乳糖操纵子与色氨酸操纵子的区别
操纵子相关知识,分子生物学必考内容
1.操纵子理论：操纵子是原核生物细胞DNA 上的一段区域，由若干功能相关的结构基因和控制这些基因表达的元件组成的一个完整的连续的功能单元。
包含：(1) 结构基因群 (2) 启动子 (3) 操纵基因 (4) 调控基因 (5) 终止子<I>乳糖操纵子：z 基因：β－半乳糖苷酶 y 基因：半乳糖透过酶 a 基因长：转乙酰基酶要点：1）：调节基因位于操纵子外面，lac 操纵子外的调节基因lacI 能产生一种阻遏物。
这种阻物是一种由360个氨基酸组成的蛋白质，有活性的阻遏蛋白是四聚体。
当培养基中没有乳糖时，阻遏蛋白便与结构基因紧密连接的操纵子相结合，阻断了RNA 聚合酶与操纵基因的结合，结构基因形成mRNA 的转录过程不能开始，从而乳糖代谢所必需的3种酶不能合成（操纵基因的位置在-5—+21bp 之间，而RNA 聚合酶保护区域是-48—+5bp 之间，也就是说，RNA 聚合酶和阻遏蛋白的结合位点是重叠的。
这两种蛋白质中的任何一种与DNA 结合后，就会阻止另一种蛋白质的结合）注：异丙基硫代半乳糖苷(isopropylthiogalactoside, IPTG) 为化学合成的乳糖类似物2）：细胞内cAMP 的浓度与其所处的培养基中的葡萄糖水平有关，葡萄糖浓度越高，细胞内cAMP 越少，反之亦然P lac 是一个弱启动子，启动需要有CAP （一种转录辅助因子）的参与，CAP 结合到启动子上就可以增加RNA 聚合酶与启动组序列的亲和力。
但是CAP 蛋白这种激活作用只有和cAMP 形成复合物，使CAP 构象发生改变后才能发生。
原因可能是cAMP-CAP 复合物与DNA 结合改变了这一区段DNA 次级结构，促进了RNA 聚合酶结合区的解链。
也可能是cAMP-cAP 先通过与RNA 聚合酶结合，再与DNA 结合，因而促进了RNA 聚合酶与启动子的结合，从而增强了转录。
无葡萄糖时，cAMP 含量增加，可同CAP 结合形成具有活性的CAP- cAMP 复合体，与启动子区域的CAP 位点结合，激活转录起始。
乳糖操纵子与色氨酸操纵子的区别
乳糖操纵子色氨酸操纵子1、色氨酸操纵子结构：色氨酸操纵子包含操纵基因O，启动子P，及5个结构基因A、B、C、D、E。
E与O之间有一段前导序列L。
色氨酸操纵子上游存在调节基因R，编码阻遏蛋白。
1、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。
2、阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。
所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。
3、CAP的正性调节：在启动子上游有CAP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CAP结合，使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。
2、阻遏调控：当培养基中无色氨酸时，R编码的阻遏蛋白不与O结合，结构基因表达催化合成色氨酸的酶。
当培养基中有大量色氨酸时，阻遏蛋白与色氨酸结合而改变构象，形成活性阻遏物，与O结合，阻遏结构基因转录。
3、衰减调控：Ｌ中含有4段特殊序列：序列1编码一个前导肽，前导肽的第10、11位是色氨酸；序列2-3或序列3-4可形成茎环结构。
3-4茎环结构是一个转录终止子结构，称为衰减子。
当色氨酸缺乏时，前导肽的翻译停滞于色氨酸密码处，序列2-3形成茎环结构，使序列3、4不能形成衰减子结构，结构基因得以完全转录；当色氨酸充足时，核糖体快速翻译前导肽，并对序列2形成约束，使序列3-4形成衰减子结构，下游的结构基因不被转录。
4、协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。
(整理)分子生物学.
