7 基因表达调控

合集下载

第七章原核生物的基因调控

第七讲原核生物的基因调控科学家把这个从DNA到蛋白质的过程称为基因表达(gene expression)，对这个过程的调节就称为基因表达调控(gene regulation或gene control)。

要了解动、植物发展发育的规律、形态布局特征和生物学功能，就必需弄清楚基因表达调控的时间和空间概念，掌握了基因表达调控的奥秘，我们手中就有了一把揭示生物学微妙的金钥匙。

基因表达调控主要暗示在以下几个方面：①转录程度上的调控(transcriptional regulation)；②mRNA加工成熟程度上的调控(differential processing of RNAtranscript)；③翻译程度上的调控(differential translation of mRNA).原核生物中，营养状况(nutritionalstatus)和环境因素(environmental factor)对基因表达起着举足轻重的影响。

在真核生物尤其是高等真核生物中，激素程度(hormone level)和发育阶段(developmental stage)是基因表达调控的最主要手段，营养和环境因素的影响力大为下降。

二、基因表达调控的底子道理〔一〕基因表达的多级调控基因的布局活化、转录起始、转录后加工及转运、mRNA降解、翻译及翻译后加工及蛋白质降解等均为基因表达调控的控制点。

可见，基因表达调控是在多级程度长进行的复杂事件。

此中转录起始是基因表达的底子控制点。

四个底子的调控点：〔1〕基因布局的活化。

DNA表露碱基后RNA聚合酶才能有效结合。

活化状态的基因暗示为：1.对核酸酶敏感；2.结合有非组蛋白及修饰的组蛋白；3.低甲基化。

〔2〕转录起始。

最有效的调节环节，通过DNA元件与调控蛋白彼此作用来调控基因表达。

〔3〕转录后加工及转运。

RNA编纂、剪接、转运。

〔4〕翻译及翻译后加工。

翻译程度可通过特异的蛋白因子阻断mRNA 翻译翻译后对蛋白的加工、修饰也是底子调控环节。

第六七章基因表达调控自测题

第六、七章基因表达调控习题（引自网络，略有修订）一、单项选择题1.关于基因表达调控的说法错误．．的是 A. 转录起始是调控基因表达的关键 B. 环境因素影响管家基因的表达 C. 在发育分化和适应环境上有重要意义 D. 表现为基因表达的时间特异性和空间特异性 E. 真核生物的基因表达调控较原核生物复杂的多2.下列哪项属于可调节基因 A. 组蛋白编码基因 B. 5S rRNA编码基因 C. 异柠檬酸脱氢酶编码基因 D. 肌动蛋白编码基因 E. 血红蛋白编码基因3.与α-酮戊二酸脱氢酶系协调表达的是 A. 肉毒碱脂酰转移酶I B. 柠檬酸合成酶 C. 丙酮酸羧化酶 D. 葡萄糖-6-磷酸酶 E. HMG-CoA合成酶4.乳糖操纵子中，能结合别位乳糖（诱导剂）的物质是 A. AraC B. cAMP C. 阻遏蛋白 D. 转录因子 E. CAP5.乳糖操纵子模型是在哪个环节上调节基因表达 A. 复制水平 B. 转录水平 C. 转录后水平 D. 翻译水平 E. 翻译后水平6.乳糖操纵子的调控方式是 A. CAP的正调控 B. 阻遏蛋白的负调控 C. 正、负调控机制不可能同时发挥作用 D. CAP拮抗阻遏蛋白的转录封闭作用 E. 阻遏作用解除时，仍需CAP加强转录活性7. 与分解代谢相关的操纵子模型中，存在分解代谢物阻遏现象，参与这一调控的主要作用因子是 A. 阻遏蛋白 B. AraC C. 衰减子D. cAMP-CAP复合物E. 诱导剂8. 原核细胞中，识别基因转录起始点的是 A. 阻遏蛋白 B. 转录激活蛋白 C. 基础转录因子D. 特异转录因子E. σ因子9. 使乳糖操纵子实现高表达的条件是 A. 乳糖存在，葡萄糖缺乏 B. 乳糖缺乏，葡萄糖存在 C. 乳糖和葡萄糖均存在 D. 乳糖存在 E. 葡萄糖存在10. 大肠杆菌可以采用哪种方式调控转录终止 A. 阻遏作用 B. 去阻遏作用 C. 反义控制 D. 衰减作用 E. 降低转录产物的稳定性11. 关于色氨酸操纵子错误．．的描述是 A. 核蛋白体参与转录终止 B. 衰减子是关键的调控元件 C. 色氨酸不足时，转录提前终止 D. 转录与翻译偶联是其转录调控的分子基础 E. 色氨酸存在与否不影响先导mRNA的转录 12.下列哪种因素对原核生物的翻译没有．．影响 A. microRNA B. 稀有密码子所占的比例 C. mRNA 的稳定性 D. 反义RNA E. 调节蛋白结合mRNA13. 真核生物基因表达调控的关键环节是① 染色质活化② 转录起始③ 转录后加工④ 翻译起始⑤ 翻译后加工 A. ① ＋② ＋③ B. ① ＋② ＋④ C. ① ＋② D. ② ＋③ E. ②14. 下列哪种染色质结构的变化不．利于基因表达 A. 组蛋白乙酰化 B. 核小体解聚 C. CpG岛甲基化 D. 基因扩增 E. 染色质结构松散，对DNA酶I敏感15. 下列哪项不．属于真核生物基因的顺式作用元件 A. 激素反应元件 B. 衰减子 C. 启动子 D. 沉默子 E. 增强子16. 与RNA聚合酶相识别和结合的DNA片段是 A. 增强子 B. 衰减子 C. 沉默子 D. 操纵子 E. 启动子17. 下列哪项不．参与调控真核细胞基因的特异性表达 A. 反应元件 B. 特异转录因子 C. 增强子 D. 基础转录因子 E. 沉默子 18. 与原核生物相比较，真核生物的基因表达调控包括多个层次，下列哪项不．是其调控复杂性特有的分子基础 A. 含有重复序列 B. 断裂基因 C. 转录与翻译分离 D. 