翻译和翻译后水平的调节
生化与分子大题
精心整理1、什么是非编码RNA？非编码RNA有哪些？有什么作用？（13年真题）非编码RNA（non-codingRNA）是指不编码蛋白质的RNA。
其中包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA和siRNA,miRNA,piRNA 等多种已知功能的RNA，还包括未知功能的RNA。
这些RNA的共同特点是都能从基因组上转录而来，但是不翻译成蛋白，在RNA水平上就能行使各自的生物学功能了。
非编码RNA从长度上来划分可以分为3类：小于50nt，包括miRNA，siRNA，piRNA；50nt到500nt，包括rRNA，tRNA，snRNA，snoRNA，SLRNA，SRPRNA等等；大于500nt，包括长的mRNA-like的非编码RNA，长的不带polyA 尾巴的非编码RNA等等。
tRNA：功能主要是携带氨基酸进入核糖体，在mRNA指导下合成蛋白质。
rRNA：是细胞中含量最多的RNA，它与蛋白质结合而成核糖体，其功能是作为mRNA的支架，使mRNA分子在其上snRNA是mRNAsnoRNAmiRNA:,与转siRNA:（piRC）非编码参与RNA234遗传学)567、酶的活性受哪些因素调节，试说明之。
（13年真题）答：酶的调节和控制有多种方式，主要有：（1）调节酶的浓度：主要有2种方式：诱导或抑制酶的合成；调节酶的降解；（2）通过激素调节酶活性、激素通过与细胞膜或细胞内受体相结合而引起一系列生物学效应，以此来调节酶活性；（3）反馈抑制调节酶活性：许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，催化此物质合成的第一步的酶，往往被他们终端产物抑制；（4）抑制剂和激活剂对酶活性的调节：酶受大分子抑制剂或小分子物质抑制，从而影响酶活性；（5）其他调节方式：通过别构酶、酶原的激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性。
①别构调节：某些调节物能与酶的调节部位结合使酶分子的构象发生改变，从而改变酶的活性以及代谢反应的速度。
翻译水平的调节
（二）microRNA
（三）蛋白质合成过程的调节
1.珠蛋白合成调控-eIF2磷酸化对翻译 的调控：
红细胞体积很小，直径只有7～8μm，形如圆 盘，中间下凹，边缘较厚。它具有弹性和可塑 性，在通过直径比它还小的毛细血管时，可以 改变形状，通过后仍恢复原形。
正常成熟的红细胞没有细胞核，也没有高尔基 体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。 红细胞内充满着丰富的血红蛋白，血红蛋白约 占细胞重量的32％，水占64％，其余4％为脂 质、糖类和各种电解质。
DNA有义链 5’－GGCTAG ‥ ‥ ‥CTC－3’
mRNA
5’－GGCUAG ‥ ‥ ‥CTC－3’
蛋白质序列 ‥‥甘氨酸
亮氨酸‥
第46位
第47位
在细胞中，mRNA中是否也有
这段插入序列？
人工合成基因60编码区的30聚多核苷 酸和插入序列的30聚多核苷酸作为两 种杂探交针分，析分，别两检种测探T针4感完染全细给胞出的相R同N的A， 杂交图谱一条带，实际上细胞中只有 一种RNA，没有发现有mRNA剪切加 工的现象。对细胞中基因60的mRNA 作核苷酸序列分析，都发现有50核苷 酸插入序列的存在。
•Amino acid residues 17 to 32 of the nascent peptide
•Termination codon right after codon 47
•A short hairpin at the take-off site
•Identity between codons 47 and 48
Nucleotide sequence of a type II DNA topoisomerase gene. Bacteriophage T4 gene 39
生物化学习题及答案_代谢调节
代谢调节（一）名词解释1．诱导酶（Inducible enzyme）2．标兵酶（Pacemaker enzyme）3．操纵子（Operon）4．衰减子（Attenuator）5．阻遏物（Repressor）6．辅阻遏物（Corepressor）7．降解物基因活化蛋白（Catabolic gene activator protein）8．腺苷酸环化酶（Adenylate cyclase）9．共价修饰（Covalent modification）10．级联系统（Cascade system）11．反馈抑制（Feedback inhibition）12．交叉调节（Cross regulation）13．前馈激活（Feedforward activation）14．钙调蛋白（Calmodulin）（二）英文缩写符号1. CAP（Catabolic gene activator protein）：2. PKA（Protein kinase）：3. CaM（Calmkdulin）：4. ORF（Open reading frame）：（三）填空题1. 哺乳动物的代谢调节可以在、、和四个水平上进行。
2. 酶水平的调节包括、和。
其中最灵敏的调节方式是。
3. 酶合成的调节分别在、和三个方面进行。
4. 合成诱导酶的调节基因产物是，它通过与结合起调节作用。
5. 在分解代谢阻遏中调节基因的产物是，它能与结合而被活化，帮助与启动子结合，促进转录进行。
6. 色氨酸是一种，能激活，抑制转录过程。
7. 乳糖操纵子的结构基因包括、和。
8. 在代谢网络中最关键的三个中间代谢物是、和。
9. 酶活性的调节包括、、、、和。
10.共价调节酶是由对酶分子进行，使其构象在和之间相互转变。
11.真核细胞中酶的共价修饰形式主要是，原核细胞中酶共价修饰形式主要是。
