三、 其他操纵子的调控机制
简述色氨酸操纵子的调控模型
简述色氨酸操纵子的调控模型
简述色氨酸操纵子的调控模型
1. 色氨酸操纵子的概念
色氨酸操纵子是一种具有特殊的结构和功能的DNA序列，主要起到了基因表达的调控作用。
这种操纵子包含了一个感光质，可以吸收紫外线，进而使得DNA 发生结构变化。
这种结构变化会导致RNA聚合酶的结构发生改变，从而达到调控基因的目的。
在细菌和古菌中，色氨酸操纵子经常被用作响应外界刺激和环境变化的信号，从而起到了抵御外界压力的作用。
2. 色氨酸操纵子的调控模型
在色氨酸操纵子的调控模型中，一般会存在一个反馈回路。
这个回路的主要作用是保证基因表达的平衡和稳定性。
具体来说，操纵子上的感光质吸收紫外线后，会导致五环结构的断裂，从而使得翻译转运体得到释放。
翻译转运体可以使得RNA聚合酶的活性发生改变，促进基因的转录。
3. 色氨酸操纵子的调控机制
色氨酸操纵子的调控机制分为两种类型，分别是主要和次要调控。
主要调控是指直接通过改变操纵子上的感光质而调节基因表达的方式。
而次要调控则是指通过其他的调节因子来影响操纵子的功能。
例如，在一些细菌中，操纵子上的感光质可以被化学药品所识别，从而实现对基因表达的调控。
4. 色氨酸操纵子的应用
由于色氨酸操纵子具有灵敏、可控、可重复的特性，因此在生物学研究和生物工艺学中得到了广泛的应用。
例如，科学家们可以利用色氨酸操纵子来构建速度可控的基因表达系统，从而研究基因之间相互作用的机制和规律。
同时，在医学领域
中，色氨酸操纵子也被用于研究基因的突变和表达异常等问题，为疾病的预防和治疗提供了新的手段。
某大学生物工程学院《生物化学》考试试卷(1702)
某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（95分，每题5分）1. 细菌中的插入序列（IS）具有转座能力，能随即插入到任一DNA序列中，在靶点两侧形成一段短的正向重复序列。
（）答案：错误解析：2. 在NDP转变为脱氧核糖核苷二磷酸（dNDP）的过程中硫氧还蛋白和谷氧还蛋白起电子载体的作用。
（）答案：正确解析：3. 线粒体tRNA在识别密码子时遵循更为宽松的摆动原则。
（）答案：正确解析：线粒体中的tRNA种类比原核生物和真核生物细胞质中的tRNA 种类少，要识别60多种密码子，需要遵循更为宽松的摆动原则。
4. 脂酸合成过程中所需的[H]全部由NADPH提供。
（）答案：错误解析：由磷酸戊糖途径产生的NADPH提供。
延长途径中可由FADH2与NADPH提供[H]。
5. 大肠杆菌染色体DNA由两条链组成，其中一条链充当模板链，另外一条链充当编码链。
（）答案：错误解析：不同的基因使用不同的链作为其编码链和模板链。
6. DNA分子是由两条链组成的，其中一条链作为前导链的模板，另一条链作为后随链的模板。
（）答案：错误解析：对于一个双向复制的DNA分子来说，相对于一个复制叉为前导链模板的那条链相对于另一个复制叉来说则是后随链的模板。
7. 转座要求供体和受体位点之间具有同源性。
（）答案：错误解析：转座作用既不依靠转座成分和插入区段序列的同源性，又不需要RecA蛋白。
8. 细胞色素b和细胞色素c因处于呼吸链的中间，因此它们的血红素辅基不可能与CN配位结合。
（）答案：错误解析：氧化态细胞色素b和细胞色素c之所以不能与氰化物等一些含有孤对电子的物质结合，是因为其Fe3＋形成的配位键已经饱和，而不是因为它们处于呼吸链的中间。
9. 真核生物细胞内的hnRNA相对分子质量虽然不均一，但半衰期长，比胞质成熟mRNA更为稳定。
色氨酸操纵子调控机制