细胞内被膜性结构分隔形成多个区域 E. 染色质结构 19. 能够与基础转录因子结合的是 A. 上游启动子元件 B. TATA box C. 增强子 D. 反应元件 E. Pribnow box 20. 有关基础转录因子的叙述，正确的是 A. 与非转录核心序列相结合 B. 决定基因表达的特异性 C. 其种类和数量在不同组织中差别很大 D. 辅助RNA聚合酶结合启动子 E. 在原核生物中的种类比真核生物少21. 不．属于特异转录因子的是 A. TF II D B. HSF C. AP1 D. 类固醇激素受体E. NF-κ B22. 关于特异转录因子的说法，正确的是 A. 调控管家基因的表达 B. 仅通过蛋白质－蛋白质相互作用进行调控 C. 仅通过DNA－蛋白质相互作用进行调控 D. 仅通过RNA－蛋白质相互作用进行调控 E. 起转录激活或者转录抑制作用23. 锌指结构可能存在于下列哪种物质中 A. 阻遏蛋白 B. RNA聚合酶 C. 转录因子 D. 端粒酶 E. 核酶 24. 下列哪种氨基酸在转录因子的转录激活结构域中含量丰富 A. Lys B. Arg C. Asp D. His E. Trp 25. 下列哪种因素不．会影响真核细胞中mRNA的稳定性 A. 5' 端帽子 B. siRNA C. poly A尾 D. 去稳定元件 E. miRNA26. 小干扰RNA调节基因表达的机制是 A. 封闭mRNA上的核蛋白体结合位点 B. 特异性降解靶mRNA C. 形成局部双链，抑制靶mRNA的模板活性 D. 使翻译出的蛋白质进入泛素化降解途径E. 使翻译提早终止27. eIF-2对翻译起始具有重要的调控作用，下列哪项是它的活性形式 A. 磷酸化 B. 脱乙酰化 C. 乙酰化 D. 脱磷酸化 E. ADP-核糖基化28. 不．影响真核生物翻译起始的因素是 A. eIF B. 帽子结合蛋白 C. RNA编辑 D. mRNA 非翻译区的二级结构 E. miRNA29. 原核生物中，某种代谢途径相关的几种酶类往往通过何种机制进行协调表达 A. 顺反子 B. 操纵子 C. 转录因子 D. 衰减子 E. RNAi 30. 生物体在不同发育阶段，蛋白质的表达谱也相应变化，这主要取决于 A. 转录调控元件的差异 B. 翻译调控元件的差异 C. 基础转录因子的差异 D. 特异转录因子的差异 E. 翻译起始因子的差异 31. 原癌基因通常是 A. 管家基因 B. 可调节基因 C. 突变的基因 D. 表达增强的基因 E. 促进凋亡的基因32. 管家基因编码的产物不．包括 A. 细胞外生长因子 B. 电子传递链的成员 C. 细胞的主要结构蛋白 D. 转录因子 E. 血红蛋白33. 下列哪项不．是可调节基因的特点 A. 组织特异性 B. 阶段特异性 C. 时间特异性D. 空间特异性E. 组成性表达34. 关于操纵子的说法，正确的是 A. 几个串联的结构基因由一个启动子控制 B. 几个串联的结构基因分别由不同的启动子控制 C. 一个结构基因由不同的启动子控制 D. 转录生成单顺反子RNA E. 以正性调控为主35. 核蛋白体调控转录终止的典型例子是 A. 乳糖操纵子 B. 半乳糖操纵子 C. 阿拉伯糖操纵子 D. 色氨酸操纵子 E. 以上都不对36. 色氨酸操纵子的显著特点是 A. 阻遏作用 B. 诱导作用 C. 衰减作用 D. 分解物阻遏作用 E. 抗终止作用37. 关于色氨酸操纵子的调控，正确的说法是 A. 色氨酸存在时，仅生成前导mRNA B. 色氨酸不足时，转录提前终止 C. 是翻译水平的调控 D. 具有抗终止作用 E. 依赖ρ因子进行转录调控38. 细菌优先利用葡萄糖作为碳源，葡萄糖耗尽后才会诱导产生代谢其他糖的酶类，这种现象称为 A. 衰减作用 B. 阻遏作用 C. 诱导作用 D. 协调调节作用 E. 分解物阻遏作用39. 关于分解物阻遏的作用机制，说法正确的是 A. 葡萄糖缺乏时，cAMP浓度低B. 葡萄糖缺乏时，CAP浓度低C. 葡萄糖缺乏时，cAMP不能与CAP形成复合物D. 葡萄糖缺乏时，cAMP-CAP复合物浓度高E. 葡萄糖缺乏时，cAMP-CAP复合物失去DNA结合能力40.大肠杆菌的乳糖操纵子模型中，与操纵基因结合而调控转录的是 A. 阻遏蛋白B. RNA聚合酶C. 调节基因D. cAMP-CAPE. 启动子41.翻译终止阶段，新生多肽链的释放涉及哪种化学键的断裂 A. 肽键 B. 磷酸二酯键 C. 氢键 D. 疏水键 E. 酯键42.IPTG诱导乳糖操纵子表达的机制是 A. 使乳糖－阻遏蛋白复合物解离 B. 与阻遏蛋白结合，使之丧失DNA结合能力 C. 与乳糖竞争结合阻遏蛋白 D. 与RNA聚合酶结合，使之通过操纵序列 E. 变构修饰RNA聚合酶，提高其活性43.下列哪一项是真核生物可调节基因的表达调控特有的机制 A. 基础转录因子B. 衰减子C. RNA聚合酶D. 增强子E. 阻遏蛋白44.基础转录因子属于DNA结合蛋白，它们能够 A. 结合转录核心元件 B. 结合增强子 C. 结合5' 端非翻译区 D. 结合3' 端非翻译区 E. 结合内含子45.特异转录因子不．能够 A. 结合RNA聚合酶 B. 结合基础转录因子 C. 结合其他特异转录因子 D. 结合转录非核心元件 E. 结合沉默子46.基因特异性表达的根本机制是 A. 顺式作用元件的种类不同 B. RNA聚合酶活性的差异 C. 基础转录因子的质和量的差异 D. 特异转录因子的质和量的差异 E. 表达产物后加工过程的差异47.下列哪一类分子常具有亮氨酸拉链的结构特征 A. 生长因子 B. 酪氨酸蛋白激酶受体 C. G蛋白 D. 转录因子 E. 