（四）选择题1. 利用操纵子控制酶的合成属于哪一种水平的调节：A．翻译后加工 B．翻译水平 C．转录后加工 D．转录水平2. 色氨酸操纵子调节基因产物是：A．活性阻遏蛋白 B．失活阻遏蛋白C．cAMP受体蛋白 D．无基因产物3. 下述关于启动子的论述错误的是：A．能专一地与阻遏蛋白结合 B．是RNA聚合酶识别部位C．没有基因产物 D．是RNA聚合酶结合部位4. 在酶合成调节中阻遏蛋白作用于：A．结构基因 B．调节基因 C．操纵基因 D．RNA聚合酶5. 酶合成的调节不包括下面哪一项：A．转录过程 B．RNA加工过程C．mRNA翻译过程 D．酶的激活作用6. 关于共价调节酶下面哪个说法是错误的：A．都以活性和无活性两种形式存在 B．常受到激素调节C．能进行可逆的共价修饰 D．是高等生物特有的调节方式7. 被称作第二信使的分子是：A．cDNA B．ACP C．cAMP D．AMP8．反馈调节作用中下列哪一个说法是错误的：A．有反馈调节的酶都是变构酶 B．酶与效应物的结合是可逆的C．反馈作用都是使反速度变慢 D．酶分子的构象与效应物浓度有关（五）是非判断题（）1.分解代谢和合成代谢是同一反应的逆转，所以它们的代谢反应是可逆的。
真核生物基因表达的调控
二 染色质水平调控
（一）异染色质化 （二）组蛋白质修饰和非组蛋白的作用 （三）DNA酶的敏感区域 （四）核基质蛋白
三 转录水平的调控
◆许多真核生物基因编码关键代谢酶或细胞组 成成分，这些基因常在所有细胞中都处于活跃 状态。这种组成型表达的基因称为持家基因 (house keeping gene)。 ◆另一些基因的表达则因细胞或组织不同而异， 只在某些才高效表达。这类基因表达的调控通 常发特定的发育时期或细胞中生在转录水平。。
➢5′ UTR可能形成发夹或茎环二级结构，阻止核糖体 40S亚基的迁移，对翻译起始有顺式抑制作用。但若二 极结构位于AUG的近下游（最佳距离为14 bp），会使 40亚基停靠在AUG位点，增强起始反应(翻译起始因子 使二极结构解链，翻译复合体顺利通过)。
（三）mRNA的结构
➢3′端的poly A 影响mRNA的稳定性和翻译效率。
(3) 内含子切除
不同剪接方式： ◆在剪接内切核酸酶(splicing endonuclease) 的 催化下，非常精确地在内含子与外显子的交界 处进行切割，并在一种特殊的剪接连接酶 (splicing ligase)的催化下重新连接起来。 ◆某些mRNA前体的内含子是在RNA分子本 身的催化下完成所以称为RNA自剪接(selfsplicing)，这种具有自动催化活性的RNA有时 也称为核酶(ribozyme)。 ◆ 在核酸蛋白质复合结构－核酸剪接体 (spliceosome)作用下完成。
（四）选择性翻译
珠蛋白是由两条α链和两条β链组成的。在二 倍体细胞中有4个α-珠蛋白基因，如果它们相同 转录和翻译的话，应是α:β=2:1，而实际上是1:1。 是转录调控还是翻译调控？ 体外实验：在无细胞系统中加入等量α-mRNA、 β-mRNA、少量起始因子，合成的α-珠蛋白仅占 3%，说明β-mRNA和起始因子的亲和性远大于 α-mRNA。 当加入过量的起始因子时，α:β=1.4:1 ，接近1:1。 表明是在翻译水平上存在的差异，即和翻译起 始因子的亲和性不同。
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达的调控09中西七年制2班内容摘要：真核生物细胞结构比原核生物复杂，转录和翻译在时空上都被分隔开，分别在细胞核和细胞质中先后进行，并且基因组和染色体结构复杂，蕴藏大量的调控信息，因此真核生物基因表达的调控要比原核生物要复杂的多。
真核生物可以从多个层次调控基因表达。
一、真核生物基因表达调控的种类（一）根据其性质可分为两大类：一是瞬时调控或称为可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应。
瞬时调控包括某种底物或激素水平升降时，及细胞周期不同阶段中酶活性和浓度的调节。
二是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的全部进程。
（二）根据基因调控在同一事件中发生的先后次序又可分为：DNA水平调控－－转录水平调控－－转录后水平调控－－翻译水平调控——翻译后水平调控二、真核生物基因表达的调控的多层次性真核生物基因表达可以随细胞内外环境条件的改变以及生长发育的不同阶段而在不同表达水平加以精确地调控。
主要体现在以下几个水平上：（一）DNA 水平：主要包括：染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰和异染色质化等，这些变化都是永久性的，会随着细胞分裂传递给子代细胞，使这类细胞具有特定的表型，成为某种特定的分化细胞。
1：基因的丢失、扩增与重排1)基因丢失：只存在于一些低等生物体细胞中。
在细胞分化时，当需要消除某些基因活性时才发生。
采用基因丢失的方式调控是不可逆的。
体现了真核细胞全能性。
例如小麦瘿蚊的染色体丢失，瘿蚊卵跟果蝇相似（始核分裂胞质不分裂），其卵的后端含有特殊的细胞质，极细胞质核→保持了全部40条染色体→生殖细胞→其他细胞质区域核→丢失32条、留8条→体细胞；2)基因扩增：是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。
如非洲爪蟾的基因扩增，是两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增。
真核生物基因的表达调控2课时
DNA中C被甲基化形成5`甲基胞嘧啶(mCpG)，是脊椎动物转录调控的重要途径。活性基因DNA甲基化多为30%,非活性基因为80%。 DNA甲基化作用有3： ①防止限制酶剪切，未甲基化CCGG序列易被剪切 ②强化非活性状态，X染色体失活是C全被甲基化 ③降低转录效率，活跃基因甲基化比正常低30%
1、反式作用因子(trans-acting factor)
（三）反式调控(trans-regulation)
二、 DNA转录水平调控
2、反式作用因子结构与功能
（三）反式调控(trans-regulation)
