基因分子生物学原理复习题及答案

分子生物学原理复习题及答案好好复习，仅供参考。——王连庆ThecontrolofprokaryoticgeneexpressionⅠ名词解释1.Operon操纵子，指包含结构基因、操纵基因及调节基因的一些相邻基因组成的DNA片段，其中结构基因的表达受到操纵基因的调控。它是细菌基因转录调控的基本模型。2.Inducibleoperon可诱导操纵子，诱导物所诱导的操纵子为可诱导操纵子，如lac操纵子，在诱导物作用下可产生本身代谢所需要的酶。3.Operator操纵基因，是操纵子结构基因编码区之前的DNA区段，可以结合阻遏物或活化物。它位于基因启动子的后面或与启动子重叠，可控制一个临近基因或基因群的表达。4.Corepressor共阻遏物，一类小分子，能阻止产生合成它们的酶，如Trp操纵子结构基因编码的酶所合成的Trp。5.Repressibleoperon可抑制操纵子，共阻遏物所抑制的操纵子为可阻遏操纵子，即共阻遏物的存在可以抑制结构基因所编码酶的表达，如trp操纵子。6.Attenuator衰减子，E.coliTrp操纵子上游位于启动子与第一个结构基因之间的序列转录后产物配对形成的终止结构。该结构有前导肽序列的转录产物3和4互补配对形成。7.Alarmones信号素，原核生物应急反应中所产生的信号分子，它们通过与靶蛋白的结合来改变其活性即刻产生调控作用，从而使自身对代谢做出调节。8.Prophage原噬菌体，某些温和噬菌体侵染细菌后，其DNA整合到宿主染色体上，处于整合状态的噬菌体DNA为原噬菌体。它是繁殖和传递噬菌体本身遗传信息的一种重要方式。9.Riboswitch核糖开关，是原核生物中一类调节RNA元件，它可以直接感受小分子的代谢来控制转录和翻译，是不依赖调控蛋白的一种调节方式。10.sRNAs细菌内小RNA，sRNAs是细菌内长80~100nt的RNA调控序列。它们一般不由大的dsRNA前体形成，而使被小基因所编码。大多数的sRNA通过与靶mRNA配对来抑制转录，有些情况也也促进转录。11.AntisenseRNAs反义RNA，是一类小分子RNA，一般通过与mRNA配对来抑制mRNA的翻译，主要在翻译水平上调节基因表达的一种RNA（少数可调节其转录）。Ⅱ简答1.简述lacoperon的调控机制。Lac操纵子由操纵基因O、结构基因Z、A、Y及调节基因组成。lac操纵子在启动子的-35区缺乏UP元件，为弱的启动子。CAP和Lac抑制子分别通过影响RNAP与启动子的结合来对lac基因进行调控。1）乳糖存在，葡萄糖不存在：CAP以二聚体形式结合到操纵基因上，与RNAP相互作用，将其募集到启动子出并与之结合；2）乳糖不存在，葡萄糖存在：Lac抑制子与操纵基因结合，不论CAP是否存在，它都排斥RNAP，使其不能跟启动子结合而抑制转录。乳糖存在的情况下抑制子会失去活性而无法与操纵基因结合。2.如何利用实验证明CAP蛋白的作用机制。CAP蛋白的作用机制是募集RNAP到启动子上，可以用活化子旁路实验来证明。1）用蛋白与蛋白的相互作用取代CAP跟RNAP的相互作用：一个蛋白与DNA结合域耦联，另一个蛋白取代RNAP的α-CTD，RNAP可以被激活。2）α-CTD被DNA结合域取代，RNAP可以被激活。3）无任何活化子，但RNAP是高浓度的，基因以激活水平表达。这三个实验说明CAP蛋白只是募集RNAP到启动子上。3.为什么常利用lacZ作为reportors？在乳糖类似物IPTG的诱导下，LacZ编码β-半乳糖苷酶，它可以跟X-gal反应生成蓝色物质。LacZ具有操作简单、准确度高、分辨率高、直接反映蛋白表达水平等优点，因此适合做报告基因。4.Lacrepressor如何结合于operators？Lac阻遏蛋白的DNA结合结构域为HTH模体，其中一个α螺旋适合插入DNA的大沟，与其中的特异碱基结合。另一个α螺旋横跨DNA大沟与DNA主链相联系，以保证第一个螺旋出现在正确的位置，同时也增加蛋白质-DNA相互作用的结合能。