丝/苏氨酸蛋白激酶48.葡萄糖缺乏时，细菌中cAMP浓度升高，可以结合49.实验室常使用IPTG作为诱导剂，其作用是结合50.阿拉伯糖操纵子的主要调节因子是（48-50题选项）A. 阻遏蛋白 B. AraC C. 衰减子 D. CAP E. ρ因子51.色氨酸操纵子的调节作用依赖于52.原核基因表达调控的最基本环节是53.真核基因表达调控的最基本环节是（51-53题选项）A. 转录起始 B. 转录终止 C. 翻译起始 D. 翻译终止 E. mRNA 稳定性54.真核细胞中管家基因的转录需要55.真核细胞中可调节基因的转录主要取决于56.真核细胞中参与翻译起始复合物形成的是57.绿脓杆菌外毒素抑制真核细胞蛋白质合成的靶点是58.真核细胞中识别终止密码子的是（54-58题选项）A. eIF-2 B. 特异转录因子 C. EF-2 D. 基础转录因子 E. eRF59.色氨酸操纵子的转录调控依赖于60.乳糖缺乏时，乳糖操纵子不转录，这主要取决于61.葡萄糖缺乏时，乳糖操纵子转录，这主要取决于（59-61题选项）A. 阻遏蛋白 B. 转录因子 C. cAMP-CAP D. 终止因子 E. 核蛋白体62.人血红蛋白表达特异性的决定因素是63.小鼠异柠檬酸合成酶的表达需要哪一类蛋白质因子辅助64.大肠杆菌β－半乳糖苷酶表达的关键调控因素是（62-64题选项）A. 基础转录因子 B. 特异转录因子 C. 起始因子 D. 阻遏蛋白 E. ρ因子二、多项选择题65.管家基因的转录受哪些因素控制 A. 基础转录因子 B. 增强子 C. 特异转录因子 D. 启动子 E. 反应元件66.大肠杆菌乳糖操纵子中，属于调控元件的是 A. 操纵基因 B. 调节基因C. 启动子D. 阻遏蛋白E. CAP结合位点67.色氨酸操纵子模型中，哪些因素参与调控作用 A. 释放因子 B. 核蛋白体C. CAP复合物D. 阻遏蛋白E. 衰减子68.原核生物转录终止的调控机制涉及 A. RNA干扰 B. 分解物阻遏 C. ρ因子 D. 衰减 E. 抗终止69.真核生物的基因表达调控表现在 A. 转录水平 B. 翻译水平 C. 染色质水平D. 转录后加工E. 翻译后加工70.真核生物中，影响RNA聚合酶转录活性的因素包括 A. 启动子 B. 增强子 C. 基础转录因子 D. 衰减子 E. 特异转录因子71.真核生物基因表达的空间特异性的机制包括 A. 特异转录因子的种类不同 B. 同种特异转录因子的浓度不同 C. 特定组织的基因中存在组织特异性启动子 D. 特异转录因子的排列组合不同E. 增强子等调控元件在不同组织的基因中分布不同72.转录因子的DNA结合结构域包含哪些结构类型 A. 螺旋－片层－螺旋 B. 锌指C. 螺旋－转角－螺旋D. 亮氨酸拉链E. 螺旋－环－螺旋73.与siRNA相比较，miRNA的显著特点是 A. 单链 B. 在转录后水平发挥作用 C. 与靶mRNA碱基互补 D. 不降解靶mRNA E. 个别碱基与靶mRNA序列不完全匹配74.转录因子的作用机制包括 A. DNA－DNA相互作用 B. DNA－RNA相互作用C. DNA－蛋白质相互作用D. RNA－蛋白质相互作用E. 蛋白质－蛋白质相互作用75.真核生物的基因转录涉及哪些物质的相互作用 A. operator B. cis-acting element C. polysome D. trans-acting factor E. RNA polymerase76.在同一个体的不同组织中 A. 基因的表达谱不同 B. 基因组结构不同 C. 特异转录因子的种类不同 D. 存在的蛋白质的种类不同 E. 特异性启动子的种类不同77.真核生物独有的转录调控机制涉及 A. 启动子 B. 增强子 C. 转录因子 D. 组蛋白 E. SD序列78.生物对环境的适应性表现在 A. 基因变异 B. 合成不同种类的mRNA C. 合成不同种类的蛋白质 D. 产物的反馈抑制 E. 蛋白质活性的快速调节79.下列哪些情况对于真核生物的基因转录具有调控作用 A. 反式作用因子的磷酸化 B. 类固醇激素与胞内受体结合 C. 特定DNA序列的甲基化 D. 组蛋白的乙酰化 E. 蛋白质因子的羟基化80.管家基因的含义是 A. 在各组织细胞中都表达 B. 在特定的组织细胞中表达C. 在不同发育阶段都表达D. 在特定的发育阶段表达E. 表达程度在不同时空条件下差异显著81.关于特异转录因子的描述，正确的是 A. 在所有组织细胞中组成性表达 B. 在不同组织细胞中存在的种类不同 C. 在不同组织细胞中的浓度不同 D. 调控管家基因的转录 E. 是真核生物基因表达特异性的根源所在三、名词解释1.管家基因（housekeeping gene）2. 可调节基因（regulated gene）3. 顺式作用元件（cis-acting element）4. 反式作用因子（trans-acting factors）/转录因子（transcription factor, TF）5. 基础转录因子（basal/general transcription factor）6. 特异转录因子（special transcription factor）7. 操纵子（operon）8. 衰减（attenuation）9. 锌指（zinc finger）结构10. 亮氨酸拉链（leucine zipper）结构三、简答题（一）1．正调控和负调控的主要不同是什么？2．为什么操纵区和启动子是反式隐性、顺式显性的，而编码阻抑蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。