⑴直接与DNA作用的反式作用因子结构： ①顺式作用元件结合域：多以α螺旋二聚体方式识别和插入DNA大沟进行调控。包括4种方式，见后述。 ②转录激活域：由许多有活化功能的小单元组成，靠自己粘性表面与起始复合物结合，增强转录效率。活化功能小单元包括有富含酸性氨基酸功能域、谷氨酰胺功能域、脯氨酸功能域3种。 ⑵配基模块式结构：其种类有成千上万种，但都由独立的DNA结合域、多个激活域和特定蛋白结合域多模块组成。
一、染色质转录水平调控
2、活性染色质特点
⑵组蛋白甲基化差异大：活性基因组蛋白内的精氨酸甲基化有利于基因转录，但H4和部分H3组蛋白赖氨酸甲基化会抑制基因转录。 ⑶ H2B组蛋白磷酸化程度低， H2A组蛋白富集明显。 ⑷ H1与活性染色质结合不紧。
一、染色质转录水平调控
3、核小体重朔与转录起始 ①染色质重朔因子借助ATP水解能量接近核小体 ②TATAbox序列上的8聚核小体解聚为H2A-B和H3-H4四聚体,暂时移开 ③转录因子和RNA聚合酶Ⅱ在TATAbox上形成起始复合体转录基因 ④RNA聚合酶离开后，恢复核小体结构，出现puf。
原核生物基因表达调控
Repressor
cAMP
CAP
葡萄糖不存在，乳糖存在，阻遏蛋白失活，cAMP+CAP与CAP位点结合结合，促进基因转录
The Lac Operon: III. 葡萄糖和乳糖都存在
Repressor
RNA Pol.
CAP Bindin
g
Promoter
Operator X
LacZ
Repressor负调节与正调节协调合作
• 阻遏蛋白封闭转录时，CAP不发挥作用 • 如没有CAP加强转录，即使阻遏蛋白从操作基因上解聚仍无转录活性
3）正调控和负调控
正调控(positive control)
在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的，加入某种调节蛋白后基因活性就被开启，这样的调控为正转录 调控。
调节基因
操纵基因
结构基因
调节蛋白
mRNA 酶蛋白
负调控（negative control)
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。
2）结构基因和调节基因
➢ 组成基因/管家基因（constitutive gene, housekeeping gene）是指不大受环境变动而持 续表达的一类基因。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基因 。 ➢调节基因（regulated gene）指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因。如：不同生 长发育时期表达的一些基因。
• 别乳糖是lac操纵子转录的活性诱导物 • 异丙基硫代半乳糖苷（isopropyl thiogalactoside：IPTG）结构上类似于别乳糖，是乳糖操纵
子非常有效的诱导物。可诱导lac操纵子表达，但不能被β-半乳糖苷酶水解。 • 这种能诱导酶合成，但不能被酶分解的分子称为安慰诱导物（gratuitous inducer）。安慰诱导
第十九章 代谢调空--王镜岩《生物化学》第三版笔记(完美打印版)
第十九章代谢调空第一节代谢途径之间的联系一、代谢网络（一）糖、脂和蛋白质的关系：通过6－磷酸葡萄糖、丙酮酸和乙酰辅酶A三个中间物相互联系。
脂类中的甘油、糖类和蛋白质之间可互相转化，脂肪酸在植物和微生物体内可通过乙醛酸循环由乙酰辅酶A合成琥珀酸，然后转变为糖类或蛋白质，而动物体内不存在乙醛酸循环，一般不能由乙酰辅酶A生成糖和蛋白质。
（二）核酸与代谢的关系：核酸不是重要的碳源、氮源和能源，但核酸通过控制蛋白质的合成可影响细胞的组成成分和代谢类型。
许多核苷酸在代谢中起着重要作用，如ATP、辅酶等。
另一方面，核酸的代谢也受其他物质，特别是蛋白质的影响。
（三）各种物质在代谢中是彼此影响、相互转化和密切联系的。
三羧酸循环不仅是各种物质共同的代谢途径，而且是他们互相联系的渠道。
二、分解代谢与合成代谢的单向性虽然酶促反应是可逆的，但在生物体内，代谢过程是单向的。
一些关键部位的代谢是由不同的酶催化正反应和逆反应的。
这样可使两种反应都处于热力学的有利状态。
一般a酮酸脱羧的反应、激酶催化的反应、羧化反应等都是不可逆的。
这些反应常受到严密调控，成为关键步骤。
三、能量的代谢（一）ATP是通用的能量载体（二）NADPH以还原力的形式携带能量（三）ATP、还原力和构造单元用于生物合成第二节酶活性的调节一、前馈和反馈（一）前馈即底物对反应速度的影响，有正负作用。
一般起促进作用，有时为避免代谢途径过分拥挤，当底物过量时有负前馈。
此时过量底物可转向其他途径。
如高浓度的乙酰辅酶A是其羧化酶的变构抑制剂，可避免丙二酸单酰辅酶A合成过多。
（二）反馈一般起抑制作用，包括变构调节；也有反馈激活，如磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的调节：其产物草酰乙酸是合成天冬氨酸和嘧啶核苷酸的前体，嘧啶核苷酸的反馈抑制使天冬氨酸积累，从而减少草酰乙酸的合成。
而草酰乙酸对三羧酸循环是必须的，为维持三羧酸循环，产生了三种正调节：嘧啶核苷酸和乙酰辅酶A的反馈激活和二磷酸果糖的前馈激活。
转录和转录水平的调控要点
SECTION 5转录和转录水平的调控重点：转录的反应体系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特点，RNA的转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。
真核RNA的转录后加工，包括各种RNA前体的加工过程。
基因表达调控的基本概念、特点、基本原理.乳糖操纵子的结构、负性调控、正性调控、协调调节、转录衰减、SOS反应。
难点:转录模板的不对称性极其命名，原核生物及真核生物的转录起始，真核生物的转录终止，mRNA前体的剪接机制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ类和第Ⅳ类内含子的剪接过程,四膜虫rRNA前体的加工,核酶的作用机理。
真核基因及基因表达调控的特点、顺式作用元件和反式作用因子的概念、种类和特点. 以及它们在转录激活中的作用。