Laz阻遏物可以使DNA弯曲，使作用的区段在有效范围之内。Laz阻遏物以四聚体而不是二聚体结合，但是，每一个操纵基因只与4个亚基中的两个接触。Laz阻遏物含有两个作用位点，一个与操纵基因作用，另一个与诱导子作用。当阻遏物与诱导子结合时，其结构发生变化，二聚体不能同时结合DNA使活性降低。5.举例说明原核activators的主要作用机制。原核活化子作用的主要机制有二：1）通过募集RNA聚合酶激活转录，如lac操纵子的活化子；2）通过变构作用激活RNAP：ⅰ改变RNAP的构象使启动活化，如glnA启动子的NtrC活化子；ⅱ诱导启动子DNA构象改变，如merT启动子的MerR活化子。6.举例说明原核repressors的主要作用机制。原核阻遏蛋白的作用机制有二：1）抑制RNAP跟启动子的结合，由于该位点与RNAP的结合位点重复，因此RNAP被排斥，如laz操纵子中的Lac阻遏蛋白；2）阻遏蛋白结合到非启动子位点，与RNAP相互作用，从而抑制转录起始，如E.coli的Gal阻遏蛋白。7.简述lacoperon的调控机制（该题与1重复）。8.简述trpoperon的调控机制。Try操纵子（typoperon）负责Try的生物合成，当培养基中有足够的Try时，这个操纵子自动关闭，缺乏Try时操纵子被打开，trp基因表达，Trp或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程中起作用。Trp操纵子的调控机制主要有两种：1）阻遏作用：trp操纵子转录起始的调控是通过阻遏蛋白Trp实现的。在配体Try的存在下，TrP二聚体构象改变，结合于操纵基因，抑制结构基因的表达。2）衰减作用：trp操纵子转录终止的调控是通过衰减作用实现的。如果E.coli中Trp水平较高，核糖体迅速地翻译出前导序列中的序列1，生成十四肽，并在序列3转录以前占据序列2转录产物，使前导序列转录产物3和4互补，形成类似终止子的衰减子结构；如果Trp水平较低，核糖体在序列1的Trp密码子暂停，使得序列2和3互补，从而阻止衰减子的形成，使翻译继续进行。9.细菌营养环境极差（如缺乏氨基酸）时如何进行应急反应？在缺乏氨基酸的环境下，细菌会停止大部分活动，应急反会使应会RNA水平降低5~10%，使两种信号素ppGpp及pppGpp聚集，它们通过与靶蛋白的结合来改变其活性。未负载的tRNA与A位点结合，触发应急反应，RelA被活化，合成（p）ppGpp，它们降低了某些基因如rDNA的转录增加另一些基因的转录，部分是因为改变了与RNAP的结合及改变RNAP启动子的特异性。10.细菌如何利用Riboswitch调控基因表达？核糖开关调控基因的机制：核糖开关是通过对小分子浓度的改变进行应答来调控基因的表达。这些调控元件特异地存在它们所调控基因的5’-UTR，可以在转录或翻译水平来调控基因的表达，该调控是通过改变RNA的二级结构来完成的。概括地说，存在两种机制：核糖开关的作用域由1-4四部分组成1）在SAM存在的状况下，区域3和4形成柄环结构，产生了一个终止子，使RNAP在此终止转录；如果SAM不存在，则区域2和3形成柄环结构，转录得以进行。2）在SAM存在的前提下，区域3和4形成柄环结构封闭了核糖体的结合位点而使翻译起始阻止；没有SAM，则区域2和3形成柄环，翻译起始继续进行。11.细菌如何调控translationinitiation？简言之，细菌在转录起始主要通过调控蛋白对其调控，包括活化子和抑制子。活化子主要通过募集RNA聚合酶激活转录及改变RNAP的构象使启动活化来对转录进行正调控；而抑制子则通过排斥RNAP及与RNAP相互作用，从而抑制转录起始。12.简述λrepressor&Croprotein的作用（action）。λ抑制子由cI基因编码，由两个结构域组成，N端含DNA结合区，以二聚化的形式结合DNA，λ抑制子既可以激活也可以抑制转录。