分子生物学复习总结题-第七章-基因表达调控

第七章基因表达调控一、选择单选：1. 关于“基因表达”的概念叙述错误的是A. 其过程总是经历基因转录及翻译的过程B. 某些基因表达产物是蛋白质分子C. 某些基因表达经历基因转录及翻译等过程D. 某些基因表达产物是RNA分子E. 某些基因表达产物不是蛋白质分子2. 关于管家基因叙述错误的是A. 在生物个体的几乎各生长阶段持续表达B. 在生物个体的几乎所有细胞中持续表达C. 在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达D. 在生物个体的某一生长阶段持续表达E. 在一个物种的几乎所有个体中持续表达3. 目前认为基因表达调控的主要环节是A. 翻译后加工B. 转录起始C. 翻译起始D. 转录后加工E. 基因活化4. 顺式作用元件是指A. 基因的5’、3’侧翼序列B. 具有转录调节功能的特异DNA序列C. 基因的5’侧翼序列D. 基因5’、3’侧翼序列以外的序列E. 基因的3’侧翼序列5. 一个操纵子（元）通常含有A. 数个启动序列和一个编码基因B. 一个启动序列和数个编码基因C. 一个启动序列和一个编码基因D. 两个启动序列和数个编码基因E. 数个启动序列和数个编码基因6. 反式作用因子是指A. 对自身基因具有激活功能的调节蛋白B. 对另一基因具有激活功能的调节蛋白C. 具有激活功能的调节蛋白D. 具有抑制功能的调节蛋白E. 对另一基因具有功能的调节蛋白7. 乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是A. 葡萄糖B. 乳糖酶C. β一半乳糖苷酶D. 透酶E. 别乳糖8. Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的A. CAP结合位点B. O序列C. P序列D. Z基因E. I某因9. cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在A. 葡萄糖及cAMP浓度极高时B. 没有葡萄糖及cAMP较低时C. 没有葡萄糖及cAMP较高时D. 有葡萄糖及cAMP较低时E. 有葡萄糖及CAMP较高时10. Lac阻遏蛋白由A. Z基因编码B. Y基因编码C. A基因编码D. I互基因编码E. 以上都不是11. 色氨酸操纵子（元）调节过程涉及A. 转录水平调节B. 转录延长调节C. 转录激活调节D. 翻译水平调节E. 转录／翻译调节12.基因表达的产物不包括A.蛋白质B. mRNAC. rRNAD. SnRNAE. tRNA13.真核基因调控中最重要的环节是A. 基因重排B. 基因转录C. DNA的甲基化与去甲基化D. mRNA的衰减E. 翻译速度14.RNA聚合酶结合于操纵子的A. 结构基因起始区B. 阻遏物基因C. 诱导物D. 阻遏物E. 启动子15. cAMP对转录的调控作用是通过A. cAMP转变为CAPB. CAP转变为CampC. 形成cAMP-CAP复合物D. 葡萄糖分解活跃，使cAMP增加，促进乳糖利用来扩充能源E. cAMP是激素作用的第二信使，与转录无关16. 原核生物与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质称为A. 正调控蛋白B. 阻遏物C. 诱导物D. 反式作用因子E. 分解代谢基因激活蛋白17.增强子A. 是特异性高的转录调控因子B. 是真核生物细胞内的组蛋白C. 原核生物的启动子在真核生物中就称为增强子D. 是增强启动子转录活性的DNA序列E. 是在结构基因的5'-端的DNA序列18.关于色氨酸操纵子的错误叙述是：A.trpR参与阻抑调控B.色氨酸阻抑结构基因转录C.前导序列参与色氨酸操纵子的衰减调控D.色氨酰tRNA参与色氨酸操纵子的衰减调控E.前导序列的序列3和序列4形成衰减子结构多选:1、基因表达调控环节包括A.DNA复制B.转录起始C.转录后加工D. mRNA降解E.翻译2、关于原核生物基因表达A.每个原核细胞的一切代谢活动都是为了适应环境而更好地生存和繁殖B.操纵子是原核生物绝大多数基因的表达单位C.原核生物基因表达的特异性由因子决定D.原核生物基因表达既存在正调控，又存在负调控E.转录起始是原核生物基因表达主要的调控环节3、原核生物基因的调控序列包括A.启动子B.终止子C.操纵基因D.增强子E.衰减子4、原核生物基因的调控蛋白包括A.特异因子B.起始因子C.延长因子D.激活蛋白E.阻抑蛋白5、乳糖操纵子包含以下哪些结构？cZB. lacAC. lacOD. lacPE. lacI6、关于乳糖操纵子的错误叙述是：A.乳糖操纵子编码催化乳糖代谢的3种酶cI促进乳糖操纵子转录C.别乳糖促进乳糖操纵子转录D.CAP促进乳糖操纵子转录E.cAMP抑制CAP的激活效应7、色氨酸操纵子的结构A.含trpYB.含trpAC.含trpOD.含trpPE.含前导序列8、与RNA聚合酶活性调控有关的成分有A.tRNAB.核糖体C.严谨因子D.鸟苷五磷酸E.鸟苷四磷酸9、以下关于cAMP对原核基因转录的调控作用的叙述，正确的A. 葡萄糖与乳糖并存时，细菌优先利用乳糖B. cAMP-CAP复合物结合于启动子上游C. 葡萄糖充足时，cAMP水平不高D. cAMP可与CAP结合成复合物E. 葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用葡萄糖10、原核生物基因表达在翻译水平上的调控与那些因素有关？A.mRNA前体后加工B. mRNA稳定性C. SD序列D.翻译阻抑E.反义RNA11、以下哪些环节存在真核生物的基因表达调控A.DNA和染色质水平B.转录水平C. 转录后加工水平D. 翻译水平E. 翻译后加工水平12、与原核生物相比，真核生物的基因表达调控的特点是A.转录的激活与转录区染色质结构的变化有关B.转录和翻译分隔进行，具有时空差别C.转录后加工更复杂D.既有瞬时调控又有发育调控E.转录调控以正调控为主13、在真核生物基因表达调控过程中，DNA水平的调控包括哪些内容A.染色质结构改变B. DNA甲基化C. 基因重排D. 基因扩增E.染色质丢失14、关于真核生物基因表达转录水平的调控A.转录水平的调控实际上是对RNA聚合酶活性的调控B.RNA聚合酶Ⅱ是转录调控的核心C.转录水平的调控主要通过RNA聚合酶、调控序列和调控蛋白的相互作用来实现D.真核生物的调控序列又称顺式作用元件E.真核生物基因表达的调控蛋白即转录因子，又称为反式作用因子15、真核生物的调控序列有哪些？A.启动子B.终止子C.增强子D.沉默子E.衰减子16、哪些属于真核生物基因表达的调控蛋白A.转录因子B.反式作用因子C.通用转录因子D. 反式激活因子E.共激活因子17、哪些是真核生物调控蛋白所含的DNA结合域A.螺旋-转角-螺旋B.锌指C.富含脯氨酸域D.亮氨酸拉链E.螺旋-环-螺旋。