一．模板和酶：要点1．模板RNA的转录合成需要DNA做模板，DNA双链中只有一股链起模板作用，指导RNA合成的一股DNA链称为模板链（template strand），与之相对的另一股链为编码链（coding strand），不对称转录有两方面含义：一是DNA链上只有部分的区段作为转录模板(有意义链或模板链),二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上.2．RNA聚合酶转录需要RNA聚合酶。
原核生物的RNA聚合酶由多个亚基组成:α2ββ’称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。
α2ββ'σ称为全酶，转录起始前需要σ亚基辨认起始点,所以全酶是转录起始必需的。
真核生物RNA聚合酶有RNA-pol Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录45s-rRNA; mRNA(其前体是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA 和tRNA。
3.模板与酶的辨认结合转录模板上有被RNA聚合酶辨认和结合的位点。
在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子.典型的原核生物启动子序列是-35区的TTGACA序列和-10区的Pribnow盒即TATAAT序列。
真核生物的转录上游调控序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列（酵母细胞）、增强子等等。
转录水平和翻译后修饰在真核细胞中的调控和控制机制
转录水平和翻译后修饰在真核细胞中的调控和控制机制真核细胞是生物学中一类重要的细胞类型，与原核细胞相比，其特点在于拥有更加复杂的细胞结构和更加精细的基因表达调控机制。
在真核细胞中，基因表达调控主要包括转录水平和翻译后修饰两个层面。
这两个层面的调控和控制机制既有相似之处，也有明显的差异。
转录水平的调控和控制机制转录水平是指DNA序列转录成mRNA的速率，是基因表达的关键环节。
在真核细胞中，转录水平主要受到转录因子、染色质和mRNA稳定性等多种因素的调控。
第一，转录因子的作用。
转录因子是一类在基因转录过程中发挥关键作用的蛋白质，主要分为转录激活因子和转录抑制因子。
转录激活因子的主要作用是增强基因转录水平，而转录抑制因子则起到抑制基因转录的作用。
第二，染色质结构的调控。
在真核细胞中，DNA和组蛋白一起形成染色质的基本单位——核小体。
染色质的紧密度对转录水平产生重要作用。
乙酰化和去乙酰化等化学修饰作用可以增强或降低染色质的紧密度，从而影响转录水平。
第三，mRNA稳定性的调控。
mRNA在合成后的寿命长短决定了其在基因表达中的重要程度。
mRNA稳定性受到多种调控因素的影响，其中包括外界刺激、RNA降解途径以及RNA的复合物等。
翻译后修饰的调控和控制机制翻译后修饰是指蛋白质在翻译完成后，通过一系列化学修饰来调节蛋白质的功能和特性。
在真核细胞中，翻译后修饰主要包括糖基化、磷酸化、甲基化等多种形式。
第一，糖基化的作用。
糖基化是一种最常见的翻译后修饰形式，可以通过分子图谱等多种技术手段进行检测。
糖基化可以影响蛋白质的抗原性、稳定性以及代谢途径等方面。
第二，磷酸化的作用。
磷酸化是一种重要的翻译后修饰形式，将磷酸基添加到特定的氨基酸残基上，从而改变蛋白质的电荷、构象和降解途径等方面。
磷酸化是细胞中一种非常常见的信号转导方式，可以参与到多种生理和病理过程中。
第三，甲基化的作用。
甲基化是一种比较特殊的翻译后修饰形式，可以通过DNA甲基化和蛋白质甲基化实现。
分子第五章原核基因表达调控
CAP正调控 + + + + 转录
DNA
CAP P O Z Y A
CAP CAP CAP CAP 无葡萄糖，cAMP浓度高时 促进转录
CAP
有葡萄糖，cAMP浓度低时
2、影响因子
（5）cAMP与代谢物激活蛋白 ◇ cAMP的浓度受到葡萄糖代谢的调节。 ◇由Crp基因编码的代谢物激活蛋白（CAP）能与cAMP形成复合物。 ◇ cAMP—CAP复合物是激活lac的重要组成部分，这与阻遏体系无 关，细菌对它的需要是独立的。转录必须有cAMP—CAP复合物结合 在启动子区。
Abstract
◇基因表达调控主要表现在以下两个方面： 1、转录水平上的调控(transcriptional regulation)。 2、转录后水平上的调控(post-transcriptional regulation)： mRNA加工成熟水平上的调控、翻译水平上的调控 。
一、基本概念
1、组成蛋白和调节蛋白 ◇组成蛋白：细胞内有许多种蛋白质的数量几乎不受外界环境 的影响，这些蛋白质称为组成蛋白。 ◇调节蛋白：是一类特殊的蛋白质，它们可以影响一种或多种 基因的表达。调节蛋白包括：正调节蛋白和负调节蛋白。前者 是激活蛋白，后者是阻遏蛋白。
激活蛋白
启动子 操纵子
负调控
阻遏蛋白
启动子 操纵子
正调控和负调控
一、基本概念
5、操纵基因和操纵子 ◇操纵基因(operator)：也叫操作子，是操纵子中的控制基因，在 操纵子上一般与启动子相邻，通常处于开放状态，使RNA聚合酶 通过并作用于启动子启动转录。 ◇操纵子(operon)：由操纵基因以及相邻的若干结构基因所组成 的功能单位，其中结构基因转录受操纵基因控制。
第十一章+翻译水平的调控
RNA(antisense RNA)，描述任何由于和mRNA互补阻止其功 能的RNA。
Regulation by microRNA’s
MicroRNA (miRNA) 是一类由内源基因编码的长度约为22 个核苷酸的非编 码单链RNA 分子,它们在动植物中参与转录后（翻译水平）基因表达调控。
到目前为止, 在动植物以及病毒中已经发现有4361 个miRNA 分子 。大多 数miRNA 基因以单拷贝、多拷贝或基因簇(cluster) 的形式存在于基因组 中
What are MicroRNA’s?
