合成新的DNA链。

它能够识别DNA模板链上的碱基，并在合成链上以互补碱基的顺序将新的
核苷酸添加进去，从而形成新的DNA链。

原核生物有至少三种DNA聚合酶：DNA聚合酶I、II和III。

2. 解螺旋酶：也被称为DnaB，它的功能是解开DNA双链，帮助复制过程
中的DNA链的展开。

3. 拓扑异构酶：这种酶可以切断DNA链，防止在解链过程中DNA链打结
或缠绕在一起。

拓扑酶分为I型和II型两种。

4. 引物酶：也被称为DnaG，它在复制起始时催化生成RNA引物。

引物是DNA合成的起点，帮助DNA聚合酶找到正确的复制起点。

5. DNA连接酶：这是一种能够催化两条DNA链连接的酶，将DNA片段连接起来形成完整的DNA分子。

在原核生物中，DNA连接酶利用NAD+作
为供能物质，将DNA链的3'-OH末端和另一DNA链的5'-P末端连接起来，形成磷酸二酯键，从而完成相邻DNA链的连接。

这些酶协同作用，确保了原核生物DNA复制的准确性和高效性。

DNA的拓扑结构与调控DNA是生命体中一个重要的分子，在维持生命的过程中扮演着重要的角色。

DNA分子不仅拥有特定的序列，还具有特定的构象，其拓扑结构对于DNA的结构和功能是至关重要的。

DNA的拓扑结构是指DNA双链的旋转、弯曲和缠绕等状态，这些状态是由DNA分子内部的运动状态所引起的。

DNA分子的拓扑结构可以影响其在DNA合成、DNA修复和基因转录等生理过程中的功能。

DNA的拓扑结构和DNA的结构有很大的联系。

DNA分子通常是以螺旋的方式组成的，这是由于DNA两股链之间的氢键强力作用所导致的。

因此，DNA分子通常是呈现出左右交替排列的结构。

当DNA分子在生理过程中发生加工和复制时，其拓扑结构就会发生变化。

例如，在DNA复制的过程中，DNA双链会被解开，不同的相互作用会发生变化，这些都会对DNA的拓扑结构产生影响。

DNA形成的环状结构和化学修饰对DNA拓扑结构的影响也非常重要。

例如，DNA环状分子的拓扑结构通常会影响DNA合成过程中的催化反应，这会影响DNA分子的构象和合成速率。

此外，DNA化学修饰通常会改变DNA的拓扑结构，影响DNA分子的生物活性和功能。

例如，在人类细胞中，DNA的化学修饰通常由DNA修复酶和特定酶完成，这些酶通常能够识别和修复DNA中的复杂损伤，对于维护基因组的稳定性起到了重要的作用。

解决DNA拓扑问题的方法主要是拓扑异构酶。

在细胞中，拓扑异构酶通常起到解决DNA拓扑障碍的作用。

例如，当DNA分子在生物过程中出现超拧缠绕时，拓扑异构酶会使DNA分子断裂并重新连接，修复并调整DNA分子的拓扑结构。

此外，拓扑异构酶还可以对DNA分子进行改变拓扑的操作，例如将DNA分子断为单股链或做一个大规模的自酶化。

在生物学中，DNA的拓扑结构是非常重要的，因为它会影响DNA的结构和功能。

同时，在生物学研究中，DNA的拓扑结构也是一个热门的研究方向。

对DNA拓扑结构的研究有助于理解DNA分子在生理过程中的生物学机制。

DNA 拓扑异构酶基因PagTOP 2b 对银腺杨‘84K ’生长发育的影响郭雅琨1，赵岩秋1，杜 娟2，卢孟柱1（1. 浙江农林大学 林业与生物技术学院 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室，浙江 杭州 311300；2. 浙江大学 生命科学学院，浙江 杭州 310058）摘要：【目的】DNA 拓扑异构酶基因是一类能够改变DNA 拓扑结构的酶，在基础生命活动如DNA 复制、转录、有丝分裂等过程中发挥重要作用。

研究DNA 拓扑异构酶基因对杨树Populus 生长发育的影响，能够进一步了解DNA 拓扑异构酶基因在木本植物中的作用机制，评估其是否可作为林木分子育种的靶标。

【方法】从银腺杨‘84K ’ Populus alba ×P. glandulosa ‘84K ’ (84K 杨)中克隆得到DNA 拓扑异构酶基因PagTOP 2b ，利用生物信息学方法对其进行序列分析、蛋白理化性质及结构分析。

实时荧光定量PCR 分析PagTOP 2b 在杨树不同组织中的表达水平。

利用农杆菌Agrobacterium tumefaciens 介导的叶盘转化法转化84K 杨，得到PagTOP 2b 过表达转基因植株。

通过表型及茎段切片分析过表达PagTOP 2b 基因对84K 杨植株生长的影响。

【结果】以84K 杨cDNA 为模板，克隆得到PagTOP 2b 基因全长序列，该基因蛋白质编码区(CDS)长度为4 449 bp ，编码1 482个氨基酸，根据蛋白结构域分析属于ⅡA 型DNA 拓扑异构酶。

PagTOP 2b 主要在杨树幼嫩组织中有较高的表达量。

过量表达PagTOP 2b 基因会导致转基因植株高度、基部节间直径和木质部宽度显著增加。

【结论】DNA 拓扑异构酶作为一类参与基础生命活动的重要功能酶，在杨树中过量表达ⅡA 型DNA 拓扑异构酶基因PagTOP 2b 可促进植株的纵向及径向生长，增加植株生物量。

DNA的半保留复制DNA复制时，以亲代DNA的两条链分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下，按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链，组成新的DNA分子，新形成的两个子代DNA与亲代DNA的碱基顺序完全一样。

由于子代DNA分子中一条链来自亲代，而另一条链是新合成的，因此这种复制方式称为半保留复制(semi-conservative replication)。

DNA的复制过程DNA复制过程DNA复制酶系作用顺序1. 拓扑异构酶使DNA超螺旋结构解开，形成其基本的双螺旋结构。

2. 解链酶使DNA双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA，构成”复制叉“。

3. 单链DNA结合蛋白单链DNA结合蛋白结合在两条单链DNA上，稳定单链DNA，阻止DNA复性，避免被核酸酶降解，便于复制子代DNA 。

4. 引物酶是一种依赖DNA的RNA聚合酶，该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物，以提供自由的3'-OH，形成引发体，使子代DNA 链能够开始聚合。

5. DNA聚合酶由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，即模板DNA 链的方向必须为3'→5'。

因此，分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。

以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子链，在复制时连续合成，子链的聚合方向为5'→3'，这一条新合成的子链被称为前导链(leading strand)。

以5'→3'方向的亲代DNA链为模板，合成子链的过程不连续，这条链被称为随从链(lagging strand)或滞后链。

DNA双链在复制时逐步解开，因此随从链的合成是一段一段的。

DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。

6. DNA连接酶在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。