分子生物学1、原核基因调控机制的类型与特点1.负转录调控：调节基因的产物是阻遏蛋白，起阻止结构基因转录的作用。
(1)负控诱导:阻遏蛋白不与诱导物结合时,结构基因不转录;(2)负控阻遏:阻遏蛋白与诱导物结合时,结构基因不转录.2.正转录调控:调节基因的产物是激活蛋白.(1)正控诱导系统:诱导物的存在是激活蛋白处于活性状态;(2)正控阻遏系统:诱导物使激活蛋白处于非活性状态.2、乳糖操纵子和色氨酸操纵子大肠杆菌乳糖操纵子：乳糖——开动大肠杆菌乳糖操纵子——表达利用乳糖的三个酶——细菌利用乳糖。
乳糖操纵子的控制模型内容（1）Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；（2）该mRNA的启动区（P）位于阻遏基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达；（3）操纵区是DNA上的一小段序列（26bp），是阻遏物的结合位点；（4）当阻遏物与操纵区结合时，Lac mRNA的转录起始受到抑制；（5）诱导物通过与阻遏物结合，改变它的三维构象，使之不能与操纵区相结合，激发Lac mRNA 的转录。
大肠杆菌色氨酸操纵子：加入色氨酸——阻遏色氨酸操纵子—相关合成酶基因关闭。
色氨酸操纵子与负控阻遏系统Trp体系参与生物合成而不是降解;Trp合成分5步,有7个基因参与.组成包括:阻遏基因（R）、启动区(P)、操纵区（O）、前导区（L）、弱化区（a）和结构基因区；Trp操纵子的转录调控包括阻遏系统和弱化系统.3、原核与真核基因表达调控的异同4、DNA水平的表达调控染色质的丢失：不可逆核的全能性（totipotency）：细胞核内保存了个体发育所必需的全部基因基因扩增(gene amplification)：增加基因的拷贝数非洲爪蟾卵母细胞rRNA基因卵裂时，扩增2000倍，达1012个核糖体药物：诱导抗药性基因的扩增；肿瘤细胞：原癌基因拷贝数异常增加基因重排(gene rearrangement)：将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录。
分子生物学简答题
3）原核转录起始不需要转录因子，RNA聚合酶直接结合启动子，由σ因子决定基因表达的特异性；真核转录起始需要基础、特异两类转录因子，依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用，调控转录激活。
4）原核基因表达调控主要采用操纵子模型，转录出多顺反子RNA，实现协调调节；真核基因转录产物为单顺反子RNA，功能相关蛋白质的协调表达机制更为复杂。
（6）转录后调控包括对mRNA的加工修饰、转运、细胞质定位以及稳定性等多方面的调控。翻译调控点主要在起始阶段和延长阶段，翻译起始因子的磷酸化可调节蛋白质翻译。另外，小分子RNA通过干扰翻译过程抑制基因表达。
真核基因表达调控特点：1）既有瞬时调控，又有发育调控2）调控环节更多3）染色质结构变化影响转录效率4）转录调控以正调控为主5）调控元件复杂并且可以远离转录区6）转录因子种类多，调控机制更复杂
（1）具有自主复制起点，使载体在宿主细胞中进行自主复制，并能使克隆的外源DNA得到同步扩增；（2）至少有一个筛选标志；（3）有适宜的限制性核酸内切酶单一酶切位点，可供外源基因插入时选择。
11.简述分子生物学实验中的α互补和蓝白斑筛选的原理。
β-半乳糖苷酶（β-gal）的α片段与受体菌编码的ω片段（lacZ-ω）可以互补结合发挥β-gal的活性，称作α互补。一些质粒上带有β-半乳糖苷酶α片段的编码序列LacZ’，转化进入受体菌，可形成α互补，即可催化底物X-gal产生蓝色产物，使菌落变蓝。由于这些质粒的多克隆位点位于LacZ’内部，插入外源DNA片段后，使LacZ’不能编码产生有功能的β-gal的α片段，不能发生α互补，在X-gal存在下受体菌落呈白色。因此，蓝色菌落代表载体中LacZ’基因活性完好无损，没有插入外源DNA片段，白色菌落则表明着所含质粒带有外源DNA片段，为重组质粒。用蓝白斑筛选可以来区分转化进入受体菌的是空载体还是重组质粒。
基础生物化学—赵武玲
第三节原核转录调控P371页细胞的基因表达是指由DNA转录成RNA再翻译成蛋白质的过程，是受到严格的调控的。
细胞响应调节信号，使基因表达产物的水平升高或降低的过程，就称之为基因表达调控(regulated gene expression)。
基因的表达调控可以在多种水平上进行，如DNA结构的调控、转录水平的调控及翻译水平的调控。
原核生物基因表达调控以转录起始水平的调控为主。
下面以乳糖操纵子和色氨酸操纵子为例介绍原核生物转录起始阶段的调控。
一、乳糖操纵子操纵子（operon)模型很好地说明了原核生物基因表达的调节机制，在原核生物基因调控中具有普遍性。
操纵子是原核生物染色体上控制蛋白质合成的功能单位，包括结构基因区（structural gene region）和调控区。
有些操纵子中还具有其他的位点。
结构基因由功能上彼此相关的几个基因组成，编码具有酶功能或结构功能的蛋白质。
一个操纵子中若干个结构基因排列在一起，它们的表达作为一个整体受到调控区的调节，通过转录形成的是一条多顺反子mRNA。
调控区由启动子（promoter，P)、操纵序列（operator，O）所组成。
调控区可接受调节基因(regulatory gene）产物的调节。
调节基因不在操纵子内，它编码调节蛋白，结合在DNA的特殊位点上调节基因表达。
如果调节基因编码的蛋白质与操纵序列结合后激活了基因的表达，这样的调控被称为正调控（positive control)，相应的调节蛋白就称为激活蛋白（activator)。