• MicroRNA’s (miRNA’s) are small noncoding RNA molecules that regulate eukaryotic gene expression at the translation level
• Basic idea - one miRNA target has 5 binding sites (lin-14) and one has only 1 (lin-28)
• If miRNA act stoichiometrically, first target will soak up all the miRNA’s and the second one will not be repressed until later
Ⅱ类:这类反义RNA与mRNA的SD序列的上游非编码区结合， 从而抑制靶mRNA的翻译功能。可能是反义RNA与靶 mRNA的上游序列结合后会引起核糖体结合位点区域的二 级结构发生改变，因而阻止了核糖体的结合。
简答
简答2010-01-16 06:220、何为色氨酸操纵子弱化子与转录弱化作用？答：色氨酸操纵子位于转录起始部位的终止子结构称弱化子，色氨酸的浓度决定转录到达弱化子能否形成终止子发夹结构导致转录终止或转录继续。
1.简述乳糖操纵子的正负调控机制答案要点：包括正负调控两种（—）阻遏蛋白的负调控①当细胞内有诱导物时，诱导物结合阻遏蛋白，此刻聚合酶与启动子形成开放式启动子复合物转录乳糖操纵子结构基因。
②当无诱导物时，阻遏蛋白结合与启动子与蛋白质部分重叠不转录。
（=）CAP正调控①当细胞内缺少葡萄糖时ATP→CAMP结合，CRP生成CAP与CAP位点结合，增前RNA聚合酶转录活性。
②当有葡萄糖存在时CAMP分解多合成少，CAP不与启动子上的CAP位点结合RNA聚合酶不与操纵区结合无法起始转录结构基因表达下降。
2.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同答案要点：①真核生物5…端有帽子结构大部分成熟没mRNA 还同时具有3‟多聚A尾巴，原核一般没有；②原核的没mRNA 可以编码几个多肽真核只能编码一个。
③原核生物以AUG作为起始密码有时以GUG，UUG作为起始密码，真核几乎永远以AUG作为起始密码。
④原核生物mRNA半衰期短，真核长。
⑤原核生物以多顺反子的形式存在，真核以单顺反子形式存在3基因敲除的基本程序？答：通过DNA同源重组，使得胚胎干细胞特定的内源基因被破坏而造成功能丧失，然后通过胚胎干细胞介导得到该基因丧失的小鼠模型的过程称为基因敲除。
1、打靶载体的构建：同源序列要足够长，要含有筛选用的标志基因。
2、胚胎干细胞的体外培养3、打靶载体导入胚胎干细胞4、同源重组胚胎干细胞的筛选5、基因敲除胚胎干细胞注射入胚泡6、胚泡植入假孕小鼠的子宫中7、杂交育种获得纯合的基因敲除动物、4简述真核生物mRNA的帽子结构及其功能。
当RNA polII 聚合的转录产物达到约25nt长时，在其5‟端加上了一个7-甲基鸟苷（m7G),该7-甲基鸟苷称为帽子结构，是以5‟- 5‟方向相连的，用来防止5‟-外切酶的攻击，但却有利于剪接、转运和翻译的进行。
第十九章翻译和翻译后的调控
5、海胆没有明显的囊胚中期转折点，其胚胎基因组在早期 发育中就起作用，从雌、雄核融合之前胚胎基因组就开 始低水平的转录，其mRNA和母体效应因子mRNA共同 控制发育。
6、哺乳类、海鞘、线虫和软体动物胚胎在第一个细胞周期 内开始胚胎基因的转录。 总之，一般最初的发育都由储藏在卵母细胞质中的 mRNA和蛋白质控制。但在哺乳动物和其他少数物种， 胚胎基因组在母源性mRNA降解之前很久就被激活，由 两套mRNA同时进行翻译和控制发育，当母体效应因子 mRNA被降解后则完全由胚胎基因组表达产物控制发育。
1）停止未结合的血红素合成。 2）多余血红素刺激珠蛋白的产生。
三、RNA编辑
四、转录后的调控 1、蛋白质前体的修饰（酶原－酶）；
1）剪切 （胰蛋白酶原） 2）乙酰化（结晶蛋白N-端） 3）磷酸化（鱼精蛋白）
2、选择性灭活
1）本身降解 2）与抑制性配体结合
3、被运输到细胞特定区域
如被暂时限度于膜、溶酶体、核或线粒体等
参与转译的分子： mRNA、 tRNA 、rRNA、 蛋白质。
翻译的三阶段：起始、延伸和终止。
二、RNA寿命对蛋白质合成的调控
1、RNA寿命由3'末端非Fra bibliotek译区的序列决定
3
2、RNA降解与细胞正常功能的维持
三、激素对RNA稳定性的影响
第二节 早期发育中卵源RNA翻译调节
一、卵源mRNA的类型、分布特点及对发育的调控
4、与其他蛋白质组装成功能蛋白。
