第13章基因表达调控

第13章基因表达调控学习要求1．掌握基因表达的相关概念及原理；原核生物转录起始的调节与操纵子模式；顺式作用元件的分类及转录因子的分类。2．熟悉真核生物表达调控的特点；基因表达的时间、空间特异性。3．了解基因表达调控的生理意义；其他转录调节机制及翻译水平调节机制；真核生物基因组结构特点；RNApolⅠ和RNApolⅢ转录体系的调节；转录因子的结构。基本知识点基因表达调控是在细胞生物学、分子生物学以及分子遗传学研究基础上发展起来的新领域，涉及很多基本概念和原理。这些基本概念是认识原核、真核基因表达调控的基础。基因表达就是基因转录及翻译的过程。基因表达表现为严格的规律性，即时间、空间特异性。基因表达的方式有组成性表达及诱导或阻遏表达。原核生物、单细胞生物调节基因的表达是为适应环境、维持生长和细胞分裂。多细胞生物调节基因的表达除为适应环境，还有维持组织器官分化、个体发育的功能。基因表达调控是在多级水平上进行的复杂事件。其中，转录起始是基因表达的基本控制点。基因转录激活调节基本要素涉及特异DNA序列,调节蛋白以及这些因素通过何种方式对RNA聚合酶活性产生影响。除了转录起始水平的调节，其他水平，如基因激活、转录后加工、翻译及翻译后加工对原核及真核生物的基因表达均有调节作用。大多数原核基因调控是通过操纵子机制实现的。E.coli的lac操纵子含Z、Y及A三个结构基因，还包括一个操纵序列O，一个启动序列P在内的调控区，以及一个调节基因I。I基因与lac操纵区相邻，编码一种Lac阻遏蛋白。阻遏蛋白、分解代谢物基因激活蛋白（CAP）与调控区结合位点的结合调节着操纵子基因的转录。真核基因表达调控的某些机制与原核存在明显差别。包括：真核细胞内含有多种RNA聚合酶；处于转录激活状态的染色质结构会发生明显变化，如对核酸酶敏感，DNA碱基的甲基化修饰，组蛋白的乙酰化，甲基化或磷酸化修饰等。此外，微小RNA对真核基因表达调控的影响也日益受到重视。真核基因转录激活受顺式作用元件与反式作用因子相互作用调节。真核基因顺式作用元件按功能特性分为启动子、增强子及沉默子。反式作用因子就是指真核转录调节因子，简称转录因子，可分为基本转录因子和特异转录因子。所有基因的转录调节都涉及包括RNA聚合酶在内的转录起始复合物的形成。自测练习题一、选择题（一）A型选择题1．基因表达调控的最基本环节是A．染色质活化B．基因转录起始C．转录后的加工D．翻译E．翻译后的加工2．将大肠杆菌的碳源由葡萄糖转变为乳糖时，细菌细胞内不发生A．乳糖→半乳糖B．cAMP浓度升高C．半乳糖与阻遏蛋白结合D．RNA聚合酶与启动序列结合E．阻遏蛋白与操纵序列结合3．增强子的特点是A．增强子单独存在可以启动转录B．增强子的方向对其发挥功能有较大的影响C．增强子不能远离转录起始点D．增强子增加启动子的转录活性E．增强子不能位于启动子内4．下列哪个不属于顺式作用元件A．UASB．TATA盒C．CAAT盒D．Pribnow盒E．GC盒5．关于铁反应元件（IRE）错误的是A．位于运铁蛋白受体(TfR)的mRNA上B．IRE构成重复序列C．铁浓度高时IRE促进TfRmRNA降解D．每个IRE可形成柄环节构E．IRE结合蛋白与IRE结合促进TfRmRNA降解6．启动子是指A．DNA分子中能转录的序列B．转录启动时RNA聚合酶识别与结合的DNA序列C．与阻遏蛋白结合的DNA序列D．含有转录终止信号的DNA序列E．与反式作用因子结合的RNA序列7．关于管家基因叙述错误的是A．在同种生物所有个体的全生命过程中几乎所有组织细胞都表达B．在同种生物所有个体的几乎所有细胞中持续表达C．在同种生物几乎所有个体中持续表达D．在同种生物所有个体中持续表达、表达量一成不变E．在同种生物所有个体的各个生长阶段持续表达8．转录调节因子是A．大肠杆菌的操纵子B．mRNA的特殊序列C．一类特殊的蛋白质D．成群的操纵子组成的调控网络E．产生阻遏蛋白的调节基因9．对大多数基因来说，CpG序列高度甲基化A．抑制基因转录B．促进基因转录C．