色氨酸操纵子调控机制色氨酸操纵子（tryptophan operon）是一种常见的基因调控机制，通过控制色氨酸合成途径中的基因表达，实现对细胞内色氨酸水平的调节。
色氨酸作为一种重要的氨基酸，在生物体内发挥着重要的生理功能。
本文将介绍色氨酸操纵子的结构和功能，以及其在细胞生理过程中的调控机制。
色氨酸操纵子是一种典型的原核生物基因调控结构，通常由一系列连续的基因组成，这些基因编码着色氨酸合成途径中的关键酶。
色氨酸操纵子的基因通常被分为两类：结构基因和调控基因。
结构基因编码色氨酸合成途径中的酶，包括色氨酸合成酶、色氨酸降解酶等。
调控基因编码着色氨酸操纵子的调控蛋白，包括操纵子的启动子、运算子和抑制子等。
色氨酸操纵子的启动子是调控基因中的一个重要元件，它位于结构基因的上游区域。
启动子序列的特异结合蛋白能够识别并结合到启动子上，从而调控基因的转录起始。
当细胞内色氨酸水平较低时，启动子上的结合蛋白与启动子结合，阻止RNA聚合酶的结合和转录起始的进行，从而抑制结构基因的表达。
而当细胞内色氨酸水平升高时，色氨酸与结合蛋白结合，使其从启动子上解离，使得RNA聚合酶能够结合并开始转录。
这样一来，结构基因的表达就会增加，从而增加色氨酸的合成量。
除了启动子，色氨酸操纵子还包括一个运算子和一个抑制子。
运算子是一段DNA序列，位于启动子和结构基因之间，起到调控基因表达的中介作用。
运算子上结合了一个运算子结合蛋白，该蛋白能够识别细胞内色氨酸的浓度，并通过与运算子的结合来调控调控基因的表达。
当细胞内色氨酸水平较低时，运算子结合蛋白与运算子结合，从而抑制调控基因的表达。
而当细胞内色氨酸水平升高时，色氨酸与运算子结合蛋白结合，使其从运算子上解离，从而促进调控基因的表达。
抑制子是另一个重要的调控元件，它位于操纵子的末端。
抑制子上结合了一个抑制子结合蛋白，该蛋白能够识别细胞内色氨酸的浓度，并通过与抑制子的结合来调控调控基因的表达。
当细胞内色氨酸水平较高时，色氨酸与抑制子结合蛋白结合，使其从抑制子上解离，从而抑制调控基因的表达。
生化问答题和名词解释重点
1．核酸杂交: 在DNA变性后的复性过程中，如果将不同种类的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要两种单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，在适宜的条件（温度及离子强度）下，就可以在不同的分子间形成杂化双链。
这种杂化双链可以在不同的DNA与DNA之间形成，也可以在DNA和RNA分子间或者RNA与RNA分子间形成。
这种现象称为核酸分子杂交。
（2分）2．P/O比值：每消耗1mol氧原子时 ADP磷酸化成ATP所需消耗的无机磷的mol数。
3．一碳单位：某些氨基酸在分解代谢过程中产生含有一个碳原子的基因，称为一碳单位。
体内的一碳单位有甲基（—CH3）、甲烯基（—CH2—）、甲炔基（—CH==）、甲酰基（—CHO）、亚氨甲基（—CH==NH）等。
（2分）4．外显子：在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。
（2分）5．遗传密码：mRNA分子上从5，至3，方向，由AUG开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为三联体密码。
6．DNA变性: 在某些理化因素作用下，DNA分子互补碱基对之间的氢键断裂，使DNA双螺旋结构松散，变成单链，即为DNA变性。
（2分）7. 糖异生: 由非糖化合物 (乳酸、甘油、生糖氨基酸等)转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。