如果调节基因编码的蛋白质与操纵序列结合后阻遏了基因的表达，这样的调控就称为负调控(negative control)，相应的调节蛋白就称为阻遏蛋白（repressor)。
大肠杆菌的乳糖操纵子模型（ιac operon )是第1个被阐明的基因表达系统，由Francois Jacob和Jacques Monod于1962年提出的。
大肠杆菌乳糖操纵子有3个结构基因Z，Y，A，分别编码3种参与乳糖分解代谢的酶，即β-半乳糖昔酶（β—galactosidase)、β-半乳糖昔透过酶(permease）和硫代半乳糖昔转乙酞基酶(thiogalactoside transacetylase)。
常用化学诱变剂的种类及作用机制
常用化学诱变剂的种类及作用机制(1)碱基类似物原理：通过异构体互变代替碱基进行复制，造成复制的错误。
(2)烷化剂原理：主要通过烷化基团使DNA分子上的碱基或磷酸部分被烷化，引起碱基结构的改变，导致碱基配对错误而引起突变。
(3)脱氨剂原理：亚硝酸的诱变机制主要是使碱基氧化脱去氨基。
(4)移码诱变剂原理：叩嚏类化合物是一种平面型的三环分子，与喋吟』密嚏碱基对的结构十分相似，因而能够插入DNA双链上两个相邻的碱基对之间，使DNA链拉长，两碱基间距离拉宽，使碱基插入或缺失，在DNA复制时造成点突变，以后的所有碱基都往后或往前移动，导致全体三联体密码转录、翻译错误而引起突变。
(5)羟化剂原理：羟胺只与C发生反应，可将C的氨基变为羟基，并与A 配对，能专一地诱发G：C碱基对到A：T碱基的转换第五章工业微生物代谢调控育种。
1.什么是代谢调控育种？它建立在什么基础上？答：微生物代谢控制育种是指以生物化学和遗传学为基础，研究代谢产物的生物合成途径和代谢调节的机制，选择巧妙的技术路线，通过遗传育种技术获得解除或绕过了微生物正常代谢途径的突变株，从而人为地使用有用产物选择性地大量合成积累。
建立在诱变育种的基础之上。
2.次级代谢受哪些遗传物质的控制？次级代谢产物有哪些？答：次级代谢除受核内DNA控制，还受核外DNA(质粒)的控制。
产物有抗生素、毒素、激素、色素、生物碱等。
3.反馈阻遏与反馈抑制的含义。
答：反馈抑制：是指最终产物抑制作用，即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的酶的活性调节，所引起的抑制作用。
是一种负反馈机制，其中酶促反应的末端产物可抑制在此产物合成过程中起作用的酶。
这种抑制具有协同性、积累性和序贯性。
反馈阻遏：即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的一系列酶的量调节,所引起的阻遏作用。
反馈阻遏是转录水平的调节，产生效应慢。
4.乳糖操纵子的组成成分有哪些？答：组成成分：启动基因、操纵基因、结构基因5.乳糖操纵子与色氨酸操纵子的区别？（有乳糖时，乳糖操纵子如何？有色氨酸时，色氨酸操纵子如何？）答：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列o 处，______处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，______被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。
原核生物的基因表达调控调控
第九章原核生物的基因表达调控调控第一节转录起始调控一、乳糖操纵子1961年Jacob和Monod，提出了操纵子模型。
操纵子是原核生物基因表达和调控的单元。
典型的操纵子包括一组结构基因和调节结构基因转录所需的顺式作用序列，这些序列包括启动子（promoter）、操纵基因（operator）以及其他与转录调控有关的序列。
一个操纵子的所有结构基因均由同一启动子起始转录并受到相同调控元件的调节，所以从结构上可以把它们看作一个整体。
操纵子的结构基因编码在某一特定代谢途径中起作用的酶，它们被转录成一条多顺反子mRNA，这是原核生物的典型特征。
1、乳糖操纵子的结构乳糖操纵子具有三个结构基因：lacZ编码β－半乳糖苷酶，它可将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖；lacY编码乳糖转移酶，该蛋白插入细胞膜中，将乳糖转运到细胞内；lacA编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶，该酶的作用是消除同时被乳糖转移酶转运到细胞内的硫代半乳糖苷对细胞造成的毒性。
2、乳糖操纵子的阻遏与诱导lacI编码的阻遏蛋白以四聚体的形式与操纵基因结合，关闭三个结构基因的表达。
由于阻遏蛋白偶尔会脱离操纵子基因，所以操纵子的转录并非完全关闭，仍会有本底水平的表达，细胞内会有几个分子的β－半乳糖苷酶和透性酶。
当培养基中加入乳糖后，细胞中所含的少量的透性酶，使细胞能够吸收乳糖，β－半乳糖苷酶则催化一些乳糖转化为异乳糖。
异乳糖可作为诱导物结合到阻遏蛋白上，从而引起阻遏物四聚体构象的变化，降低了阻遏蛋白与操纵基因的亲和力，导致阻遏蛋白从操纵序列上脱离下来。
RNA聚合酶迅速开始lacZYA基因的转录。
3、葡萄糖对lac操纵子表达的影响葡萄糖是细菌优先利用的糖类。
当葡萄糖和其他糖类（比如乳糖）同时存在时，细菌只利用葡萄糖而不代谢别的糖类。
因此，乳糖操纵子只有在乳糖存在，同时葡萄糖缺乏时才会高水平表达。
原因是乳糖操纵子除了受阻遏蛋白的调节，还要受到分解代谢活化子蛋白（catabolic activator protein，CAP）的调节。