与基因转录无关D．对基因转录影响不大E．既可抑制也可促进基因转录10．HIV的Tat蛋白的功能是A．促进RNApolⅡ与DNA结合B．提高转录的频率C．使RNApolⅡ通过转录终止点D．提前终止转录E．抑制RNApolⅡ参与组成前起始复合物11．活性基因染色质结构的变化不包括A．RNA聚合酶前方出现正性超螺旋B．CpG岛去甲基化C．组蛋白乙酰化D．形成茎-环结构E．对核酸酶敏感12．真核基因组的结构特点不包括A．真核基因是不连续的B．重复序列丰富C．编码基因占基因组的1%D．一个基因编码一条多肽链E．几个功能相关基因成簇地串联13．功能性前起始复合物中不包括A．TFⅡAB．TBPC．σ因子D．initiator（Inr）E．RNApolⅡ14．tRNA基因的启动子和转录的启动正确的是A．启动子位于转录起始点的5'端B．TFⅢC是必需的转录因子，TFⅢB是帮助TFⅢC结合的辅助因子C．转录起始需三种转录因子TFⅢA、TFⅢB和TFⅢCD．转录起始首先由TFⅢB结合A盒和B盒E．一旦TFⅢB结合，RNA聚合酶即可与转录起始点结合并开始转录15．基因转录激活调节的基本要素错误的是A．特异DNA序列B．转录调节蛋白C．DNA-蛋白质相互作用或蛋白质-蛋白质相互作用D．RNA聚合酶活性E．DNA聚合酶活性16．关于“基因表达”叙述错误的是A．基因表达并无严格的规律性B．基因表达具有组织特异性C．基因表达具有阶段特异性D．基因表达包括转录与翻译E．有的基因表达受环境影响水平升高或降低17．关于基因诱导和阻遏表达错误的是A．这类基因表达受环境信号影响升或降B．可诱导基因指在特定条件下可被激活C．可阻遏基因指应答环境信号时被抑制D．乳糖操纵子机制是诱导和阻遏表达典型例子E．此类基因表达只受启动序列与RNA聚合酶相互作用的影响18．操纵子不包括A．编码序列B．启动序列C．操纵序列D．调节序列E．RNA聚合酶19．顺式作用元件是指A．位于编码基因5'端的非编码序列B．位于编码基因3'端的非编码序列C．编码基因以外可影响编码基因表达活性的序列D．启动子不属于顺式作用元件E．特异的调节蛋白20．关于反式作用因子不正确的是A．绝大多数转录因子属反式作用因子B．大多数的反式作用因子是DNA结合蛋白质C．指具有激活功能的调节蛋白D．与顺式作用元件通常是非共价结合E．反式作用因子即反式作用蛋白21．乳糖操纵子的直接诱导剂是A．乳糖B．半乳糖C．葡萄糖D．透酶E．β-半乳糖苷酶22．关于乳糖操纵子不正确的是A．当乳糖存在时可被阻遏B．含三个结构基因C．CAP是正性调节因素D．阻遏蛋白是负性调节因素E．半乳糖是直接诱导剂23．活化基因一个明显特征是对核酸酶A．高度敏感B．中度敏感C．低度敏感D．不度敏感E．不一定24．lac阻遏蛋白与lac操纵子结合的位置是A．I基因B．P序列C．O序列D．CAP结合位点E．Z基因25．CAP介导lac操纵子正性调节发生在A．无葡萄糖及cAMP浓度较高时B．有葡萄糖及cAMP浓度较高时C．有葡萄糖及cAMP浓度较低时D．无葡萄糖及cAMP浓度较低时E．葡萄糖及cAMP浓度均较低时26．功能性的前起始复合物（PIC）形成稳定的转录起始复合物需通过TBP接近A．结合了沉默子的转录抑制因子B．结合了增强子的转录抑制因子C．结合了沉默子的转录激活因子D．结合了增强子的转录激活因子E．结合了增强子的基本转录因子（二）B型选择题A．操纵子B．启动子C．增强子D．沉默子E．转座子1．真核基因转录激活必不可少2．真核基因转录调节中起正性调节作用3．真核基因转录调节中起负性调节作用4．原核生物的基因调控机制是A．顺式作用元件B．反式作用因子C．顺式作用蛋白D．操纵序列E．特异因子5．由特定基因编码，对另一基因转录具有调控作用的转录因子6．影响自身基因表达活性的DNA序列7．由特定基因编码，对自身基因转录具有调控作用的转录因子8．属于原核生物基因转录调节蛋白的是A．lac阻遏蛋白B．RNA聚合酶C．cAMPD．CAPE．转录因子9．与CAP结合10．与启动序列结合11．