（2分）8. 底物水平磷酸化：ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程称为底物水平磷酸化。
（2分）9．氨基酸代谢库：食物蛋白质经消化而被吸收的氨基酸(外源性氨基酸)与体内组织蛋白质降解产生的氨基酸(内源性氨基酸)混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。
（2分）10. 不对称转录: 转录模板DNA双链中，只有一股链可作为模板指引转录，另一股链不能作为模板；模板链并非永远在同一条单链上，不同基因的模板链可交叉分布在两股链上，这种选择性转录方式称为不对称转录。
生化论述题缩印版
1. 试述蛋白质等电点与溶液的PH 和电泳行为的相互关系？ 答：PI>PH 时，蛋白质带净正电荷，电泳时，蛋白质向阴极移动; PI<PH 时，蛋白质带净负电荷，电泳时，蛋白质向阳极移动; PI=PH 时，蛋白质净电荷为0，电泳时，蛋白质不移动。
2.叙述B-DNA 双螺旋结构的要点？答：（1）DNA 是一反向平行、右手螺旋的双链结构：脱氧核糖基和磷酸亲水性骨架位于双链的外侧，疏水性碱基位于双链的内侧；（2）DNA 双链之间形成了互补碱基对：两条链的碱基之间以氢键相连；（3）疏水作用力和氢键共同维系，纵向的稳定性则靠碱基平面间的疏水性碱基堆积力维系。
3.试述真核生物mRNA 的结构特点？答：（1）大多数的真核mRNA 在5’-端以7-甲基鸟嘌呤及三磷酸鸟苷为分子的起始结构，这种结构称帽子结构；帽子结构在mRNA 作为模板翻译成蛋白质的过程中具有促进核糖体与mRNA 的结合，加速翻译起始速度的作用，同时可以增强mRNA 的稳定性。
（2）在真核mRNA 的3’末端，大多数有一段长短不一的多聚腺苷酸结构，通常称为多聚A 尾；一般由十个至一百几十个腺苷酸连接而成；因为在基因内没有找到它相应的结构，因此认为他是在RNA 生成后才加进去的；随着mRNA 存在的时间延续，这段聚A 尾巴慢慢变短；因此，目前认为这种3’-末端结构可能与mRNA 从核内向胞质的转位及mRNA 的稳定性有关。
答：（1）ADP 的调节：氧化磷酸化的速率主要受ADP 水平调节；A TP 利用增多时，ADP 浓度增高，转运到线粒体加速氧化磷酸化的进行，反之亦然。
（2）抑制剂：①呼吸链抑制剂：阻断呼吸链某部位电子传递的物质；②解偶联剂：使物质氧化与ADP 磷酸化偶联过程脱离；③其他抑制剂。
（3）甲状腺激素：加速A TP 分解，促进氧化磷酸化进行。
6.线粒体内膜上的电子传递链是如何排列的，并说明氧化磷酸的偶联部位？答：（1）NADH 氧化呼吸链：NADH →FMN →CoQ →Cyt b →Cyt c1→Cyt c →Cyt aa3→O2。
分子生物学-13-原核基因表达调控-3-其他操纵子
7.4.4 二组分调控系统和信号转导 掌握 理解
原核基因表达调控的形式主要有两种： 直接调控和二组分调控 直接调控是一种调节信号直接作用于调节蛋白的调控
调节信号即小分子物 → 调节蛋白
二组分调控是调节信号首先作用于相应的传感蛋白，然后应答于调节蛋白
调节信号 → 传感蛋白 → 调节蛋白
特点：二组分调控系统和信号转导经常偶连在一起
cAMP-CRP的共同参与，起始转录），又是 其负调节蛋白。
• 通过两种异构体来实现（ Pr和Pi)。
repressor
Cpr
Cpr 阿拉伯糖诱导
inducer
Cpi Cpi
二聚体形式
1 AraC对AraBAD的负控制
G水平高 Ara水平低
AraC的启动子
AraBAD的启动子
C
O2