第7章原核生物基因表达的调控
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
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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
高考生物13.基因表达的调控-练习题(有答案)
基因表达调控一、A型选择题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．经历基因转录及翻译等过程C．某些基因表达产物是蛋臼质分子D．某些基因表达产物不是蛋白质分子E．某些基因表达产物是RNA分子2．关于管家基因叙述错误的是：A．在生物个体的几乎所有细胞中持续表达B．在生物个体的几乎各生长阶段持续表达C．在一个物种的几乎所有个体中持续表达D．生在生物个体的其一生长阶段持续表达 E．在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达3．管家基因的表达：A．不受环境因素影响B．较少受环境因素影响C．极少受环境因素影响D．有时受，也有时不受环境因素影响E．特别受环境因素影响4．在真核基因转录中起正性调节作用的是：A．启动子B．操纵子C．增强子D．衰减子E．沉默子5．与CAP位点结合的物质是：A．RNA聚合酶B．操纵子C．分解（代谢）物基因激活蛋白D．阻遏蛋白E．cGMP6．目前认为基因表达调控的主要环节是；A．基因活化B．转录起始C．转录后加工D．翻译起始E．翻译后加工7．顺式作用元件是指：A．基因的5’侧翼序列B．基因的3’侧翼序列C．基因的5’、3’侧翼序列D．基因的5’、3’侧翼序列以外的序列E．具有转录调节功能的特异DNA序列8．下列情况不属于基因表达阶段特异性的是：A．分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达B．分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨骼肌细胞表达C．分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼肌细胞不表达D．胚胎发育过程表达，在出生后不表达E．胚胎发育过程不表达，出生后表达9．一个操纵子(元)通常含有：A．一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．数个启动序列和一个编码基因D．数个启动序列和数个编码基因E．两个启动序列和数个编码基因10．反式作用因子是指：A．具有激活功能的调节蛋白B．具有抑制功能的调节蛋白C．对自身基因具有激活功能的调节蛋白D．对另一基因具有激活功能的调节蛋白E．对另一基因具有功能的调节蛋白11．对自身基因转录激活具有调控作用的DNA序列是：A．顺式作用因子B．顺式作用元件C．反式作用因子D．反式作用元件E．顺 /反式作用元件12．乳糖操纵子（元）的直接诱导剂是：A．β-半乳糖苷酶B．透酶C．葡萄糖D．乳糖E．半乳糖13．大多数处于活化状态的真核基因对DNaseI：A．高度敏感B．中度敏感C．低度敏感D．不敏感E．不一定14．Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的是：A．P序列B．0序列C．CAP结合位点D．I基因E．Z基因15．cAMP与CAP结合，CAP介导正性调节发生在：A．有葡萄糖及cAMP较高时B．有葡萄糖及cAMP较低时C．没有葡萄糖及cAMP较高时D．没有葡萄糖及cAMP较低时E．葡萄糖及cAMP浓度极高时16．原核及真核生物调节基因表达的共同意义是为适应环境，维持： A．细胞分裂B，细胞分化C．个体发育D．组织分化E．器官分化17．基本转录因子中直接识别、结合TATA盒的是：A．TFⅡAB．TFⅡBC．TFⅡDD．TFⅡEE．TFⅡF18．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基因编码E．以上都不是19．乳糖操纵子上Z、Y、A基因产物是： A．脱氢酶、黄素酶、CoQB．β-半乳糖苷酶、通透酶、乙酰转移酶C．乳糖还原酶、乳糖合成酶、别构酶D．葡萄糖-6-磷酸酶、变位酶、醛缩酶E．乳糖酶、乳糖磷酸化酶、激酶20．在乳糖操纵子的表达中，乳糖的作用是： A．作为辅阻遏物结合于阻遏物B．作为阻遏物结合于操纵基因C．使阻遏物变构而失去结合DNA的能力D．抑制阻遏基因的转录E．引物21．cAMP对转录的调控作用中：A．cAMP转变为CAPB．CAP转变为cAMPC．cAMP和CAP形成复合物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22．原核生物转录起动序列–10 区的核苷酸序列称为： A．TATA盒B．CAAT盒C．Pribnow盒D．增强子E．沉默子23．下列哪一种不是操纵子的组成部分：A．结构基因B．启动子C．操纵基因D．阻遏物E．pribnow盒24．色氨酸操纵子（元）调节过程涉及：A．转录激活调节B．转录延长调节C．转录水平调节D．翻译水平调节E．转录／翻译调节25．原核基因调节涉及基因重组的是：A．乳糖操纵子（元）机制B．阿拉伯糖操纵子（元）机制C．色氨酸操纵子（元）机制D．沙门氏菌的相变异E．大肠杆菌的SOS反应26．构成最简单的启动子的常见功能组件是：A．TATA盒B．CAAT盒C．GC盒D．上游调控序列(UAS)E．