与操纵序列结合A．多顺反子B．单顺反子C．内含子D．外显子E．操纵子12．真核基因转录产物13．原核基因转录产物14．真核基因编码序列A．UBF1B．SL1C．ICRD．TFⅢBE．UCE15．RNApolⅠ所需转录因子，并能与UCE和核心元件结合16．tRNA和5SrRNA基因的启动子17．人rRNA前体基因的启动子元件18．tRNA和5SrRNA基因转录起始所需转录因子（三）X型选择题1．基因表达的方式有A．诱导表达B．阻遏表达C．组成性表达D．协调表达E．随意表达2．基因表达终产物可以是A．核酸B．DNAC．RNAD．多肽链E．蛋白质3．在遗传信息水平上影响基因的表达包括A．基因拷贝数B．基因扩增C．DNA的甲基化D．DNA重排E．转录后加工修饰4．操纵子包括A．编码序列B．启动序列C．操纵序列D．调节序列E．顺式作用元件5．下列哪些是转录调节蛋白A．特异因子B．阻遏蛋白C．激活蛋白D．组蛋白E．反式作用因子6．基因转录激活调节的基本要素有A．特异DNA序列B．转录调节蛋白C．DNA-RNA相互作用D．DNA-蛋白质相互作用E．蛋白质-蛋白质相互作用7．通常组成最简单的启动子的组件有A．TATA盒B．GC盒C．CAAT盒D．转录起始点E．上游激活序列8．关于启动子的叙述哪些是错误的A．开始转录生成mRNA的DNA序列B．mRNA开始被翻译的序列C．RNA聚合酶开始结合的DNA序列D．阻遏蛋白结合DNA的部位E．产生阻遏物的基因9．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．AUG用作起始密码子B．σ因子C．电镜下的“羽毛状”现象D．多顺反子mRNAE．多聚核糖体现象二、是非题1．管家基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，且表达水平是一成不变的。2．基本的基因表达只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，而不受其他机制调节。3．一些原核生物启动序列的共有序列在-10区域是TATAAT，又称TATA盒。4．真核的转录调节蛋白都以反式调节发挥作用，故称反式作用因子。5．基因表达调控可发生在遗传信息传递过程的任何环节。6．乳糖操纵子的真正诱导剂是乳糖。7．原核生物调节翻译起始的调节分子可以是蛋白质，也可以是RNA。8．原核基因转录产物为单顺反子，即一个编码基因转录生成一个mRNA分子、经翻译生成一条多肽链。9．真核DNA甲基化范围与基因表达程度呈反比关系。10．tRNA和5SrRNA基因的启动子位于转录起始点的下游即转录区内。11．基因表达产物只有蛋白质或多肽链。12．从功能上讲，没有增强子，启动子通常不能表现活性；没有启动子时，增强子也无法发挥作用。三、填空题1．基因表达就是基因_____________和_____________的过程。2．基因表达的特异性包括_____________和_____________。3．按照对刺激的反应性，基因表达的方式有____________和____________。4．基因表达的基本控制点是_____________。5．操纵子通常由_____________、_____________、_____________和_____________组成。6．原核生物基因转录调节蛋白分为_____________、_____________和_____________三类。7．DNA-蛋白质相互作用是_____________与_____________之间的特异识别及结合。8．乳糖操纵子的调控区由_____________、_____________和_____________共同构成。9．转录因子按功能特性可分为_____________和____________两类。10．按功能特性，真核基因顺式作用元件分为_____________、____________及_____________。11．