分子生物学复习7-9

第七章基因的表达与调控（上）——原核基因表达调控模式（一）基本概念1．基因表达：细胞在生命过程中，把蕴藏在DNA中的遗传信息经过转录和翻译，转变成为蛋白质或功能RNA分子的过程称为基因表达。

2．基因表达调控：围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式都统称为基因表达调控。

rRNA或tRNA的基因经转录和转录后加工产生成熟的rRNA或tRNA,也是rRNA或tRNA 的基因表达，因为rRNA或tRNA就具有在蛋白质翻译方面的功能。

3．组成型表达：指不大受环境变动而变化的一类基因表达。

如ＤＮＡ聚合酶，ＲＮＡ聚合酶等代谢过程中十分必需的酶或蛋白质的表达。

管家基因：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达，通常被称为管家基因。

管家基因无论表达水平高低，较少受到环境因素的影响。

在基因表达研究中，常作为对照基因适应型表达：指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。

应环境条件变化基因表达水平增高或从无到有的现象称为诱导，这类基因被称为可诱导的基因；相反，随环境条件变化而基因表达水平降低或变为不表达的现象称为阻遏，相应的基因被称为可阻遏的基因。

4．结构基因：编码蛋白质或功能性RNA的任何基因。

所编码的蛋白质主要是组成细胞和组织基本成分的结构蛋白、具有催化活性的酶和调节蛋白等。

原核生物的结构基因一般成簇排列，真核生物独立存在。

结构基因簇由单一启动子共同调控。

调节基因：参与其他基因表达调控的RNA或蛋白质的编码基因。

①调节基因编码的调节物质通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。

②调节物与DNA特定位点的相互作用能以正调控的方式（启动或增强基因表达活性调节靶基因，也能以负调控的方式（关闭或降低基因表达活性）调节靶基因。

操纵子：由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成的功能单位，其中结构基因的转录受操纵基因的控制。

（二）原核基因调控的分类和主要特点一、原核生物的基因调控特点：（1）基因调控主要发生在转录水平上，形式主要是操纵子调控.（2）有时也从DNA水平对基因表达进行调控，实质是基因重排。

解释基因表达的调控机制。

> 原题：解释基因表达的调控机制基因表达调控是指在细胞中控制基因转录和翻译的过程。

通过调控基因表达，细胞可以根据内外环境的需求来合成所需的蛋白质。

基因表达调控涉及多个环节和分子机制。

一、转录调控1. 转录因子：转录因子是一类可以与DNA结合的蛋白质，它们能够促进或抑制特定基因的转录。

转录因子的结合位点通常位于基因的启动子区域，它们可以通过调控转录复合物的形成来影响RNA聚合酶的结合和启动转录的过程。

2. 染色质修饰：染色质修饰是指对DNA及其相关的蛋白质进行化学修饰，从而改变染色质结构和可访问性。

例如，DNA甲基化可以抑制某些基因的转录，而组蛋白乙酰化则可以促进基因的转录。

二、转录后调控1. RNA剪接：RNA剪接是一种将RNA前体分子中的内含子去除，将外显子连结起来的过程。

通过不同的剪接方式，可以产生不同的mRNA亚型，从而影响蛋白质的翻译。

2. mRNA降解：mRNA降解是指将mRNA分解为较小的碎片，从而停止蛋白质的合成。

通过调控mRNA的稳定性，可以控制基因的表达水平。

三、翻译调控1. 转运调控：通过调控mRNA的转运过程，可以控制mRNA的定位和稳定性。

这种调控方式可以影响基因的表达水平。

2. 蛋白质修饰：蛋白质修饰是指在翻译后对蛋白质进行化学修饰的过程。

蛋白质修饰可以影响蛋白质的功能、稳定性和亚细胞定位。

综上所述，基因表达调控涉及转录调控、转录后调控和翻译调控等多个层面和分子机制。

这些调控机制相互作用，共同影响基因的表达水平和细胞的功能。

对这些调控机制的深入研究，有助于我们更好地理解生物体的发育、生长和适应环境的能力。

基因表达的调控

基因表达的调控基因表达的调控是生物体中基因活动的一个重要过程，通过调控基因的表达水平，维持细胞的功能和稳态。

基因表达调控涉及多个层次，包括转录水平、转译水平和后转录水平等。

下面将对这些层次的基因表达调控进行详细介绍。

一、转录水平调控转录水平调控指的是通过调节基因的转录过程来控制基因表达的水平。

主要的调控方式包括转录激活和转录抑制。

转录激活因子可以与DNA结合，促进转录因子的结合，从而增强转录过程，而转录抑制因子则能够与DNA或转录因子结合，阻碍转录的进行。

此外，染色质的结构也会对基因的转录起到重要的调控作用，如DNA甲基化、组蛋白修饰等都可以改变染色质的状态，进而影响基因的表达。

二、转译水平调控转译水平调控是指调控基因的转录产物（mRNA）的转译过程。

在细胞中，mRNA需要被翻译成蛋白质才能发挥作用。

转译的调控主要包括转录后修饰和mRNA降解两个方面。

在转录后修饰中，mRNA会经历剪接、剪接调控、RNA编辑等多个步骤，来改变它的结构和功能。

而mRNA降解则通过一系列核酸酶的作用，将mRNA降解成短的片段，从而控制基因的表达。

三、后转录水平调控后转录水平调控是指基因表达的调控发生在转录和转译之后的过程。

在这个阶段，蛋白质会经历一系列的修饰和定位过程，以实现其特定的功能。

这些修饰包括糖基化、磷酸化、乙酰化等，它们可以改变蛋白质的稳定性、定位和相互作用等性质。

此外，许多蛋白质需要通过蛋白酶的作用进行裂解，形成活性的多肽或蛋白质片段。

总结起来，基因表达的调控是一个复杂而精细的过程，涉及多个层次的调控机制。

通过转录水平的调控，可以控制基因的转录过程和染色质的结构状态；通过转译水平的调控，可以调节mRNA的转译和降解过程；而后转录水平的调控，则调节了蛋白质的修饰和定位等过程。

