复旦大学：《分子生物学》课程电子教案（PPT教学课件）第二章 染色体与DNA（3/3）

三、拓扑异构酶 ●拓扑异构酶(topoisomerase)：催化DNA由一种拓扑异 构体转变成另一种拓扑异构体的酶类

三、拓扑异构酶 ⚫ 拓扑异构酶（topoisomerase ）：催化DNA由一种拓扑异 构体转变成另一种拓扑异构体的酶类

原核生物两类拓扑异构酶 除连接数(L)不同外其他性质均相同的DNA分子称为拓扑异构 体(topoisomerase)。DNA拓扑异构酶通过改变DNA的L值而影 响其拓扑结构。 拓扑异构酶I在DNA的一股链上产生一个切口，使另一条链得 以穿越，即L每次改变+1，反应无需供给能量。 拓扑异构酶Ⅲ则在DNA双链产生切口，使另一双链DNA得以 穿越，每催化一次，L改变-2。 螺旋酶gyrase(细菌中的Ⅱ型酶)，利用ATP水解供能向 DNA中引入负超螺旋，从而抵消DNA复制中产生的正超螺旋。 细胞内两类拓扑异构酶的含量受严格的控制，使细胞内DNA 保持在一定的超螺旋水平

原核生物两类拓扑异构酶 除连接数（L）不同外其他性质均相同的DNA分子称为拓扑异构 体（topoisomerase）。 DNA拓扑异构酶通过改变DNA的L值而影 响其拓扑结构。 拓扑异构酶I 在DNA 的一股链上产生一个切口，使另一条链得 以穿越，即L每次改变+1，反应无需供给能量。 拓扑异构酶II则在DNA 双链产生切口，使另一双链DNA得以 穿越，每催化一次，L改变-2。 螺旋酶 gyrase（细菌中的II 型酶），利用ATP水解供能向 DNA中引入负超螺旋，从而抵消DNA复制中产生的正超螺旋。 细胞内两类拓扑异构酶的含量受严格的控制，使细胞内DNA 保持在一定的超螺旋水平

l、拓扑异构酶I(topoisomerase l) 改变超螺旋的方式 共价连接Tyrosine-5'P 切断 结合到 条链形 一条链 重新 一条链 成酶和 穿越 连接 上形成 DNA的 复合物 复合体 L=2 结果：连接数增加一个 (L+1)

改变超螺旋的方式 结合到 一条链 上形成 复合物 切断一 条链形 成酶和 DNA的 复合体 共价连接Tyrosine-5’P 一条链 穿越 重新 连接 L=2 L=3 1、拓扑异构酶Ⅰ (topoisomerase I) 结果：连接数增加一个 (L+1)

2、拓扑异构酶Ⅱ DNA Gyrase containing -Top HI one positive 2 supercoil 作用于双链 涉及双链的 断裂和连接 即L±2 DNA H20 containing one negative 5 supercoil

2、拓扑异构酶Ⅱ －Top II 作用于双链 涉及双链的 断裂和连接 即L ±２

·拓扑异构酶的反应本质：先切断DNA的磷酸二酯 键，改变DNA的连接数(L)后再连接之，兼具 DNA内切酶和DNA连接酶的功能，但不能连接事 先已经存在的断裂DNA。 ·拓扑异构酶的断裂反应和连接反应是相偶联的

• 拓扑异构酶的反应本质：先切断DNA的磷酸二酯 键，改变DNA的连接数（L）后再连接之，兼具 DNA内切酶和DNA连接酶的功能，但不能连接事 先已经存在的断裂DNA。 • 拓扑异构酶的断裂反应和连接反应是相偶联的

拓扑异构酶的生物学功能？

拓扑异构酶的生物学功能？

a、恢复由一些细胞过程产生的超螺旋 如：复制叉前面正超螺旋的消除 转录前正超螺旋的消除，后面负超螺旋的产生 b、防止细胞DNA的过度超螺旋 多种拓扑异构酶的作用严格控制体内负超螺旋 维持在5%水平 一种拓扑异构酶的单向突变对细胞来说是致命的 因而一般两种拓扑异构酶的突变水平相当

b、防止细胞DNA的过度超螺旋 多种拓扑异构酶的作用严格控制体内负超螺旋 维持在5%水平 －种拓扑异构酶的单向突变对细胞来说是致命的 因而一般两种拓扑异构酶的突变水平相当 a、恢复由一些细胞过程产生的超螺旋 如：复制叉前面正超螺旋的消除 转录前正超螺旋的消除，后面负超螺旋的产生

·对所有生物，拓扑异构酶都是必要的，涉 及复制、转录和重组。 ·I型酶和Ⅱ型酶都是人类抗癌制剂的作用 目标。 ● DNA促旋酶（细菌中的Ⅱ型酶)是抗细菌 药物的作用目标

• 对所有生物，拓扑异构酶都是必要的，涉 及复制、转录和重组。 • Ⅰ型酶和Ⅱ型酶都是人类抗癌制剂的作用 目标。 • DNA促旋酶（细菌中的Ⅱ型酶）是抗细菌 药物的作用目标

DNA的变性与复性

DNA的变性与复性