分子生物学第八章课后习题答案

09生科2班米热古丽.艾沙222009317011035
1.基因家族的分类及其主要表达调控模式
按序列同源性基因家族可分为两种：
1）家族成员中的全部序列或至少编码序列具有高度的同源性。

2）基因家族是各成员在编码产物上有大段高度保守的氨基酸序列。

但家族成员间总的序列相似性较低。

按照基因组内的分布：
1）位于同一染色体上的串联排列，可同时发挥作用；
2）位于不同染色体上，各成员间的DNA不完全相同。

按照基因结构或转录方向：
1）简单的多基因家族；基因一般以串联方式前后相连
2）复杂的多基因家族；杂多基因家族一般由几个相关基因家族构成，基因家族之间由间隔序列隔开，并作为独立的转录单位。

现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。

3）受发育调控的复杂多基因家族。

2.何为外显子，内含子及其结构特点和可变调控？
（1）外显子(英语expressed region) 是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。

（2）真核生物细胞DNA中的间插序列。

这些序列被转录在前体RNA中，经过剪接被去除，最终不存在于成熟RNA分子中。

内含子和外显子的交替排列构成了割裂基因。

在前体RNA中的内含子常被称作“间插序列”。

内含子是相对的，一个基因的内含子可能是另一个基因的外显子
3.DNA甲基化对基因表达的调控机制
DNA甲基化发生于DNA的CpG island（CG序列密集区）。

发生甲基化后，那段DNA就可以和甲基化DNA结合蛋白相结合。

结合后DNA链发生高度的紧密排列，其他转录因子，RNA合成酶都无法再结合了，所以这段DNA的基因就无法得到表达了。

4.真核生物转录元件组成及其分类
（1）顺式作用元件：启动子，启动子上游元件，增强子。

TATA/Hognest盒，启动子的核心序列
GC盒CAAT盒
顺式作用元件是转录起始点上游的DNA序列，能够影响其它基因的表达活性
（2）反式作用因子螺旋转角螺旋（Helix-turn-helix）锌指结构亮氨酸拉链螺旋一环一螺旋（HLH）同源异形结构域（Homeodomains，HD）
5. 增强子的作用机制
（1）影响模板附近的DNA双螺旋结构，活化基因转录
（2）将模板固定在细胞核内特定位置，如连接在核基质上，有利于DNA拓扑导致酶改变DNA双螺旋结构的张力，促进RNA聚合酶II在DNA链上的结合和滑动（3）增强子区可以作为反作用因子或RNA聚合酶II进入染色质结构的“入口”
6.反式作用因子的结构特点及其对基因表达的调控
（1）特点
DNA结合域：
a.螺旋-转角-螺旋
b.锌指结构
c.亮氨酸拉链
d.螺旋-突环-螺旋
转录激活域：与其他转录因子相互作用的结构成分。

（2）反式作用因子能能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。

参与基因表达调控的因子, 它们与特异的靶基因的顺式元件结合起作用。

编码反式作用因子的基因与被反式作用因子调控的靶序列(基因)不在同一染色体上。

反式作用因子有两个重要的功能结构域:DNA结合结构域和转录活化结构域,它们是其发挥转录调控功能的必需结构，此外还包含有连接区。

反式作用因子可被诱导合成, 其活性也受多种因素的调节。

7.举例说明蛋白质磷酸化如何影响基因表达
磷酸化是蛋白质最重要的翻译后修饰之一,磷酸化肽段和非磷酸化肽段的不同特性，使得磷酸化肽段和非磷酸化肽段的同步鉴定及定量成为蛋白质组学研究中的难点。

生化与细胞所博士生伍一博等人在曾嵘研究员指导下，运用该实验室发明的阴阳多维液相色谱-质谱系统(Yin-Yang-MDLC-MS/MS)及在线pH梯度洗脱对细胞内蛋白质酶解肽段进行分级分离，实现了一次实验中对磷酸化肽段和非磷酸化肽段的同步鉴定。

进一步结合稳定同位素标记(SILAC)的方法，可以同步定量细胞内蛋白质表达及其磷酸化水平。

对于单个蛋白质而言，这一方法有助于区分两种不同的磷酸化水平改变方式，即直接受激酶调控，或者通过蛋白质表达量的变化而变化。

从系统水平上看，这一方法可以揭示转录因子磷酸化对其下游靶基因的调控关系。

该工作以脂肪细胞为研究对象，鉴定到了一些在分化早期磷酸化水平或表达量发生显著变化的蛋白质，进一步的生物信息学分析揭示了一些转录因子磷酸化水平与下游靶基因表达水平的关系。

8. 组蛋白乙酰化和去乙酰化影响基因转录的机制
组蛋白N端尾巴上赖氨酸残基的乙酰化中和了组蛋白尾巴的正电荷，降低了它与DNA 的亲和性，导致核小体构象发生有利于转录调节蛋白与染色质相结合的变化，从而提高了基因转录的活性。

组蛋白乙酰基转移酶和去乙酰化酶只能有选择的影响一部分基因的转录。

转录抑制主要是由于新产生的HDAC/Rod3复合体专一性结合于某个或某类基因启动子区附近的组蛋白位点并使之去乙酰化，导致染色质结构发生不利于基因转录的变化。

9.激素影响基因表达的基本模式
许多激素的调控作用都是通过起始基因转录而实现的。

靶细胞具有专一的细胞质受体，可与激素形成复合物，导致三维结构甚至化学性质的变化。

修饰的受体与激素复合物通过核膜进入细胞核内，并与染色质的特定区域结合，导致基因转录的起始与关闭。

靶细胞中有大量激素蛋白受体，而非靶细胞没有或很少这类受体，这是激素调节转录组织特异性的根本原因。