这些调控机制相互作用，共同维持了细胞内基因表达的平衡，保证了生物体的正常功能。

基因表达的调控不仅对细胞发育和生理功能具有重要的影响，还与疾病的发生和进展密切相关。

第7章原核生物基因表达的调控

④ 当阻遏物与操纵基因结合时，lac mRNA转录起始受到抑制。
Z编码β-半乳糖苷酶：将乳糖水解成葡萄糖和半乳糖。
Y编码β-半乳糖苷透过酶：使外界的β-半乳糖苷（如乳糖）能透过大肠杆
菌细胞壁和原生质膜进入细胞内。
A编码β-半乳糖苷乙酰基转移酶：乙酰辅酶A上的乙酰基转到β-半乳糖苷
上，形成乙酰半乳糖。
gene
正调控
调控蛋白
负调控
结构基因表达
▪ 负调控：抑制基因表达的调控方式 ▪ 正调控：促进基因表达的调控方式
B、特殊代谢物的调控
诱导(induction)
阻遏(repression)
inducer
gene
repressor
gene
特殊代谢物
诱导阻遏
结构基因表达
诱导物、可诱导基因阻遏物、可阻遏基因
无葡萄糖、有乳糖-----cAMP水平高（2）cAMP与CRP结合形成有活性的
CRP- cAMP 复合物（3）CRP-cAMP 与Plac结合（4）增强了RNA聚合酶与启动子的结合
（5）lacZ， lacY 、 lacA高表达
105
40
105
41
乳糖、G存在与否及与操纵子正、负控因素、基因开放与关闭情况如下：
CRP
Binding
RNA
Promoter
Operator
CRP
Pol. Repressor
cAMP
LacZ
LacY
LacA
Repressor mRNA
STOP
Right there
CRP
Polymerase
cAMP
Repressor
cAMP
CRP

基因表达与调控

❖基因表达（gene expression）是指将来自基因的遗传信息合成功能性基因产物的过程。

基因表达产物通常是蛋白质，但是非蛋白质编码基因如转移RNA（tRNA）或小核RNA（snRNA）基因的表达产物是功能性RNA。

基因表达可以通过对其中的几个步骤，包括转录，RNA剪接，翻译和翻译后修饰，进行调控来实现对基因表达的调控。

基因调控赋予细胞对结构和功能的控制，基因调控是细胞分化、形态发生以及任何生物的多功能性和适应性的基础。

基因调控也可以作为进化改变的底物，因为控制基因表达的时间、位置和量可以对基因在细胞或多细胞生物中的功能（作用）产生深远的影响。

➢转录原核生物的转录是通过单一类型的RNA聚合酶进行的，需要一个称为Pribnow盒的DNA序列以及sigma因子（σ因子）以开始转录。

原核蛋白编码基因的转录产生的是可以翻译成蛋白质的信使RNA（mRNA）真核生物的转录由三种类型的RNA聚合酶进行，每种RNA聚合酶需要一种称为启动子的特殊DNA序列和一组DNA结合蛋白（转录因子）来启动该过程。

RNA聚合酶I负责核糖体RNA（rRNA）基因的转录。

RNA聚合酶II（Pol II）转录所有蛋白质编码基因以及一些非编码RNA加工：RNA（例如snRNA，snoRNA 或长非编码RNA）。

RNA聚合酶III转录5S rRNA，转移RNA（tRNA）基因和一些小的非编码RNA（例如7SK）。

当聚合酶遇到称为终止子的序列时，转录结束。

真核基因的转录会产生RNA的初级转录本（pre-mRNA），必须经过一系列加工才能成为成熟RNA（mRNA）。

RNA的加工包括5端加帽、3端多腺苷酸化和RNA剪接。

RNA加工可能是真核生物细胞核带来的进化优势。

➢RNA的成熟多数生物体中的非编码基因（ncRNA）被转录为需要进一步加工的前体。

核糖体RNA（rRNA）通常被转录为含有一个或多个rRNA的前体rRNA，前体rRNA后来在特定位点被大约150种不同的snoRNA切割和修饰。

名词解释

1.操纵子（operon）：是真核生物基因的一个基本转录单位，由编码序列及上游的调控序列组成。

编码序列通常包括几个功能相关的结构基因，调控序列由启动序列（启动子），操纵序列（操纵基因）及其他调节序列构成。

2.顺式作用元件（cis-acting element）：是真核基因表达是调控转录过程的特殊DNA序列，以转录因子结合而起作用，通常包括启动子，增强子，沉默子等。

3.反式作用因子（trans-acting factor）：与其他基因的顺式作用元件结合，调节基因转录活性的蛋白质因子，根据其功能不同可分为基本转录因子和特异性转录因子。

4.启动子（promoter）：位于结构基因上游，与RNA聚合酶识别，结合的特异DNA 序列，与基因转录起始有关。

5.增强子（enhancer）：指决定基因的时间，空间特异性表达，增强启动子的转录活性的特殊DNA序列，作用特点是无方向性，位置或距离不固定。

6.沉默子（silencer）：某些基因含有负性调节原件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。

7.基因表达调控（regulation of gene expression）：指细胞或生物体在接受环境信号刺激时或适应环境变化的过程中在基因表达水平上做出应答的分子机制。

8.基因重组（gene recombination）：DNA片段在细胞内、细胞间、甚至是在不同物种之间进行交换，重组后具有复制和表达功能。

9.基因工程：按照人为预愿获得目的基因，与载体拼接形成重组体，重组体转入宿主细胞，筛选和鉴定出含阳性重组体宿主细胞，经大量增殖，最总获得该目的基因决定的大量表达产物的过程。

10.同源重组（homologous recombination）：发生在同源序列间的重组，它通过链的断裂和再连接，在两个DNA分子同源序列间进行单链或双链片段的交换，又称基因重组。