以上都不是27．关于TFⅡD的叙述不正确的是：A．是一种由多亚基组成的复合物B．TFⅡD通过TBP识别、结合TATA盒C．为Pol I、Ⅱ和III三种转录过程所必需D．由TATA组成的最简单的启动子只需TFⅡDE．与原核基因转录无关28．关于转录调节因子叙述错误的是：A．所有转录因子结构均含有DNA结合域和转录激活域B．有些转录因子结构可能含有DNA结合域或转录激活域C．通过DNA-蛋白质或蛋白质-蛋白质相互作用发挥作用D．转录因子调节作用是DNA依赖的或DNA非依赖的E．大多数转录因子的调节属反式调节29．大多数阻遏蛋白的去阻遏涉及小分子诱导剂的结合，例外的是： A．Lac操纵子（元）的阻遏蛋白B．Ara操纵子（元）的阻遏蛋白C．Trp操纵子（元）阻遏蛋白D．E．coil的Lex阻遏蛋白E．沙门氏菌鞭毛素基因阻遏蛋白30．与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质称为：A．正调控蛋白B．反式作用因子C．诱导物D．阻遏物E．分解（代谢）物基因激活蛋白31．DNA损伤修复的SOS系统：A．是一种保真性很高的复制过程B．LexA蛋白是一系列操纵子的阻遏物C．RecA基因是一系列操纵子的阻遏物D．它只能修复嘧啶二聚体E．紫外线损伤是主要的信号32．增强子：A．是特异性高的转录调控因子B．是真核生物细胞核内的组蛋白C．原核生物的启动序列在真核生物中就称为增强子D．是一些较短的能增强转录的DNA重复序列E．在结构基因的5’端的DNA序列33．RNA聚合酶Ⅱ各转录因子（TFII）中能与TATA盒直接结合的是：A．TF II AB．TF II BC．TF II DD．TF II EE．TF II F34．基因表达过程中仅在原核生物中出现而真核生物没有的是：A．tRNA的稀有碱基B．AUG用作起始密码子C．冈崎片段D．DNA连接酶E．σ因子35．转录因子：A．是原核生物RNA聚合酶的组分B．是真核生物RNA聚合酶的组分C．有α、β、γ等各亚基D．是转录调控中的反式作用因子E．是真核生物的启动子36．关于锌指的正确叙述是：A．凡含Zn2+的蛋白质均可形成B．凡含Zn2+的酶皆可形成C．必须有Zn2+和半胱氨酸或组氨酸形成配价键D．DNA与Zn2+结合就可形成E．含有很多半胱氨酸，并通过二硫键形成二、X型选择题1．管家基因：A．持续表达B．受环境因素影响C．基因是可诱导的D．基因表达只受启动序列与RNA聚合酶相互作用的影响2．基因表达调控的意义是：A．适应环境、维持生存B．维持细胞生长、分裂C．调节细胞发育、分化D．维持个体生长、发育3．基因转录激活调节的基本要素有：A．调节蛋白B．DNA-蛋白质相互作用C．特异DNA序列D．RNA聚合酶4．下述蛋白质基因表达具有组织特异性的是：A．磷酸甘油醛脱氢酶B．胰岛素C．血红蛋白D．丙酮酸脱氢酶5．基因表达的终产物可以是：A．蛋白质B．多肽链C．核酸D．脱氧核糖核酸6．一个操纵子（元）必含有：A．一个编码基因B．数个编码基因C．一个启动序列D．数个启动序列7．在Lac操纵子（元）机制中起调控作用的是： A．I基因B．P序列C．Y基因D．0序列8．在操纵子上，DNA可与蛋白质或酶结合的区域有： A．启动序列B．结构基因C．操纵基因D．转录起始区9．阻遏蛋白识别操纵子上的：A．启动序列B．结构基因C．阻遏物基因D．操纵基因10．乳糖操纵子的作用方式是：A．乳糖与阻遏物结合使操纵基因开放B．阻遏物经变构后与启动序列结合C．结构基因的产物与阻遏物基因结合D．诱导物使阻遏物发生变构后不再与DNA结合11．cAMP对转录的调控：A．cAMP与分解代谢物基因激活蛋白结合成复合物B．cAMP-CAP复合物结合在启动序列前方C．葡萄糖充足时，cAMP水平不高D．葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用乳糖12．操纵子：A．只在真核生物中存在B．启动序列是操纵子的成分C．结构基因表达产物是一组执行相关功能的酶或蛋白质 D，含有结构基因13．乳糖操纵子的阻遏物是：A．DNA-蛋白质的复合物B．是阻遏基因的表达产物C．是操纵子结构基因Z、Y、A的产物D．诱导物可引起其变构14．转录的正调控指：A．转录对翻译的调控B．是操纵子的调控方式之一C．翻译过程影响转录D．由蛋白质的作用来活化转录过程15．乳糖操纵子在下列情况会出现转录增强：A．只有乳糖而无葡萄糖存在B．操纵基因发生突变而不能结合阻遏物C．阻遏物基因发生突变，从而不能表达阻遏蛋白D．阻遏物基因发生突变以致产生的阻遏蛋白不能结合操纵基因16．通常组成最简单的启动子的元件有：A．TATA盒B．GC盒C．CAAT盒D．转录起始点17．下述基因表达调控机制涉及阻遏蛋白的是：A．乳糖操纵子B．沙门氏菌相变异C．色氨酸操纵子D．SOS反应18．在乳糖操纵子机制中起下性调节的因素是：A．阻遏蛋白去阻遏B．葡萄糖水平降低C．葡萄糖水平升高D．cAMP水平降低19．属于基因表达终产物的是：A．tRNAB．mRNAC．rRNAD．蛋白质20．真核基因组结构特点包括：A．基因组结构庞大B．多顺反子C．基因不连续性D．有单拷贝序列21．真核基因表达调控机制可发生在以下哪些水平：A．基因转录激活B．转录后加工C．染色质活化D．翻译后加工22．原核生物与真核生物转录调控有如下区别：A．原核生物有启动序列/启动子，真核生物没有B．两者的RNA聚合酶不同C．两者都以正调控方式为主D．在真核生物中已发现很多蛋白质因子参与转录调控23．顺式作用元件：A．是DNA上的调节序列B．又称为分子内作用元件C．多数不和RNA聚合酶直接结合D．增强子是顺式作用元件24．反式作用因子的特点是：A．同一DNA序列可被不同因子识别B．同一蛋白质因子可与多种不同DNA序列结合C．DNA-蛋白质或蛋白质-蛋白质的结合均可导致构象变化D．转录因子不属于反式作用因子25．DNA和蛋白质的结合包括：A．阻遏物和操纵基因的结合B．锌指结构和DNA双螺旋的结合C．聚合酶和模板的结合D．密码子和反密码子的结合三、填空题1．基因表达的终产物可以是__________，也可以是__________。