如血红蛋白、微管、核糖体等。
第三节 关于发育的几点启示
一、秀丽新小杆线虫发育的分子调控者
－－－3末端非翻译区
二、秀丽新小杆线虫幼虫基因表达的调控
秀丽新小杆线虫具有一套格外精细的幼虫基因表达的调控 机制。LIN-14是个高水平的转录因子，由它确定早期幼虫器官 原基的蛋白质合成。通过LIN-14基因的激活而阻止LIN-14蛋白 质的合成，因为该基因编码的蛋白质可以结合到LIN-14mRNA 的3末端非翻译区并阻止其翻译。 三、卵母细胞中mRNA的定位（见果蝇前后轴形成基因调控）
(完整版)基因工程思考题答案--删减后学习
第二章1. 名词解释（1）顺反子(cistron)：基因所对应的一段核苷酸序列被称为顺反子（cistron），一个顺反子编码一种完整的多肽链。
它是遗传的功能单位。
（3）转位因子（transposable elements）：是指可以从染色体基因组上的位置转移到另一个位置，甚至在不同的染色体之间跃迁的基因成分。
（4）基因组（genome）：细胞中，一套完整单倍体的遗传物质的总合。
（5）启动子（promoter）：是DNA链上一段能与RNA聚合酶结合并能起始转录的序列，其大小不等，具有转录目标基因的mRNA的功能。
启动子是基因表达不可缺少的重要元件。
（6）基因（gene），基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
（7）顺反子(cistron)：基因所对应的一段核苷酸序列被称为顺反子（cistron），一个顺反子编码一种完整的多肽链。
它是遗传的功能单位。
（8）终止子（terminator），在基因3 端下游外侧与终止密码子相邻的一段非编码的核苷酸短序列，具有终止转录的功能，叫做终止子（terminator）。
（9）断裂基因（split gene），真核生物的结构基因是不连续的，编码氨基酸的序列被非编码序列所打断，因而被称为断裂基因（split gene）。
在编码序列之间的序列称为内含子（intron），被分隔开的编码序列称为外显子（exon）。
（10）顺式作用元件（cis-acting elements），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。
（11）反式作用因子（trans-acting elements），可结合顺式作用元件而调节基因转录活性的蛋白质因子称为反式作用因子（trans-acting elements）。
（13）反应元件（response elements），是一类能介导基因对细胞外的某种信号产生反应的DNA序列，被称为反应元件（response elements）。
翻译和翻译后的调控
4、在果蝇胚胎发育中也存在着一个囊胚中期转折点，此时 由母体效应因子RAN和蛋白质控制的发育转向胚胎基因 组表达产物的调控。这种转化最早发生在第10次核分裂 后出现。典型例子是在果蝇胚轴形成中母源性效应因子 （BICOID、 HUNCHBACK、NANOS和CAUDL）对胚 胎基因组基因如（缺口基因）的激活，后引起一系列核 基因组（如成对控制基因、体节极性基因、同源异型基 因等）开始转录。
2、不同动物早期胚胎发育中，由母性调控转向合子型调控 的时间和速度不同：大多数动物在胚胎发育早期由母体 效应因子调控而胚胎基因组失活，但有些动物在受精后 胚胎基因组立即开始转录。
3、在爪蟾的的胚胎发育中，整个卵裂期（直到囊胚中期） 依赖于母源储存物的调控，但第十二次卵裂是一个转折 点，这时开始胚胎基因组的转录。研究发现，各种基因 激活的时间不同，最早的基因由卵母细胞的母体效应因 子激活。如OZ-1蛋白是发育中卵母细胞产生的第一种转 录因子，能与一种14bp的DNA序列结合（存在与转折点 上几个基因启动子中）开启核基因转录。这种在囊胚中 期转折点胚胎基因组由母体效应因子激活的观点得到美 西螈O基因突变研究结果的支持。
2、卵源mRNA对胚胎发育的调控
3、卵源mRNA分布特点及作用方式
二、卵源mRNA翻译调控机制
三、胚胎基因组的激活
1、动物胚胎发育的进程快慢在不同类型动物中差异很大： 如同样受精24h，果蝇已孵化并忙碌进食、两栖类处于 原肠晚期或神经胚早期、海胆才到达囊胚晚期或原肠胚 早期、哺乳类的小鼠刚完成第一次卵裂、而人类在受精 后30才完成第一次卵裂。
第三节 幼体和成体基因的翻译调控
翻译水平的调控是发育基因表达调控的一个重要机制，而 且广泛地分布于许多动物的多种基因表达之中：如离子结合蛋 白、血红蛋白等。
分子生物学
