基因表达调控(1)

1、.蒀袇艿莀螈羆羈薅蚄羅肁莈薀羄膃薃薆羃莅莆袅羂肅艿螁羂膇蒅蚇羁芀芇薃羀罿蒃葿聿肂芆螈肈膄蒁蚄肇芆芄蚀肆肆蕿薅肆膈莂袄肅芁薈螀肄莃莁蚆肃肃薆薂螀膅荿蒈蝿芇薄螇螈羇莇螃螇腿蚃虿螆芁蒅薅螅莄芈袃螄肃蒄蝿螄膆芇蚅袃芈蒂薁袂羈芅蒇袁肀蒀袆袀节芃螂衿莅蕿蚈袈肄莁薄袈膇薇蒀袇艿莀螈羆羈薅蚄羅肁莈薀羄膃薃薆羃莅莆袅羂肅艿螁羂膇蒅蚇羁芀芇薃羀罿蒃葿聿肂芆螈肈膄蒁蚄肇芆芄蚀肆肆蕿薅肆膈莂袄肅芁薈螀肄莃莁蚆肃肃薆薂螀膅荿蒈蝿芇薄螇螈羇莇螃螇腿蚃虿螆芁蒅薅螅莄芈袃螄肃蒄蝿螄膆芇蚅袃芈蒂薁袂羈芅蒇袁肀蒀袆袀节芃螂衿莅蕿蚈袈肄莁薄袈膇薇蒀袇艿莀螈羆羈薅蚄羅肁莈薀羄膃薃薆羃莅莆袅羂肅艿螁羂膇蒅蚇羁芀芇薃羀罿蒃葿聿肂芆螈肈膄

2、蒁蚄肇芆芄蚀肆肆蕿薅肆膈莂袄肅芁薈螀肄莃莁蚆肃肃薆薂螀膅荿蒈蝿芇薄螇螈羇莇螃螇腿蚃虿螆芁蒅薅螅莄芈袃螄肃蒄蝿螄膆芇蚅袃芈蒂薁袂羈芅蒇袁肀蒀袆袀节芃螂衿莅蕿蚈袈肄莁薄袈膇薇蒀袇艿莀螈羆羈薅蚄羅肁莈薀羄膃薃薆羃莅莆袅羂肅艿螁羂膇蒅蚇羁芀芇薃羀罿蒃葿聿肂芆螈肈膄蒁蚄肇芆芄蚀肆肆蕿薅肆膈莂袄肅芁薈螀肄莃莁蚆 第十三章 基因表达调控【大纲要求】一、 掌握1基因表达的概念；2基因表达的方式；3原核生物操纵子调控模式。二、了解1基因表达调控的基本原理；2真核生物基因表达调控 。【重点及难点提要】一、 重点难点1重点：乳糖操纵子基本结构及其在原核生物转录水平调控中的作用；真核生物基因组结构特点、参与转录水平调

3、控的重要成分及其作用。2难点：原核生物阻遏蛋白的负性调节与CAP的正性调节及其相互协调；真核生物顺式作用元件与反式作用因子的相互识别与作用。二、 教学内容概要基因表达就是指基因转录及翻译的过程，基因表达均表现为严格的规律性，即时间、空间特异性，其特异性由特异基因的启动序列和增强子与调节蛋白相互作用决定。某些基因产物对生命全过程都是必需的或必不可少的，这类基因在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达，称为管家基因，管家基因表达方式称基本的或组成性基因表达；另有一些基因表达很易受环境变化影响，有些基因对环境信号应答时被激活，基因表达产物增加，这种基因表达方式称为诱导；有些基因对环境信号应答时被抑制，

4、基因表达产物水平降低，这种基因表达方式称为阻遏。原核生物、单细胞生物调节基因的表达是为适应营养环境变化，维持生长和细胞分裂，而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DNA序列、调节蛋白以及这些因素对RNA聚合酶活性的影响。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操纵子含Z、Y及A三个结构基因，还有包括一个阻遏蛋白结合位点O序列、

5、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，真核基因启动子就是决定RNA聚合酶转录起始位点的DNA序列，增强子是远离转录起始点，决定基因的时间、空间特异表达、增强启动子转录活性的DNA序列。反式作用蛋白就是指转录调节因子（或转录因子，TF），可分为基本转录因子和特异转录因子，基本转录因子是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种R

