生物化学(14.5)--作业基因表达调控(附答案)

简述原核基因表达调控的特点 [答案]原核特异基因的表达受多级调控，调控的关键机制主要是发生在转录起始。概括原核 基因转录调节有以下特点：（1）σ 因子决定 RNA 聚合酶识别特异性：原核生物内外细胞 仅含有一种 RNA 聚合酶，核心酶参与转录延长，全酶参与转录起始。 在转录起始阶段， σ 亚基（又称 σ 因子）识别特异启动序列，决定 mRNA、rRNA 和 tRNA 基因的转录。（2）操 纵子模型的普遍性：除个别基因外，原核生物绝大多数基因按功能相关性成簇地串联、密集 于染色体上，共同组成一个转录单位——操纵子。一个操纵子只含一个启动序列及数个可转 录的编码基因，在同一启动序列控制下可转录出多顺反子 mRNA。原核基因的协调表达就 是通过调控单个启动基因的活性来完成的。（3）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性：在很多原 核操纵子系统，特异的阻遏蛋白是控制原核启动序列活性的重要因素。当阻遏蛋白与操纵序 列结合或解聚时，就会发生特异基因的阻遏或去阻遏。原核基因调控普遍涉及特异阻遏蛋白 参于的开关调节机制。
单顺反子 [答案]一个编码基因转录生成一个 mRNA 分、经翻译成一条多肽链。
增强子 [答案]远离转录起始点决定基因的时间空间特异性增强转录活性的 DNA 序列。
沉默子 [答案]一些特异的 DNA 序列，结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。
问答题
简述乳糖操纵子结构及调控机理。 [答案]乳糖操纵子的结构：E.coli 的乳糖操纵子含 Z、Y 及 A 三个结构基因，分别编码 β-半 乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶，此外还有一个操纵子序列 O、一个启动子 P 及一个调节基 因 I。I 基因编码一种阻遏蛋白，后者与 O 序列结合，使操纵子受阻遏而处于关闭状态。在启 动序列 P 上游还有一分解代谢物基因激活蛋白（CAP）结合位点。由 P 序列、O 序列和 CAP 结合位点共同构成 lac 操纵子的调控区，三个酶的编码基因即由同一调控区调节，实 现基因产物的协调调节。
启动子 [答案]RNA 聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件。
顺式作用元件 [答案]指具有的可影响基因表达活性的真核各种组分（DNA 序列），包括启动子、增强子 和沉默子。
反式作用因子 [答案]一些转录调节因子，通过与特异的顺式作用元件的识别、结合，反式作用另一基因 的转录，称为反式作用因子。
操纵子 [答案]原核生物中，基因按功能相关性成簇地串联、密集于染色体上，共同组成一个转录 单位，称为操纵子。常包括：一个启动序列及数个可转录的编码基因。
参考答案：
名词解释
基因组 [答案]来自一个遗传体系的一整套遗传信息。
基因表达 [答案]基因转录和翻译的过程。
管家基因 [答案]在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达的基因。
组成性表达 [答案]管家基因的表达水平受外界环境影响较小，在生物体各个生长阶段的大多数组织中 持续表达，这类基因的表达称为组成性表达
锌指结构： [答案]最早发生于结合 GC 盒的 SP1 转录因子，由 30 个氨基酸残基组成，其中有 2 个 Cys 和 2 个 His，4 个氨基酸残基分别位于正四面体的顶角，与四面体中心的锌离子配价 结合，稳定锌指结构。在 Cys 和 His 之间有 12 个氨基酸残基，其中数个为保守的碱性残基。
乳糖操纵子工作原理：（1）阻遏蛋白的负性调节：在没有乳糖存在时，lac 操纵子 处于阻遏状态。此时，I 序列表达的 lac 阻遏蛋白与 O 序列结合，阻遏 RNA 聚合酶与 P 序 列结合，抑制转录起动。当有乳糖存在时，lac 操纵子即可被诱导。在这个操纵子体系中，
诱导剂并非乳糖本身。乳糖经 β-乳糖苷酶催化，转变为半乳糖，它是真正的诱导剂。 （2）CAP 的正性调节：分解代谢物基因激活蛋白 CAP 是同二聚体，在其分子内有 DNA 结合及 cAMP 结合位点。当没有葡萄糖及 cAMP 浓度高时，cAMP 与 CAP 结合，这时 CAP 与 lac 启动序列附近的 CAP 位点结合，刺激 RNA 转录活性；当有葡萄糖存在时 ， cAMP 浓度降低，cAMP 与 CAP 结合受组，因此 lac 操纵子表达下降。由此可见，对 lac 操纵子来说 CAP 是正性调节因素，lac 阻遏是负性调节因素。两种调节机制根据存在的碳 源性质及水平协调调节 lac 操纵子的表达。（3）lac 阻遏蛋白负性调节与 CAP 正性调节两 种机制协调合作，当 lac 阻遏蛋白封闭转录时 CAP 对该系统不能发挥作用；但是如果没有 CAP 存在来加强转录活性，即使阻遏蛋白从操纵子序列上解聚仍几无转录活性。可见，两 种机制相辅相成、互相协调、相互制约。
名词解释
基因组 基因表达 管家基因 组成性表达 启动子 顺式作用元件 沉默子 反式作用因子 操纵子 锌指结构： 单顺反子 增强子 沉默子
第十三章 基因表达调控
问答题
1. 简述乳糖操纵子结构及调控机理。 2. 简述原核基因表达调控的特点 3. 简述真核基因组结构特点 4. 简述真核生物基因表达调控的特点？
简述真核基因组结构特点和真核生物基因表达调控的特点？ [答案]真核生物基因组结构特点如下：（1）真核基因组结构庞大 （2）真核基因转录产 物为单顺反子（3）真核 DNA 中存在大量重复序列（4）真核生物结构基因是不连续的。
真核生物基因表达调控的特点如下：（ 1）RNA 聚合酶有三种，转录不同的 RNA （2）转录时活性染色体结构变化：①解链后，DNA 分子对核酶酶敏感② DNA 拓扑结构 变化，闭合双链转变为开链形式③个别 DNA 碱基发生修饰变化④组蛋白变化 （3）正性 调节占主导：精确 经济（4）转录与翻译分隔进行：转录在细胞核里，翻译在细胞液中 （5）转录后有修饰加工。