拓扑异构酶Ⅰ：在DNA的一股链上产生一个切口，使另一条连得以穿越，连接数每次改变±1，而酶Ⅱ每次改变±2.细菌DNA复制的起始：E.coli的起始点位于遗传基因座oriC，并于细胞膜相连，oriC包括4个9bp的起始DnaA蛋白的结合位点。
DnaA蛋白: DnaA结合起始因子σDnaA蛋白的结合位点，通过DnaA蛋白的周围的DNA的缠绕打开起始点处的DNA双链以利于复制DnaB蛋白：DNA解旋酶，利用ATP水解的能量结合并解开双链的DNASSB蛋白：防止单链发生断裂及重新复性DNA引发酶：结合到DNA上并合成一段短的RNA引物，从而引发第一个复制叉的先导链的复制DNA旋转酶：Ⅱ型拓扑异构酶酶，DNA复制过程中形成的亚超螺旋可该酶的作用引入负超螺旋而得到不断释放延伸：前导链和后随链的引物均由DNA聚合酶Ⅲ全酶来延伸 DNA连接酶是来催化两个片段间最后的磷酸二酯键基因表达的方式：○1组成型表达○2诱导与阻遏表达○3协调表达基因表达调控的环节：○1基因结构的活化○2转录起始（最有效的方式）○3转录后加工与转运○4翻译及翻译后加工基因表达的变换：由于DNA片段的缺失，使调控区和新的调控基因连接形成新的调控启动基因，使无活性的基因变为有活性真核生物转录调控的四个结构域：DNA结合结构域、二聚体结构域、转录激活结构域、阻抑物结构域调控机理：核酸之间的互作、核酸与蛋白之间的互作、蛋白与蛋白之间的互作不同启动子区域的功能如下;1.-35序列组成增强与聚合酶σ因子相互识别和相互作用的识别区2.-10序列对于DNA的解旋很重要3.起始位点附近的序列可影响转录起始增强子特性1.赋予其相连的基因从正确的起始位点的强转录活性2.不管位于其连接的基因的上游或者下游任意方向上均可激活转录3.无论是上游或者下游，均可在远离起始位点1kb以上发挥作用4.优先激活两个串联的启动子中距离最近的一个RNA聚合酶Ⅱ的起始1.在含有TATA框的启动子上，RNA聚合酶Ⅱ转录因子TFⅡD负责与这个关键的启动子原件结合，TFⅡD与TATA框的结合是在RNA聚合酶Ⅱ转录起始复合体形成的早期2.TFⅡA与TFⅡD结合，能增强TFⅡD与TATA框的结合3.一旦TFⅡD结合到DNA上，另一转录因子TFⅡB就会与TFⅡD结合，而TFⅡB又可以RNA聚合酶结合，TFⅡB起一个允许聚合酶和另一个因子TFⅡF加入到复合体中来的桥梁作用4.RNA聚合酶结合之后，另外的转录因子TFⅡE、TFⅡH、TFⅡJ迅速结合到复合物上5.TFⅡH是一个大的既有激酶活性又有螺旋酶活性的多组分蛋白复合体，TFⅡH的活性在于导致RNA聚合酶的羧基末端结构域（CTD）磷酸化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
mRNA的结构和翻译效率
所有真核生物mRNA 5′端都有帽子结构，早在1976 年Shtkin就根据体外翻译实验结果指出，5′端帽子有 增强翻译效率的作用。此后众多研究证实，大多数 mRNA的翻译依赖于帽子结构。 除了帽子外，真核生 物mRNA的3′端大都有polyA尾巴，在许多体内实验 和高活性的体外翻译体系中都观察到，mRNA polyA 结构与翻译效率有直接的关系，带polyA的mRNA比 无polyA尾巴的相应mRNA的翻译效率高得多。5′端 帽子和3′端polyA能够协同地调节mRNA的翻译效率。
从头甲基化过程
在动物受精后，不论是来源于父系基因组 还是母系基因组均发生大规模的脱甲基化 （印迹基因除外），然后再重建新的甲基化 模式。
有一个模型可能揭示其机制：基因转录起 始点结合RNA聚合酶B，募集SET蛋白使覆 盖这个区域的核小体组蛋白H3 K4发生甲基 化，H3 K4甲基可抑制Dnmt3 L的结合， 使从头甲基化酶不能作用这个区域，因而整 个基因组中除了结合有RNA聚合酶11的 CpG岛外，均可发生从头甲基化过程。
三、miRNA与细胞分化
不管是干细胞还是组织特异性细胞，特 定的miRNA均可参与重要转录因子、细胞 周期蛋白、染色质修饰酶及其他调节蛋白的 表达调控。
在干细胞分化为组织特异性细胞的过 程中及分化细胞诱导成多能干细胞的过程中， 这些miRNA在调控许多重要基因的表达的 网络中无疑起着十分重要的作用。
翻译后水平的调控
许多蛋白质的合成完成后就具有生物 功能，但更多的蛋白质则必须经过适 当的加工修饰才有活性，有些蛋白质 的活性在与其他蛋白质的作用后往往 发生明显的变化。
翻译后水平的调控
一条长链被剪切并除去部分而激活, 胰岛素; 除去某些保护/抑制性片段而激活，Dorsal; 特定的亚细胞定位，膜蛋白、核蛋白等; 与其它蛋白质一起装配成为功能单位，血红蛋白； 与某些离子结合而激活，钙调蛋白; 通过蛋白质修饰（磷酸化、乙酰化）而激活，鱼精蛋白、 晶体蛋白。
基因表达的激活和抑制