6、NA（tRNA、mRNA及rRNA）转录的类别，特异转录因子通过结合它的调节序列激活或阻遏特异基因的转录。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。【自测题】一、选择题【A型题】1操纵子学说的创立者是AWatson & Crick BNirenberg CKrebsDJacob & Monod EHens Kebs & Kurt Henseleit2诱导乳糖操纵子转录的诱导剂是A乳糖 B葡萄糖 C阿拉伯糖 D半乳糖 EAMP3在乳糖操纵子的表达中，半乳糖的作用是A作为辅阻遏物结合了阻遏物 B作为阻遏物结合了操纵区 C引物D使阻遏物变构而失去结合

7、DNA的能力 E该操纵子结构基因的产物4cAMP在转录的调控元件中作用是AcAMP转变为CAPBCAP转变为cAMPCcAMPCAP形成复合物D葡萄糖分解活跃，使cAMP增加，促进乳糖利用来扩充能源EcAMP是激素作用的第二信使，与转录无关5原核生物转录起始前10区的核苷酸序列称为ATATA盒 BCAAT盒 C增强子 DPribnow盒 E调节子6与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质称为A正调控蛋白 B反式作用因子 C诱导物 D分解代谢物基因活化蛋白 E阻遏物7下列哪些不是操纵子的组成部分A结构基因 B启动子 C阻遏物 DPribnow盒 E操纵基因8转录因子（TF）A是原核生物RNA聚合酶的组

8、分B是真核生物RNA聚合酶的组分C有、三个亚单位D是转录调控中的反式作用因子E是真核生物的启动子9转录前起始复合物是指ARNA聚合酶与TATAAT序列结合BRNA聚合酶与TATA序列结合C因子与RNA聚合酶结合D阻遏物变构后脱离操纵基因的复合物E各种转录因子互相结合后再与RNA聚合酶、DNA模板结合10关于锌指的叙述正确的是A凡含Zn2+的蛋白质均可形成B凡含Zn2+的酶皆可形成C必须有Zn2+和半胱氨酸或组氨酸形成配价键DDNA与Zn2+结合就可形成E含有很多半胱氨酸通过二硫键形成11致癌病毒A使人体直接生癌B含有转化酶C遗传信息都贮存在DNA上D可以将正常细胞转化为癌细胞E用RNA作模板直

9、接合成RNA12AATAAA序列是A原核生物的启动子B真核生物的启动子C真核生物mRNA加尾修饰点D原核生物的转录终止信号E真核生物的外显子、内含子交界序列13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AtRNA的稀有碱基 B因子 C冈崎片段 DDNA连接酶 EAUG用作起始密码子14与RNA聚合酶结合，启动转录的是A操纵基因 B调节基因 C启动基因 D结构基因 E以上都不是15以乳糖代替葡萄糖培养细菌时可引起A诱导 B阻遏 C两者都是 D两者都不是 E衰减16顺式作用元件是指A基因的5侧翼序列B具有转录调节功能的特异RNA序列C基因的5、 3 侧翼序列D具有转录调节功能的特异蛋白质序

10、列E位于基因侧翼具有转录调节功能的特异DNA序列17基因表达调控的主要环节是A基因活化 B转录起始 C转录后加工 D翻译起始 E翻译后加工18lac操纵子阻遏蛋白结合乳糖操纵子的是AP序列 BO序列 CCAP结合位点 DZ基因 EA基因19基本转录因子中直接识别结合TATA盒的是：ATFA B TFB CTFD DTFE ETFF20构成最简单启动子常见功能组件是ATATA盒 BCAAT盒 CGC盒 D上游调控序列 EPribnow盒【X型题】1属于基因表达最终产物的是AtRNA BmRNA CrRNA D蛋白质 E以上都不是2cAMP对转录的调控包括AcAMP与分解代谢物基因活化蛋白结合Bc