克隆：在体内对DNA分子按照既定目的和方案进行人工重组，将重组分子导入适当细胞内，使其在细胞内扩增和繁殖，从而获得该DNA分子大量拷贝的过程，又叫基因克隆或重组DNA技术。

分子生物学第七章原核生物基因表达调控

31
（三）、阻遏物 lac I 基因产物及功能
Lac 操纵子阻遏物 mRNA 是由弱启动子控制下组成型合成的，该阻遏蛋白具有4个相同的亚基，每个亚基均含347个氨基酸残基。
lacI 基因为组成型，通过启动子的上升突变体可获得较多的阻遏蛋白；
阻遏物 2022/10/18
β-半乳糖苷酶透过酶转乙酰3酶2
2022/10/18
16
调节机理：
细胞中某一氨基酸或嘧啶的浓度发生改变
氨酰 – tRNA的浓度变化
核糖体在转录产物RNA上的结合位置不同，使得RNA形成特定的二级结构由RNA的二级结构判断基因能否继续转录
2022/10/18
17
3、降解物对基因活性的调节P252
葡萄糖效应或降解物抑制作用：细菌培养基中在葡萄糖存在的情况下，即使加入乳糖、半乳糖等诱导物，与其对应的操纵子也不会启动，这种现象称为葡萄糖效应或降解物抑制作用。
这是通过阻止乳糖操纵子表达来完成的，这种效应称为降解物抑制（catabolite repression）。
2022/10/18
35
（五）、cAMP与代谢物激活蛋白
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
甘油某些代谢产物抑制活性
腺苷酸环化酶
ATP
cAMP
编码
cAMP-CAP
Crp基因
代谢物激活蛋白 CAP
葡萄糖对其它糖的代谢抑制，是通过对 cAMP的抑制完成的。
2022/10/18
22
一、酶的诱导 ——
lac 体系受调控的证据
两种含硫的乳糖类似物：
异丙基巯基半乳糖苷
（IPTG）
巯甲基半乳糖苷（TMG）
E. coli 在不含乳糖的培养基生长时，β-半乳糖苷酶含量极低；

分子生物学基础第七章真核基因表达的调控第三节真核基因表达转录水平的调控

分子生物学基础
第七章真核基因表达的调控
第三节真核基因表达转录水平的调控
一、真核基因转录与染色质结构变化的关系 DNA绝大部分都在细胞核内与组蛋白等结合成染色质，染色质的结构影响转录，至少有以下现象： 1．染色质结构影响基因转录在真核细胞中以核小体为基本单位的染色质是真核基因组DNA的主要存在方式。DNA盘绕组蛋白核心形成核小体，妨碍了与转录因子及RNA聚合酶的靠近和结合，使基因的活性受到抑制。 2．组蛋白的作用组蛋白H1及核心组蛋白共同参与核小体的组装与凝聚。在特殊氨基酸残基上的乙酰化、甲基化或磷酸化等修饰，可改变蛋白质分子表面的电荷，影响核小体的结构，从而调节基因的活性。
第三节真核基因表达转录水平的调控
图7-6 碱性螺旋-环-螺旋结构图
第三节真核基因表达转录水平的调控
螺旋-转角-螺旋结构域是最早发现于原核生物中的一个关键因子，该结构域长约20个aa，主要是两个α-螺旋区和将其隔开的β转角。其中的一个被称为识别螺旋区，因为它常常带有数个直接与DNA序列相识别的氨基酸。其结构如图7-3所示。
图7-3 螺旋-转角-螺旋结构及其与 DNA的结合
第三节真核基因表达转录水平的调控
2．增强子增强子是指能使基因转录频率明显增加的DNA序列。增强子的作用有以下特点。 ①增强效应十分明显。一般能使基因转录频率增加10~200倍，有的可以增加上千倍， ②增强效应与其位置和取向无关。 ③大多为重复序列。 ④增强效应有严密的组织和细胞特异性。说明只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其功能。 ⑤没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应。 ⑥许多增强子还受外部信号的调控，如金属硫蛋白的基因启动区上游所带的增强子，就可以对环境中的锌、镉浓度做出反应。 ⑦增强子要有启动子才能控