激活：胶质纤维酸性蛋白（GFAP)基因启动子的 START3结合位点CpG的脱甲基化可以激活该基 因的表达。
抑制：(1)DNA的甲基化也可以通过几种甲基 CpG结合蛋白 （MECPs)识别DNA甲基化模式 而抑制基因的表达
(2)另一种甲基CpG结合蛋白MBD2与 多亚基的NuRD（它们含有依赖ATP的染色体重 塑因子Mi-2和HDACs)形成复合物，抑制甲基化 的启动子，使染色体发生高效的重塑。
DNA的甲基化多发生在胞嗜陡的第5位碱基，在 真核生物中十分普遍，也被认为是DNA的“第5种碱 基” 。
DNA的甲基化经常出现在3类DNA序列 （ CpG,CHG,CHHo ）中。前2种序列为对称甲基化 位点,CHH是非对称甲基化位点,CpG经常位于基因启 动子附近或者GC岛中 。
哺乳动物中的三种甲基化酶
在哺乳动物中DNA的甲基化是由3种甲酶催 化的（Dnmtl，Dnmt3 a和Dnmt3 b）。
Dnmtl对DNA复制后甲基化模式的维持有 重要作用，它可对半甲基化的新合成DNA链 进行甲基化。Dnmt3 a和Dnmt3 b是与从 头甲基化过程有关（de novo methylation )，在这个过程中需要建立新 的甲基化模式。Dnmtl和Dnmt3 a均可与 组蛋白脱乙酞酶（HDACs）互作，从而抑 制基因的表达。
第四节 翻译和翻译后水平的调控
mRNA的寿命与蛋白质的合成
mRNA的寿命决定其指导翻译蛋白质 的时间，半衰期的长短主要决定于其 选择性降解的速度，不同mRNA的结 构，特别是3'端非翻译区的序列决定 其寿命。不同基因的mRNA寿命差别 很大，ß珠蛋白mRNA的半衰期约为 17h，而有些生长因子不超过30 min。
组蛋白修饰的作用
（1） 组蛋白的修饰可以通过改变不同组蛋 白之间及组蛋白与DNA之间的接触影响染色 质的高级结构，组蛋白密码决定着染色质的 环境，从而进一步调节核DNA的复制、转录、 DNA修复及染色体凝聚。
（2）组蛋白H3K4,H3K36,H3K79的三 甲基化可以导致染色体的开放构型产生常染 色质，同时由组蛋白乙酞转移酶(HATs）催 化的组蛋白高水平乙酞化也是保证常染色质 的一个特征。
DN）和长非编码RNA （lineRNA）可通过与基因的启动子序列结合，指导 其发生特异性的甲基化，组合组蛋白的修饰而使染色 质发生重塑而抑制其表达，但也有少数例证表明有些 lincRNA（l例如HOTTIP)可能通过与其配体蛋白质 结合定位在其靶基因区，导致组蛋白H3K4的三甲基 化而激活该基因。
二、组蛋白的修饰与细胞分化
组蛋白八聚体中的4种蛋白N端尾巴有许多 氨基酸可被不同的酶所修饰，例如，甲基化 （Me）、乙酞化（Ac）和脱乙酞化、磷酸 化（P）、泛素化、ADP一核糖基化等，其 中发生在精氨酸和赖氨酸的甲基化修饰比较 复杂，有单甲基化、双甲基化（对称和不对 称）及三甲基化。
组蛋白密码：这些修饰的种类、位置和组 合共同决定着核小体的状态，进一步控制基 因的转录或者抑制，被称做组蛋白密码 （histone code）。
转铁蛋白及转铁蛋白受体mRNA稳定性的铁依 赖性调节（自Lodish , 2000）
Poly(A)对翻译的调控： 在小鼠的未成熟卵
母细胞质中可以翻译的 mRNA具有较长的 poly(A), 减数成熟分裂 后poly(A)降解，翻译终 止。
在减数成熟分裂前 不表达的mRNA的 poly(A)较短(15-90A), 但其3`UTR具有胞质多 聚腺苷酸化信号序列
激素对RNA稳定的影响
很多蛋白质的合成与激素的作用有关。在某些情况下， 激素并不能增加mRNA的转录，而在翻译水平上起调节 作用。如：催乳素可延长酪蛋白mRNA的寿命达25倍， 其他激素也能相应提高某些特定mRNA的稳定性。
转铁蛋白( transferrin ) mRNA的3'端和转铁蛋 白受体（transferrin receptor, TFR）mRNA的5' 端有非常相似的铁反应元件（iron response element, IRE )，该区域可形成多个复杂的茎环结构， 其中部分茎环与铁反应有关。细胞中这两种蛋白质的浓度 受到铁离子浓度的调节，可能主要与其基因转录后的翻译 调节有关，因为通过抑菌素抑制转录过程并不能阻断其对 铁的反应。蛋白质的最终浓度可能与细胞中该编码蛋白质 mRNA的半衰期有关，其半衰期的长度则是受铁浓度的 调控的.(见下图)
第五节
表观遗传修饰与细胞分化
表观遗传修饰
定义：由于DNA的甲基化、组蛋白N端的修 饰、变异体及微小RNA(miRNA)的作用等 引起染色体的状态和构型发生，进而引起基 因表达发生相应的改变。
特点：这种变化并不包括DNA序列及信息的 任何改变，是经典遗传学之上或之外的改变。
一、DNA的甲基化