11、AMPCAP复合物结合在启动子前方C葡萄糖充足时，cAMP水平不高D葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用乳糖E葡萄糖和乳糖并存时，细菌对两种糖都利用3操纵子的启动序列A位于转录起始点上游10及35区域的共有序列B10区域即Pribnow盒C10区域是TATAAT序列D有保守序列，与RNA聚合酶结合牢固E35区域通常是TTGACA序列4操纵子A只在真核生物中存在B启动序列是操纵子的成分C是经常处于关闭状态的D含有结构基因E阻遏物是操纵子的成分5真核生物调控转录的顺式作用元件包括ATATA盒 BCCAAT盒 CPribnow盒 DGC盒 E酵母的上游活化序列6顺式作用元件A是DNA上的序列 B又称为分

12、子内作用元件 C多数和RNA聚合酶直接结合D增强子不是顺式作用元件 E以上说法均正确7上游活化序列A是一种顺式作用元件 B又称TATA盒 C发现于酵母D属于转录因子中的一种 E又称Pribnow盒8原核生物与真核生物转录调控有如下区别A原核生物有启动子，真核生物没有B两者的RNA聚合酶完全不同C两者都以正调控方式为主D两者都以负调控方式为主E在真核生物中已发现很多蛋白质因子是参与转录调控的9不参与真核生物转录调控的蛋白质有A氨基酰-tRNA合成酶 B转肽酶 CDNA连接酶 DTF ESSB10基因表达调控的意义A适应环境，维持生存 B调节细胞发育、分化，调节组织、器官形成C维持生长、分裂 D维

13、持个体生长、发育 E以上均不是11下面关于启动子的描述正确的是A作为转录模板转录成RNA B是DNA上的专一碱基顺序 C属于反式作用因子 D作为转录酶的结合位点 E具有多聚U尾巴和回文结构12下列属于反式作用因子的DNA结合结构域模式有A锌指结构 B富含脯氨酸结构域 C酸性-螺旋结构域 D碱性-螺旋结构域 E碱性亮氨酸拉链13真核基因结构特点是A基因组结构庞大 B基因不连续性C单顺反子 D含重复序列普遍 E一个启动基因后接有几个编码基因二、填空题1启动子是结合_的DNA序列，操纵基因是结合_的部位。2乳糖操纵子和色氨酸操纵子的共同特点以_调控方式为主。3_是惟一能与DNA特异位点即TATA盒结

14、合的转录因子。4反式作用因子包括三个功能域：_、_和结合其它蛋白质的结合域。三、名词解释题:81操纵子2顺式作用元件3基因表达4反式作用因子 5阻遏6增强子7组成性基因表达四、论述题叙述乳糖（lac）操纵子的组成、功能及其调控机制。【参考答案】一、选择题【A型题】1D 2D 3D 4C 5D 6E 7C 8D 9E 10C 11D 12C 13B 14C 15A 16E 17B 18B 19C 20A【X型题】1ACD 2ABC 3ABCDE 4BCD 5ABDE 6AB 7AC 8BE 9ABCE 10ABCD 11BD 12ADE 13ABCD【解析】【A型题】5D。 TATA盒与CAAT

15、盒是典型的真核生物启动子中的一致性序列，TATA盒也称Hogness盒。增强子是真核生物中具有增强基因转录的DNA序列，原核生物转录起始前有两个一致性序列：10区域即Pribnow盒，是TATAAT序列，35区域通常是TTGACA序列。7C。原核生物几个功能相关的结构基因连同其上游的调控成分，称为一个操纵子。典型的操纵子由：结构基因、启动子（启动序列）、操纵序列及调节基因组成。因此A、B、E是对的。答案D是10区一致性序列，由Pribnow首先发现，因此而得名。阻遏物是启动子组成中的调节基因的表达产物，也称阻遏蛋白。10C。 转录因子与DNA结合的部位称为DNA结合域。最常见的DNA结合域结构

16、形式是锌指结构。特点是：DNA结合域中含有较多的Cys和His，借肽链的弯曲使2个Cys和2个His或4个Cys与一个锌离子络合成指状结构。具有锌指结构的反式作用因子，都含有几个相同的指结构。每个锌指结构的指尖部分可进入DNA双螺旋的大沟或小沟，与DNA结合。16E。 顺式作用元件是具有转录调节功能的特异DNA序列，按功能特性，真核基因顺式作用元件分为启动子、增强子及沉默子等。在大多数真核生物具有转录调节功能的特异DNA序列，几乎普遍涉及编码基因两侧的DNA序列。19C。反式作用因子又称转录调节因子，按功能可分为两类：一类是基本转录因子，是RNApol结合启动子所必需的一组蛋白因子，决定三种R

