种环形DNA的拓扑学特征

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1、DNA的三级结构——三种环形DNA的拓扑学特征制作成员：周冠彤梁梦晓演讲成员：梁梦晓小组成员：周冠彤翁柳丽梁梦晓DNA的三级结构是指DNA分子（双螺旋）通过扭曲和折叠所形成的特定构象，包括不同二级结构单元间的相互作用、单链与二级结构单元间的相互作用以及DNA的拓扑特征。许多DNA是双链环状分子，如细菌染色体DNA、质粒DNA、细胞器DNA、某些病毒DNA等。通常可以观察到3种形式的DNA。共价闭环DNA：常呈超螺旋型开环DNA：双链环状DNA的一条链断裂，分子呈松弛状线型DNA：环状DNA双链断裂环状DNA的一些重要的拓扑学特性（1）连环数在双螺旋D

2、NA中，一条链以右手螺旋绕另一条链缠绕的次数，以字母L表示，在松弛环状DNA中，L=25，在解链环状DNA中及超螺旋分子中L值皆为23。三种环状DNA分子具有相同的结构，但L值不同，所以称它们为拓扑异构体。拓扑异构酶可以催化拓扑异构体之间的转换。（2）扭转数指DNA分子中的Watson-Crick螺旋数，以T表示。解链环状与超螺旋DNA虽都具有相同的L值，但它们却具有不同的T值。前者T=23，后者为25.（3）超螺旋数超螺旋数或缠绕数，以W表示。解链环状和超螺旋DNA的W值也是不同的，前者为0，后者为-2.L、T、W三者之间的关系为：L=T+WT和W

3、值可以是小数，但L值必须是整数。L值相同的DNA之间可以不经链的断裂而互相转变。拓扑异构体之间的L值相差为1时，即可以用琼脂糖凝胶电泳将它们分开。（4）比连环差以λ表示。它用来表示DNA的超螺旋程度。λ=（L-L0）/L0DNA超螺旋结构的拓扑学L=T+W天然环状DNA一般都以负超螺旋构象存在，负超螺旋DNA易于解链。DNA的复制、重组和转录等过程都需将两条链解开，因此负超螺旋有利于这些功能的进行。但是这些生物学过程需要的负超螺旋程度是各不相同的，可以通过DNA的拓扑结构来调节其功能。DNA的拓扑异构体之间的转变是通过拓扑异构酶来实现的。这种酶可以改

4、变DNA的拓扑异构体的L值。在闭环状双链DNA的拓扑学转变,一个封闭的环状双链DNA分子拓扑异构酶有两种类型。I类能使双链超螺旋DNA转变成松弛型环状DNA，每一次催化作用可消除一个负超螺旋，即使L值增加1。II类酶刚好相反，可使松弛型环状DNA转变成负超螺旋DNA，每次催化作用，使L值减少2。拓扑异构酶II也称促旋酶。这两种拓扑异构酶的作用刚好相反，所以细胞内两种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。谢谢观赏