O1PC CRP I1 I2 PBAD
I12
araBAD
Cpr
cAMP-CRP
3、无葡萄糖、有阿拉伯糖：
整个系统被激活
araC O2 CRP
I12
araBAD
注意教材上P274图7-33有误：中方向颠倒了？A.B 位点指代不清,应该对应于I位点？双线箭头反应动态 平衡指代不清
Cpi Cpi
Cpi Cpi
复习：四种操纵子的总结
• 问题1：各是什么类型的控制（正？负？） • 问题2：各在什么水平控制？（DNA水平？
aroFBH trp P attn
trpED trpC F trpB trpA
转录
Trp 缺乏时
TRAP
TRAP
形成抗终止结构
不弱化 继续
3
aroFBH trp P attn
trpED trpC F trpB trpA
分子名词解释和简答
22 翻译跳跃：翻译中读码框发生了位移，可导致核糖体跳过一端mRNA后继续翻译，这一过程叫翻译跳跃．（来源自网上）
简答题：
一、RNA的剪接方式
1.剪接体参与的剪接
核内RNA+snRNP→剪接体。
11反式作用因子：直接或间接的识别或结合在各类顺式元件中核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质
12GTAG法则：序列分析表明，几乎每个内含子与5′端起始的两个碱基都是GT，而3′端最后两个碱基总是AG，由于这两个碱基的高度保守性和广泛性，有人把它称为GTAG法则 ，即5′GT…AG 3′。
13外显子：原初转录物中被保留下来的编码序列，及其对应的RNA模板中心的序列。
4转录图：基因的cDNA片段图，即表达序列标签图。
5全序列图：人类基因组的核苷酸序列图是分子水平上最高层次的、最详尽的物理图，测定总长约1m、由30亿个核苷酸组成的全序列。
6恶性肿瘤：一群不受生长调控而繁殖的细胞，是具有转基因能力的肿瘤，具有浸润性和扩散性。
7良性肿瘤：一群仅局限在自己的正常位置，且不侵犯周围其他组织和器官的细胞，它通常有完整的结缔组织膜结构。
三、色氨酸操纵子调控机制
色氨酸操纵子调控机制为负控阻遏。
其转录调控包括阻遏系统和弱化系统。
（1）阻遏机制：产生辅阻遏蛋白的基因是trpR。在有高浓度色氨酸存在时，色氨酸与游离的辅阻遏蛋白相结合，形成有活性的阻遏物，并使之与操纵区DNA紧密结合，因此可以阻止转录。然而当色氨酸水平低时，辅阻遏蛋白失去氨基酸，以一种非活性形式存在,不能结合DNA。在这样的条件下，trp操纵子被RNA聚合酶转录，同时色氨酸生物合成途径被激活。
原核生物基因表达的调控
原核生物基因表达的调控一、名词解释1、Operon操纵子：一个或几个结构基因与一个调节基因和一个操纵基因，加上启动子构成一个操纵单元，这个单元称为操纵子。
在操纵子中，结构基因产生mRNA并作为模板合成蛋白质；而调节基因则产生一种阻遏蛋白与操纵基因相互作用；阻遏蛋白与操纵基因结合从而阻碍了结构基因转录成为mRNA；在诱导过程中，诱导物通过与阻遏蛋白相结合而阻止阻遏蛋白与操纵基因结合。
2. CAP：环腺苷酸（cAMP）受体蛋白CRP（cAMP receptor protein ），cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP（cAMP activated protein ）3．Attenuator弱化子：在操纵区与结构基因之间的一段可以终止转录作用的核苷酸序列。
4. 魔斑：当细菌生长过程中，遇到氨基酸全面缺乏时，细菌将会产生一个应急反应，停止全部基因的表达。
产生这一应急反应的信号是鸟苷四磷酸(ppGpp)和鸟苷五磷酸（pppGpp）。