第11章 原核生物基因表达的调控
Ø 葡萄糖代谢导致cAMP浓度下降； Ø cAMP可以活化乳糖操纵子的激活蛋白：
CRP: cAMP receptor protein（cAMP受体蛋白） CAP: catabolite gene activator protein
（代谢降解物活化蛋白）
Ø cAMP-CRP/CAP
乳糖操纵子的正调控
Ø 每个阻遏蛋白四聚体与两个 operator 结合； Ø 阻遏蛋白与Operator结合导 致DNA弯折，干扰mRNA的 合成。
p.286 图11-7
乳糖操纵子的正调控
当细菌在含有葡萄糖和乳 糖的培养基中生长时，通常 总是优先利用葡萄糖，而不 利用乳糖；只有当葡萄糖耗 尽后，细菌经过一段停滞期， 才能在乳糖的诱导下，合成 β-半乳糖苷酶等分解利用 乳糖的酶类，细菌才能利用 乳糖。
ttrrppRR
OOPPtrptrEpE trptDrpDtrpCtrpCtrpBtrpBtrpAtrpA
ttrrppRR
OOPPtrptrEpE trptDrpDtrpCtrpCtrpBtrpBtrpAtrpA
色氨酸操纵子的衰减作用
trpR
OP trpL trpE trpD trpC trpB trpA
5’
(1) 新合成的正链 RNA可以翻译A蛋白；
3’ (-) A
5’(+)
5’
但是很快形成二级结构，阻止A蛋白 的继续合成；
所以 A蛋白与C蛋白的量为1:180
Ø Rep的合成依赖于C蛋白的表达， 证据：C基因的codon6发生无义突 变：核糖体停留在该处，导致rep基 因RBS附近的二级结构无法打开， 则rep基因无法表达。
AraC既是阻遏蛋白， 又是激活蛋白；
工业微生物育种复习题解析
工业微生物育种复习题解析第一章绪论1.什么是工业微生物？作为工业微生物应具备哪些特征？答：工业微生物：对自然环境中的微生物经过改造，用于发酵工业生产的微生物。
具备特征：(1)菌种要纯(2)遗传稳定且对诱变剂敏感(3)成长快，易繁殖(4)抗杂菌和噬菌体的能力强(5)生产目的产物的时间短且产量高(6)目的产物易分离提纯2.工业微生物育种的基础是什么？答：工业微生物育种的基础是遗传和变异。
3.常用的工业微生物育种技术有哪些？答：常用技术：(1)自然选育【选择育种】(2)诱变育种(3)代谢控制育种(4)杂交育种(5)基因工程育种第二章微生物育种的遗传基础1.基因突变的类型有哪些？答：有碱基突变，染色体畸变2.叙述紫外线诱变的原理？答：原理：紫外线对微生物诱变作用，主要引起DNA的分子结构发生改变（同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体），从而引起菌体遗传性变异。
3.基因修复的种类有哪些？答：种类：(1)光复活修复(2)切除修复(3)重组修复(4)SOS修复4.真核微生物基因重组的方式有哪些？答：方式：(1)有性杂交(2)准性生殖(3)原生质体融合第三章出发菌株的分离与筛选1.什么是富集培养？答：富集培养：指在目的微生物含量较少时，根据微生物的生理特点，设计一种选择性培养基，创造有利的生长条件，使目的微生物在最适的环境下迅速地生长繁殖，数量增加，由原来自然条件下的劣势种变成人工环境中的优势种，以利于分离到所需要的菌株。
2.哪些分离方法能达到“菌落纯”？哪些分离方法能达到“细胞纯（菌株纯）”？答：菌落纯：稀释分离法、划线法、组织法细胞纯：单细胞或单孢子的分离法3.分离好氧微生物常用的方法有哪些？答：(1)稀释涂布法(2)划线分离法(3)平皿生化反应分离法4.平皿生化反应分离法有哪些？分别用来筛选哪些菌？各自原理如何？答：(1)透明圈法原理：在平板培养基中加入溶解性较差的底物，使培养基混浊，能分解底物的微生物便会在菌落周围产生透明圈，圈的大小可以放映该菌株利用底物的能力。
生物化学 第39章 基因的表达与调控
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
正转录调控
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。
调节基因
操纵基因
结构基因
激活蛋白 阻遏蛋白
正转录调控 负转录调控
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。
可诱导调节
• 指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下， 由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物 质的诱导下使基因活化。 例：大肠杆菌的乳糖操纵子
酶合成的诱导操纵子模型
cAMP与代谢物激活蛋白
• 代谢物激活蛋白（CAP）/环腺甘酸受体蛋白（CRP）
调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶
启动序列
A：乙酰基转移酶
CAP结合位点 cAMP—CAP复合物
CAP的正调控
ATP
cAMP（环腺甘酸）
腺甘酸环化酶
+ + + + 转录
DNA
基因表达的规律 ——时间性和空间性