当作为抑制子起作用时，它结合到与启动子有重合的位点而排斥RNAP；当作为活化子时，λ抑制子类似于CAP，通过募集RNAP到启动子上使其活化。Cro蛋白只抑制转录，类似于Lac抑制子，它也是以二聚体形式与DNA结合，对RNAP排斥。13.简述细菌sRNAs的结构特征、产生机制及功能。特点：其sRNA比真核生物的调控RNA大很多，为80~110nt；产生机制：小基因直接编码形成其最终产物，而不是由大分子RNA的前体加工而成；功能：大多数sRNA与靶mRNA互补使其降解从而抑制翻译，也有促进翻译的报道。14.简述λ噬菌体Establishmentoflysogeny的过程。当建立了溶源性时，cⅠ基因从PRE开始转录，当这一状态得以维持时，cⅠ基因从PRM开始转录。结合在OR1和OR2上的抑制子不但激活了维持模式的表达并且关闭了建立模式的表达。同时，PR控制了裂解基因和cⅡ的表达，cⅡ的表达可控制抑制子的转录使噬菌体进入溶源状态。而PL控制了许多裂解基因的同时也控制协助建立溶源性的cⅢ基因。15.简述N蛋白和Q蛋白的抗终止机制。N蛋白调控早期的基因表达，作用于3个终止子，它阻止在λ早期操纵子的终止，其作用的位点为nut。RNAP一通过nut位点，N蛋白即结合到RNA上，并通过RNA装载到RNAP上。在这种状态下，RNAP可以抵抗N和cro以外的终止子。N与nus基因的产物一起起作用，但如果N有较高的浓度，它也有这样的作用，表明N蛋白自身具有促进抗终止的作用。Q蛋白识别于晚期启动子PR’-10和-35区之间的DNA序列QBE。无Q时，RNAP结合并起始转录，但在进行仅16或17nt后暂停，然后终止于下游约200bp的终止子tR’；如果Q存在，RNAP一离开启动子，Q就结合QBE，并移动到在附近停留的RNAP，RNAP装载了Q蛋白就能通过tR’。Generegulationineukaryotes复习题（一）Ⅰ名词解释1.Chromosome（略，与染色体部分同）2.Chromatin（略，与染色体部分同）3.Two-hybridassay双杂交法，用来判断蛋白是否相互作用的方法，基因A表达的蛋白与DNA结合结构域融合，基因B表达的蛋白与活化结构域融合，如果二者相互作用，则它们相当于一个活化子，报告基因的表达将被启动。4.ChromatinImmunoprecipitation(ChIP)染色质免疫沉淀，用来判断给定蛋白是否与基因组DNA结合的方法。简单的说，加入交联剂使检测蛋白跟目的DNA结合，将DNA切割成小片段，然后用抗体将与检测蛋白结合的DNA回收，并用PCR的方法确定结合的位点。5.Rromodomain布罗莫结构域，实际上是真核生物中的一种蛋白模体，发现于果蝇brm基因的表达产物而命名，它存在于参与染色质活化或促进有丝分裂信号作用的核蛋白，识别并结合乙酰化的Lys，介导蛋白质间的相互作用，并募集重要的功能复合物。6.Chromodomain克罗莫结构域，即染色质结构修是结构域，是一种真核生物的蛋白模体，高度保守含30~50个氨基酸，结合甲基化的Lys，存在与核内参与调节染色质结构的蛋白质中。7.Insulators绝缘子，是长约几百个核苷酸对的DNA序列，通常位于启动子同正（或负）调控元件之间，其本身对基因的表达没直接有效应，其作用使抑制其它调控元件对基因的活化或失活起作用。8.Locuscontrolregion基因座控制区，有许多增强子或绝缘子元件组成，它可以控制个体基因的有序表达，但机制未知。9.Genecluster基因簇，一组紧密连锁并且功能上相关的结构基因，位于染色体的特殊区域。10.Hypersensitivesites超敏位点，指β-珠蛋白基因簇染色质区域两侧的DNA序列，该区域易被DNAaseI所酶切。11.Housekeepinggenes管家基因，理论上说，是所有细胞都表达的基因，它们为所有类型的细胞提供基本的功能需求。12.Combinationalcontrol组合调控，多个活化子的协同作用或活化子跟抑制子的相互作用对转