PpGpp与pppGpp的作用不只是一个或几个操纵子，而是影响一大批，所以称他们是超级调控子或称为魔斑。
5. 上游启动子元件：是指对启动子的活性起到一种调节作用的DNA序列，-10区的TA TA、-35区的TGACA及增强子，弱化子等。
二、填空题1．启动子中的元件通常可以分为两种：（）和（）。
2. 因表达正调控系统中，加入调节蛋白后，基因表达活性被，这种调节蛋白被称为。
在负调控系统中，加入调节蛋白后，基因表达活性被，这种调节蛋白被称为。
3. 糖对细菌有双重作用；一方面（）；另一方面（）。
所以需要一个不依赖于cAMP—CRP的启动子S2进行本底水平的永久型合成；同时需要一个依赖于cAMP—CRP的启动子S1对高水平合成进行调节。
有G时转录从（）开始，无G时转录从（）开始。
三、选择题1、如果在没有----- -----存在时基因是表达的，加入这种----- ----后，基因的活性被关闭，这种控制系统叫做负调控系统。
- 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)。
三、其他操纵子的调控机制
1．半乳糖操纵子
大肠杆菌半乳糖操纵子(galactose operon)包括3
个结构基因：
异构酶(UDP-galactose-4epimerase,galE)，
半乳糖-磷酸尿嘧啶核苷转移酶(galactose
transferase, galT)，
半乳糖激酶(galactose kinase, galk)。
这3个酶的作用是使半乳糖变成葡萄糖-1-磷酸。
GalR与galE、T、K及操纵区O等离得很远，而galR
产物对galO的作用与lacI-lacO的作用相同。
gal操纵子的特点：
① 它有两个启动子，其mRNA可从两个不同的起始点开始转录；
② 它有两个O区，一个在P区上游-67--53，另一个在结构基因
galE内部。
因为半乳糖的利用效率比葡萄糖低，人们猜想葡萄糖存在时半乳糖操纵子不被诱导，但实际上有葡萄糖存在时，gal操纵子仍可被诱导。
现已分离到一些突变株，其中一类突变株能在不含葡萄糖的培养基中高水平合成半乳糖代谢酶类（gal 结构基因高效表达）；而另一类突变株中gal基因的表达完全依赖于葡萄糖，培养基中如无葡萄糖存在，这些细菌的gal基因不表达，不合成半乳糖代谢酶类。
分析gal操纵子P-O区的DNA序列发现，该操纵子确实存在两个相距仅5bp
的启动子，可以分别起始mRNA的合成。
每个启动子拥有各自的RNA聚合酶结合位点S1和S2。
从S1起始的转录只有在培养基中无葡萄糖时，才能顺利进行，RNA聚合酶与S1的结合需要半乳糖、CAP和较高浓度的cAMP。
从S2起始的转录则完全依赖于葡萄糖，高水平的cAMP-CAP能抑制由这个启动子起始的转录。
当有cAMP-CAP 时，转录从S1开始，当无cAMP-CAP时，转录从S2开始。
为什么gal操纵子需要两个转录起始位点？
半乳糖不仅可以作为唯一碳源供细胞生长，而且与之相关的物质--
尿苷二磷酸半乳糖（UDPgal）是大肠杆菌细胞壁合成的前体。
在没有外源半乳糖的情况下，UDP-gal是通过半乳糖差向异构酶的作用由UDP-葡萄糖合成的，该酶是galE基因的产物。
生长过程中的所有时间里细胞必须能够合成差向异构酶。
现在设想只有S1一个启动子，那么由于这个启动子的活性依赖于cAMP-CRP，当培养基中有葡萄糖存在时就有能合成异构酶。
假如唯一的启动子是S2，那么，即使在葡萄糖存在的情况下，半乳糖也将使操纵子处于充分诱导状态，这无疑是一种浪费。
无论从必要性或经济性考虑，都需要一个不依赖于cAMP-CAP的启动子（S1）对高水平合成进行调节。