• 时间特异性（temporal specificity） 按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序 发生，称之为基因表达的时间特异性。 多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性(stage specificity)。
• 空间特异性(spatial specificity) 在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间 顺序出现，称之为基因表达的空间特异性。
分子生物学期末考试题目及答案
分子生物学复习提纲一．名词解释（1）Ori ：原核生物基因质粒的复制起始位点，是四个高度保守的19bp组成的正向重复序列，只有ori能被宿主细胞复制蛋白质识别的质粒才能在该种细胞中复制。
ARS：自主复制序列，是真核生物DNA复制的起点，包括数个复制起始必须的保守区.不同的ARS序列的共同特征是一个被称为A区的11bp的保守序列。
（2)Promoter:启动子，与基因表达启动有关的顺式作用元件，是结构基因的重要成分,它是位于转录起始位点5’端上游区大约100～200bp以内的具有独立功能的DNA序列，能活化RNA 聚合酶,使之与模板ＤＮＡ准确地相结合并具有转录起始的特异性。
（3）ρ—independent termination不依赖ρ因子的终止,指在不依赖ρ因子的终止反应中,没有任何其他因子的参与，核心酶也能在某些位点终止转录.（强终止子）（4）SD sequence：ＳＤ序列(核糖体小亚基识别位点），存在于原核生物起始密码ＡＵＧ上游７～１２个核苷酸处的一种４～７个核苷酸的保守片段，它与１６ＳｒＲＮＡ３’端反向互补，所以可以将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用.Kozak sequence：存在于真核生物mRNA的一段序列，核糖体能够识别mRNA 上的这段序列，并把它作为翻译起始位点.（5）Operator：操纵基因，与一个或者一组结构基因相邻近，并且能够与一些特异的阻遏蛋白相互作用,从而控制邻近的结构基因表达的基因。
Operon：操纵子，是指原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控元件组成的基因表达单元。
包括操纵基因、结构基因、启动基因。
（6)Enhancer：增强子，能强化转录起始的序列的为增强子或强化子Silencer：沉默子,可降低基因启动子转录活性的一段DNA顺式元件.与增强子作用相反。
（7）cis-acting element ：顺式作用元件，存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列，包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件,本身不编码任何蛋白质，仅仅提供一个作用位点,与反式作用因子相互作用参与基因表达调控.trans—acting factor：反式作用因子，是指直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。
色氨酸操纵子
色氨酸操纵子色氨酸是构成蛋白质的组分，一般的环境难以给细菌提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸，但是一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己的负担。
细菌这种对色氨酸利用的调节是通过色氨酸操纵子（trp operon）来实现的。
一、色氨酸操纵子的结构与阻遏蛋白的负性调控色氨酸操纵子的结构与乳糖操纵子相似，结构基因由合成色氨酸所需要酶类的基因E、D、C、B、A等头尾相接串连排列组成，结构基因上游为启动子P trp 和操纵序列O，不过其调控基因trpR的位置远离P-O-结构基因群，在其自身的启动子作用下，以组成性方式低水平表达其编码分子量为47KD的调控蛋白R。
点击后看大图色氨酸操纵子是属于一种负性调控的、可阻遏的操纵子。
以组成性方式低水平表达的阻遏蛋白R并不具有与O结合的活性，只有当环境能提供足够浓度的色氨酸时，R与色氨酸结合后构象变化，才能够与操纵序列O特异性亲和结合，阻遏结构基因的转录。
因此这类操纵子通常是开放转录的，有效应物（色氨酸为阻遏剂）作用时则关闭转录。
细菌不少生物合成系统的操纵子都属于这种类型，其调控可使细菌处在生存繁殖最经济最节省的状态。
二、衰减子及其作用实验观察表明：当色氨酸达到一定浓度、但还没有高到能够活化R使其起阻遏作用的程度时，产生色氨酸合成酶类的量已经明显降低，而且产生的酶量与色氨酸浓度呈负相关。
仔细研究发现这种调控现象受转录衰减（attenuation)机制的调节。
在色氨酸操纵子P trp-O与第一个结构基因trpE之间有一段162bp的前导序列构成衰减子区域（attenuator region)，研究证明当色氨酸有一定浓度时，RNA 聚合酶的转录会终止在这里。
这段序列能够编码14个氨基酸的短肽，其中有2个色氨酸相连，在此编码区前有核糖体识别结合位点（RBS）序列，提示这段短序列在转录后是能被翻译的。
乳糖操纵元和色氨酸操纵元
Hey man, I’m constitutive
Bind to me Polymerase
Yipe…!
RepressorCAPBinding PRroNmAoter Operator LacZ
CAP Pol.