17、NA（mRNA、tRNA、rRNA）转录的类别，在基本转录因子中，只有TFD是惟一具有位点特异的DNA结合能力的因子。另一类是特异转录因子，是个别基因转录所必需的，决定该基因的时间、空间特异性表达。分为转录激活因子（通常是一些增强子结合蛋白）和转录抑制因子（多数是沉默子结合蛋白）。各种特异转录因子在不同的组织或细胞中分布不一，所以基因表达状态、方式不同。【X型题】11BD。真核基因顺式作用元件分为启动子、增强子及沉默子等。启动子是RNApol结合位点周围的转录调控组件。启动子包括至少一个转录起始点及一个以上的机能组件。机能组件中包括TATA盒，它控制转录起始的准确性及频率。除TATA盒外，GC

18、盒和CAAT盒也是很多基因常见的。二、填空题1RNA聚合酶；阻遏物2负3TFD4DNA结合域；转录激活域三、名词解释题1原核生物几个功能相关的结构基因连同其上游的调控成分，称为一个操纵子，是原核生物转录单位。2真核生物中可影响自身基因表达活性的DNA序列，称为顺式作用元件，按功能特性分为启动子、增强子和沉默子等。3基因表达包括转录和翻译过程，就是指DNA携带的遗传信息通过转录传递给RNA，mRNA通过翻译将基因的遗传信息在细胞内合成具有生物学功能的各种蛋白质的过程。rRNA、tRNA编码基因转录生成RNA的过程也属于基因表达。4由某一基因表达产生的蛋白质因子，通过与另一基因的特异的顺式作用元件

19、相互作用（DNA蛋白质相互作用），调节其表达，这种蛋白质因子称为反式作用因子。5如果基因对环境信号应答是被抑制，这种基因是可阻遏基因，可阻遏基因表达产物水平降低的过程，称为阻遏(repression)。6远离转录起始点，决定基因的时间、空间特异性表达，增强启动子转录活性的DNA序列称为增强子。7某些基因产物，在生命全过程中都是必需的或必不可少的，其表达在几乎所有细胞中都持续表达或变化很小，这类基因表达被称为组成性基因表达。四、论述题1操纵子：几个功能相关的结构基因连同其上游的调控成分，称为一个操纵子，是原核生物转录单位。2lac操纵子调控机制：（1） 组成及功能 结构基因（S）：有三个，分别为

20、Z、Y、A，为利用lac的三种酶（半乳糖苷酶、通透酶、乙酰基转移酶）编码。启动子（P）：由转录起始点、识别部位、结合部位组成，是RNApol与DNA结合的位点。操纵序列（O）：位于结构基因与启动子之间，阻遏蛋白（物）可与操纵序列结合，此处是控制基因转录的“闸门”。调控基因（I）：此基因可表达，其产物是阻遏蛋白。CAP结合位点：CAP（分解代谢物基因激活蛋白）分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当CAP与cAMP结合后，通过分子内DNA结合区与基因的CAP结合位点结合，使转录活性提高50倍。（2） 调控机制阻遏蛋白的负调控：a当无乳糖存在时，调控基因表达生成阻遏蛋白，并与O序列结合，阻碍RN

21、A-pol与P序列结合，操纵子处于关闭状态。b当有乳糖存在时，lac操纵子可被诱导而开放。有乳糖时，乳糖经通透酶催化，进入细胞，由原存在于细胞中的少数-半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。半乳糖作为诱导剂与阻遏蛋白结合，使蛋白质构象改变，而与O序列解离，基因开放。CAP的正性调节：阻遏蛋白的负调控解释了单一因素变化时，操纵子的调控机制。但细菌的生长环境是复杂的，当G与lac并存时，细菌首选G作为能源，而不是lac。其机理是：当有G存在时，细胞内cAMP浓度低（因G代谢产物能抑制细胞内腺苷酸环化酶和激活磷酸二酯酶，结果细胞内cAMP生成减少，分解加快，水平降低），CAP与cAMP结合受阻，影响CAP与DNA上CAP结合位点的结合，