分子生物学习题集第九章

第九章真核生物的基因表达调控

一、名词解释

1.操纵子

2. 顺式作用元件

3. 反式作用因子

4、启动子

5、增强子

6、基因表达

二、简答题

1、真核细胞表达外源基因的条件？

2、简述真核生物转录水平的调控机制？

3、简述真核生物转录后水平的调控机制？

4、受体的特点？

5、表皮生长因子介导的信号传导途径？

6、cAMP信号转导途径？

7、简述IP3-Ca2+信号途径：

8、原核生物与真核生物启动子的主要差别？

9、比较原核生物与真核生物基因组结构的异同，并指出真核生物细胞的RNA 内含子剪接的主要方式。

10、比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点。

答案：

一、名词解释

1.操纵子：是指数个功能上相关的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子和操纵基因）以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位，所转录的RNA为多顺反子。

2. 顺式作用元件：是指那些与结构基因表达调控相关、能够被基因调控蛋白特异性识别和结合的特异DNA序列。包括启动子、上游启动子元件、增强子、加尾信号和一些反应元件等。

3. 反式作用因子：是指真核细胞内含有的大量可以通过直接或间接结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子。

4、启动子：是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。

5、增强子：位于真核基因中远离转录起始点，能明显增强启动子转录效率的特

殊DNA序列。它可位于被增强的转录基因的上游或下游，也可相距靶基因较远。

6、基因表达：是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经过转录、翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程。

二、简答题

1、真核细胞表达外源基因的条件？

答：首先必须具备哺乳动物细胞表达的功能元件。要求哺乳动物细胞表达载体带有能在真核细胞中表达外源基因的真核转录调控元件；其次注意选择转染的受体细胞，不同类型的细胞具有不同的特性；最后要注意选择适当的选择标记。2、简述真核生物转录水平的调控机制？

答：真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA 聚合酶的相互作用来完成的，主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程。A、转录起始复合物的形成：真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的蛋白质-DNA复合物，只有当一个或多个转录因子结合到DNA上，形成有功能的启动子，才能被RNA聚合酶所识别并结合。转录起始复合物的形成过程为：TFⅡD结合TATA盒；RNA聚合酶识别并结合TFⅡD-DNA复合物形成一个闭合的复合物；其他转录因子与RNA聚合酶结合形成一个开放复合物。在这个过程中，反式作用因子的作用是：促进或抑制TFⅡD与TATA盒结合；促进或抑制RNA聚合酶与TFⅡD-DNA复合物的结合；促进或抑制转录起始复合物的形成。B、反式作用因子：一般具有三个功能域（DNA识别结合域、转录活性域和结合其他蛋白结合域）；能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件；对基因的表达有正性或负性调控作用。3、转录起始的调控：⑴反式作用因子的活性调节：A.表达式调节——反式作用因子合成出来就具有活性；B.共价修饰——磷酸化和去磷酸化，糖基化；C.配体结合——许多激素受体是反式作用因子；D.蛋白质与蛋白质相互作用——蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。⑵反式作用因子与顺式作用元件的结合：反式作用因子被激活后，即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列，对基因转录起调节作用。⑶反式作用因子的作用方式——成环、扭曲、滑动、Oozing。⑷反式作

用因子的组合式调控作用：每一种反式作用因子结合顺式作用元件后虽然可以发挥促进或抑制作用，但反式作用因子对基因调控不是由单一因子完成的而是几种因子组合发挥特定的作用。

3、简述真核生物转录后水平的调控机制？

答：（1）、5，端加帽和3，端多聚腺苷酸化的调控意义：5，端加帽和3，端多聚腺苷酸化是保持mRNA稳定的一个重要因素，它至少保证mRNA在转录过程中不被降解。

（2）、mRNA选择性剪接对基因表达调控的作用

（3）、mRNA运输的控制

4、受体的特点？

答：1、高度专一性；2、高度亲和性；3、可逆性；4、可饱和性；5、特定的作用模式

5、表皮生长因子介导的信号传导途径？

答：表皮生长因子受体是一个典型的蛋白酪氨酸激酶受体，这个信号转导途径的主要步骤是：

A、受体二聚化的形成及其磷酸化：表皮生长因子与受体的结合使受体发生二聚化，从而改变受体构象，使蛋白酪氨酸激酶活性增强，受体自身的几个蛋白酪氨酸残基在激酶的作用下发生磷酸化。

B、募集接头蛋白Grb2：表皮生长因子受体自身被磷酸化后，不仅其激酶活性增强，而且其构象发生变化，从而适合与含SH2结构域的蛋白分子相结合。Grb2是作为接头蛋白结合到受体上。

C、调控分子SOS的活化：SOS含有可与SH3结构域相结合的富含脯氨酸基序，当Grb2结合到磷酸化的表皮生长因子受体后，它的两个SH3结构域即可结合SOS，使之活化。

D、低分子量G蛋白Ras的活化：SOS可促进Ras释放GDP，结合GTP的反应，使Ras激活。活化的Ras作用其下游分子Raf，使之活化。Raf是MAPK级联反应的第一个分子，由此启动了MAPK的三级激活过程。

E、MAPK的级联激活：Raf是一种MAPKKK，它作用于MEK，使之磷酸化而激活，活化的MEK在作用于MAPK家族的ERK1，使之磷酸化激活由此完成了

三级激活。

F、转录因子的磷酸化及转录调控作用：活化的ERK可以转至细胞核内，使某些转录调控因子发生磷酸化，从而影响基因的转录。

6、cAMP信号转导途径？

答：1、组成：胞外信息分子（主要是胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素），受体，G蛋白，AC，cAMP , PKA。2、途径：

信号分子与受体结合，引起受体构象变化

受体活化G蛋白

活化后的G蛋白激活腺苷酸环化酶（AC）

AC催化ATP生成cAMP

cAMP活化PKA，PKA使目标蛋白磷酸化，调节代谢酶的活性或调节基因的表达

7、简述IP3-Ca2+信号途径：

答案要点：信号分子与受体结合，引起受体构象变化，受体活化G蛋白，活化后的G蛋白激活PLC，PLC水解PIP2生成IP3 和DG，IP3 使钙通道打开，细胞内Ca2+升高，Ca2+与CaM结合，激活Ca2+-CaM依赖的蛋白激酶，Ca2+-CaM 依赖的蛋白激酶使目标蛋白磷酸化。

8、原核生物与真核生物启动子的主要差别？

原核生物

TTGACA --- TATAAT------起始位点

-35 -10

真核生物

增强子---GC ---CAAT----TATAA—5mGpp—起始位点

-110 -70 -25

9、比较原核生物与真核生物基因组结构的异同，并指出真核生物细胞的RNA 内含子剪接的主要方式。

答案要点：主要从重复序列情况，有无内含子外显子方面论述，剪接的主要方式指GU-AG和AU-AC类内含子的间接以及I、II类内含子的间接方

式。

10、比较原核生物与真核生物基因表达调控的异同点。