cAMP
Repressor mRNA
对lac操纵元来说CAP是正性调节因素，lac阻遏蛋 白是负性调节因素。两种调节机制之间是何种关 系呢？
〔三〕协调调节
CAP和lac阻遏蛋白两种调节机制根据存 在 的 碳 源 性 质 及 水 平 协 调 调 节 lac 操 纵 元 的表达。
- 当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能 发挥作用
- 如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序 列结合，操纵元仍无转录活性。 cAMP— CAP复合物与启动子区的结合是转录起始所 必需的。
调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列 启动序列
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
CAP结合位点
在lac操纵元的启动子Plac上游端有一段与Plac局部重叠的 序 列 ， 能 与 CAP 特 异 结 合 ， 称 为 CAP 结 合 位 点 (CAP binding site)。
lacZ lacY
结构基因
代谢激活蛋 白结合位点
乳糖操纵元的构造
LacI 1040 82
LacZ 3510
LacY LacA 780 825
repressor β-galactosidase permease transacetylase
图 Lac操纵元及各组分详图
乳糖操纵子和色氨酸操纵子
大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因：①结构基因，能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白，这是与生物性状的发育和表型直接相关的基因。
乳糖操纵子包含3个结构基因：lacZ、lacY、lacA。
LacZ合成β—半乳糖苷酶，lacY合成透过酶，lacA合成乙酰基转移酶。
②操纵基因O，控制结构基因的转录速度，位于结构基因的附近，本身不能转录成m RNA。
③启动基因P，位于操纵基因的附近，它的作用是发出信号，mRNA合成开始，该基因也不能转录成m RNA。
④调节基因i：可调节操纵基因的活动，调节基因能转录出mRNA，并合成一种蛋白，称阻遏蛋白。
操纵基因、启动基因和结构基因共同组成一个单位——操纵子（ope ron）。
调节乳糖催化酶产生的操纵子就称为乳糖操纵子。
其调控机制简述如下：抑制作用：调节基因转录出mRNA，合成阻遏蛋白，因缺少乳糖，阻遏蛋白因其构象能够识别操纵基因并结合到操纵基因上，因此RNA聚合酶就不能与启动基因结合，结构基因也被抑制，结果结构基因不能转录出m RNA，不能翻译酶蛋白。
诱导作用：乳糖的存在情况下，乳糖代谢产生别乳糖（allo Lacto se），别乳糖能和调节基因产生的阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白改变构象，不能在和操纵基因结合，失去阻遏作用，结果RN A聚合酶便与启动基因结合，并使结构基因活化，转录出mRNA，翻译出酶蛋白。
负反馈：细胞质中有了β—半乳糖苷酶后，便催化分解乳糖为半乳糖和葡萄糖。
乳糖被分解后，又造成了阻遏蛋白与操纵基因结合，使结构基因关闭。
3、详述大肠杆菌色氨酸操纵子的调控机理。
（12分）答：大肠杆菌色氨酸操纵子的转录受阻遏和衰减两种机制的控制，前者通过阻遏蛋白和操纵基因的作用控制转录的起始，后者通过前导序列形成特殊的空间结构控制转录起始后是否进行下去。
几种常见的原核基因调控的基本模式
1.几种常见的原核基因调控的基本模式，基本概念，负控诱导，负控阻遏，正控诱导，正控阻遏；CAP, CRP;CAP 的正性调控；原核基因调控机制类型：乳糖操纵子控制模型的主要内容：•⑴Z、Y、A基因的产物由同一条多顺反子的mRNA分子所编码；•⑵启动区P位于阻遏基因I与操纵区O之间；•⑶操纵区是DNA上的一小段序列，是阻遏物结合的位点；•⑷当阻遏物与操纵区结合时，lac mRNA的转录起始受到抑制；•⑸诱导物通过与阻遏物结合，改变其三维构象，使之不能与操纵区结合，使lac mRNA能够合成。
半乳糖（gal）操纵子---双启动子操纵模型•有葡萄糖（G）存在时gal也能被诱导，不同于lac操纵子，现已分离二类突变株；•一类在不含G中，高水平合成半乳糖代谢酶；•另一类则依赖于G，没有G则不表达半乳糖代谢酶。
•因此认为gal中可能存在两个启动子。
色氨酸操纵子•色氨酸是构成蛋白质的组分，一般的环境难以给细菌提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸，但是一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己的负担。
细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵元(trp operon)的调控。
•色氨酸操纵子负责色氨酸的生物合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭；•缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp基因表达，色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不是诱导过程）中起作用。
阿拉伯糖操纵子•由于trp体系参与生物合成而不是降解，它不受葡萄糖或cAMP-CAP的调控。
•当G和Ara都存在时，C本底转录，产生少量的C蛋白，结合于araO1（-106~-144）,使RNA聚酶不能结合araPC，使araC的转录受到阻遏。
•当有Ara存在，而没有G时，Ara可作为糖源。
此时Ara和少量的C蛋白结合形成了诱导型的C蛋白—Cind,它作为正调控因子结合于araI，促进了araPBAD的转录，产生了3种酶，促使Ara分解；•当Ara不存在或者用完了，过量的C蛋白可以结合则araO1上，阻碍RNA聚合酶在此区域结合，从而关闭了操纵子；或者结合到araI（-40~-78）和araO2上，彼此相互作用形成了环，阻遏了PBAD和PC的启动。
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色氨酸操纵子
1、乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。
1、色氨酸操纵子结构：色氨酸操纵子包含操BP，及5个结构基因A、、O纵基因，启动子。色与O之间有一段前导序列LEC、D、E。，编码阻遏蛋氨酸操纵子上游存在调节基因R白。
3是色氨酸；序列2-3或序列3-4可形成茎环结构。3-4茎环结构是一个转录终止子结构，称为衰减子。当色氨酸缺乏时，前导肽的翻译停滞于色氨酸密码处，序列2-3形成茎环结构，使序列3、4不能形成衰减子结构，结构基因得以完全转录；当色氨酸充足时，核糖体快速翻译前导肽，并对序列2形成约束，使序列3-4形成衰减子结构，下游的结构基因不被转录。
没有乳糖存在时，阻遏蛋白的负性调节：2、OI基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。
2、阻遏调控：当培养基中无色氨酸时，R编码的阻遏蛋白不与O结合，结构基因表达催化合成色氨酸的酶。当培养基中有大量色氨酸时，阻遏蛋白与色氨酸结合而改变构象，形成活性阻遏物，与O结合，阻遏结构基因转录。
基因编码、协调调节：乳糖操纵子中的4I的阻遏蛋白的负调控与CAP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。．
CAP的正性调节：在启动子上游有CAP3、结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，发CAPcAMP浓度升高，与CAP结合，使结合于乳糖操纵子启动序列CAP生变构，附近的聚合酶活激活CAP结合位点，RNA性，促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，加速合成分解乳糖的三种酶。