细胞生物学中的基因表达调控

细胞生物学中的基因表达调控细胞生物学是一门研究细胞结构、功能和生物学行为的学科。

其中，基因表达调控是细胞生物学的重要内容之一，涉及到了细胞在不同环境下如何调整基因表达以适应环境变化的问题。

本文将就基因表达调控的机制与方法进行探讨。

一、基因表达调控的机制基因表达调控的机制包括表观遗传机制、转录因子机制和RNA 干扰机制。

1.表观遗传机制表观遗传机制是指细胞中基因表达水平的调控不依赖于核酸序列的改变，而是通过表观上的改变来实现。

例如，在DNA的甲基化和去甲基化过程中，DNA上的甲基化可以在同源二聚体和异源二聚体的DNA中引起异构化，从而改变DNA的可访问性，进而对基因的表达产生影响。

2.转录因子机制转录因子机制是指转录因子能够结合到基因的启动子上，从而调节转录过程中的酶依赖性降解的速率。

3.RNA干扰机制RNA干扰机制是指RNA干扰分子（RNAi）在细胞中介导mRNA的降解。

这种RNA干扰机制可以通过外源RNA介导的方式实现基因的靶向抑制。

二、基因表达调控的方法基因表达调控的方法主要有以下几种：1.基因沉默基因沉默是指操纵基因表达的方法。

其中，RNA干扰技术和CRISPR/Cas9技术是两种最常用的基因沉默手段。

2.外源基因表达外源基因表达是指在所需细胞系中引入外源DNA，调节目标基因表达的方法。

此方法常用于研究新基因或疾病相关基因的功能。

3.基因拷贝数变化基因拷贝数变化常见于多倍体生物，例如植物，其可以通过染色体位于细胞核中的拷贝数变化来影响基因的表达水平。

4.组蛋白修饰组蛋白修饰是指通过酶催化的方式来改变染色质结构和染色质可访问性，从而对基因的表达进行调控。

5.微RNA控制微RNA控制是指微RNA与mRNA相结合，抑制mRNA翻译的方式。

这种方式常用于逆向筛选方法中，以确定目标基因的功能。

三、总结细胞生物学中的基因表达调控是在细胞中调整基因表达的重要手段，可以帮助细胞适应不同的环境变化。

我相信，基因表达调控问题的探讨和研究，将会对人类生物医学工程等领域产生重要的影响。

基因表达调控的机制和调节因子

基因表达调控的机制和调节因子基因表达调控是指生物体中基因在特定条件下被激活或抑制的过程，这个过程对于生物体的生存和适应是至关重要的。

基因表达调控的机制非常复杂，牵涉到信号传导、基因转录、翻译和修饰等多个层面。

本文将简要介绍基因表达调控的机制和调节因子。

1. 转录因子与启动子转录因子是基因表达调控最重要的因素之一。

它们通过结合到基因启动子区域上来调节基因转录的速率。

基因启动子是一个短序列段，通常位置位于基因组DNA的上游区域。

通常情况下，启动子含有转录因子结合位点，这些结合位点可以被特定的转录因子结合，从而启动或抑制基因的转录过程。

转录因子的DNA结合蛋白质通常有一个DNA结合结构域和一个调节结构域。

DNA结合结构域识别并结合到特定的DNA序列上，并将转录因子定位到特定的启动子区域上。

调节结构域含有若干信号模块，如活化模块和抑制模块，它们可以被各种信号分子激活或抑制。

转录因子可以形成复合物，例如转录因子与其他蛋白质的相互作用可以加强或削弱其DNA结合能力，从而影响基因表达的调控过程。

2. 组蛋白修饰和染色质构象除了转录因子，组蛋白修饰和染色质构象也是基因表达调控的重要因素之一。

组蛋白修饰可以影响基因的可及性和结构，从而影响基因的转录和表达。

例如，乙酰化和磷酸化等修饰过程可以使组蛋白得到松弛，使DNA变得易于可读，这有利于启动基因转录。

另一方面，甲基化等修饰过程可以使组蛋白变得更加致密，使得DNA更难以被转录因子读取，从而抑制基因的转录。

染色质结构也会影响基因表达调控。

未经修饰的染色质呈现一种紧密的构象，在这种情况下，基因常常难以被转录因子识别并访问。

然而，在某些情况下，染色质在调节因子的作用下可以通过染色质构象变化而变得更易于转录因子的访问。

3. 长链非编码RNA和RNA后转录修饰长链非编码RNA(lncRNA)和RNA后转录修饰(rna editing)也是基因表达调控的重要机制。

lncRNA可以与DNA、RNA和蛋白质相互作用，从而调节基因表达和基因组结构。

7基因的表达与调控上——原核基因表达

根据其作用特征又可分为负控诱导和负控阻遏：
在负控诱导系统中，阻遏蛋白与效应物（诱导物）结合时，结构基因转录；
在负控阻遏系统中，阻遏蛋白与效应物（辅阻遏物）结合时，结构基因不转录。
在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白（activator）。
根据激活蛋白的作用性质分为正控诱导和正控阻遏：
可阻遏调节。这类基因平时都是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。比如大肠杆菌中的色氨酸操纵子。
负转录调控
在没有调节蛋白质存在时基因是表达的，加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭，这样的调控负转录调控。
正转录调控
在正控诱导系统中，效应物分子（诱导物）的存在使激活蛋白处于活性状态；
在正控阻遏系统中，效应物分子（辅阻遏物）的存在使激活蛋白处于非活性状态。
负
正
控
控
诱
诱
导
导
系
系
统
统
负
正
控
控
阻
阻
遏
遏
系
系
统
统
σ因子在结构上具有同源性，所以统称σ70家族，含有4个保守区，其中第2 个和第4个保守区参与结合启动区 DNA，第2个保守区的另一部分还参与双链DNA解开成单链的过程。
如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启，这样的调控正转录调控。
诱导物：如果某种物质能够促使细菌产生酶来分解它，这种物质就是诱导物。
辅阻遏物：如果某种物质能够阻止细菌产生合成这种物质的酶，这种物质就是辅阻遏物。
在负转录调控系统中，调节基因的产物是阻遏蛋白（repressor），起着阻止结构基因转录的作用。

第7章基因表达调控-原核

7原核生物基因表达调控7.1基因表达的调控7.2转录水平的调控7.3翻译水平的调控7.1基因表达的调控基因表达包括：①基因经转录、翻译产生有生物活性的蛋白质的过程。

②rRNA 或tRNA 的基因经转录和加工产生成熟的rRNA 或tRNA 的过程。

生物的遗传信息是以基因的形式储藏在细胞内的DNA （或RNA ）分子中的。

随着个体的发育，DNA 有序地将遗传信息，通过转录和翻译的过程转变成蛋白质，执行各种生理生化功能，完成生命的全过程。

从DNA 到蛋白质或RNA 的过程，叫做基因表达(gene expression)，对这个过程的调节就称为基因表达调控(gene regulation 或gene control)。

原核生物基因表达调控的层次DNA水平的调控：通过DNA重排等机制来调节基因表达。

转录水平的调控：调控DNA模板上转录特异mRNA的速度，这是生物在进化过程中选择的最经济的调控方式。

翻译水平的调控：mRNA合成后，通过控制多肽链的形成速度调控。

原核中，操纵子是调控表达的基本单位，调控主要在转录水平。

7.1.1基因表达适应环境的变化生物只有适应环境才能生存，当环境条件变化时，生物体就要改变自身基因表达状况，以调整体内执行相应功能蛋白质的种类和数量，从而改变自身的代谢、活动等以适应环境。

细胞中有些蛋白质的数量几乎不受环境变化影响，称为组成性蛋白，如糖酵解中的酶。

随环境变化而变化的蛋白为适应性蛋白，这是由基因表达调控的。

①组成性表达(constitutive expression) 指不随环境变化而变化的基因表达。

组成性表达的产物为组成性蛋白，是细胞或生物体整个生命过程中必不可少的，这类基因可称为看家基因(housekeeping gene)。

基因表达几乎不受环境影响的原因可能是由于操纵子或调节基因突变造成的：即形成的有活性的阻遏蛋白不能与操纵子结合，或不能形成有活性的阻遏蛋白。

这类基因中大多数是在生物个体其它组织细胞、甚至在同一物种的细胞中都是持续表达的，是细胞基本的基因表达，这是生物在进化过程中形成的遗传特性。