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理论要点之生物化学:基因表达调控

大纲要求:

1.基因表达的概念及基因调控的意义

2.基因表达的时空性

3.基因的组成性表达、诱导与阻遏

4.基因表达的多级调控

5.基因表达调控基本要素

6.原核基因表达调控(乳糖操纵子)

7.真核基因表达调控(顺式作用元件、反式作用因子)

第一节 基因表达调控概述

1.基因表达的概念及基因调控的意义

概念:

基因表达就是指基因转录和翻译的过程。

意义:

在内、外环境变化的情况下,机体通过基因表达,调节代谢,以适应环境的改变。

2.基因表达的时间特异性和空间特异性

时间或阶段特异性:

某一特定基因的表达随时间、环境而变化,严格按特定时间顺序发生。

空间或组织特异性

同一基因产物在不同的组织器官含量不一样,是按一定空间顺序出现。

3.基因的组成性(基本)表达、诱导与阻遏

组成性(基本)表达:

有些基因产物在整个生命过程中都是需要的,在几乎所有细胞中持续表达。

诱导与阻遏:

有些基因表达受外环境变化升高或降低。

4.基因表达的多级调控

基因的表达可在基因活化、转录起始、转录后加工、mRNA降解、蛋白质翻译、翻译后加工修饰及蛋白质降解等环节被调控。

5.基因表达调控的基本要素:

(1)DNA元件

具有调节功能的DNA序列

原核:启动序列,操纵序列

真核: 顺式作用元件,启动子,增强子,抑制子

(2)调节蛋白:

原核:阻遏蛋白:负性调节

激活蛋白:正性调节

真核:转录因子——基本转录因子

(反式因子)激活因子

抑制因子

(3)RNA聚合酶:

DNA元件与酶蛋白相互作用影响酶活性。

第二节 基因表达调控基本原理

6. 原核基因表达调控

操纵子:

由功能上相关的一组基因在染色体上串联共同构成的一个转录单位。

乳糖操纵子:

①组成:

大肠杆菌乳糖操纵子:

Z、Y、A三个编码基因,操纵序列(O),启动序列

(P),调节基因(I),CAP位点。

②阻遏蛋白的负性调节:

阻遏蛋白与O结合,抑制转录(解离,转录开始)。

操纵序列(O)

启动序列(P)

调节基因(I)

7.真核基因表达调控(顺式作用元件、反式作用因子)

顺式作用元件:

是转录调节因子的结合位点,包括启动子、增强子和沉默子。

反式作用因子:

三种:

基本转录因子

转录激活因子

转录抑制因子

练习

基因表达调控的基本控制点是:

A.基因结构活化 B.转录起始 C.转录后加工 D.蛋白质翻译及翻译后加工 E.mRNA从细胞核转运到细胞浆

答案:B

本题考点:基因表达调控特点

特异基因的表达受多级调控,它包括复制水平,转录起始,转录后加工和蛋白质翻译及翻译后加工的调节。但调控基因表达开、关的关键机制主要发生在转录起始。

反式作用因子确切地定义是

A.通过DNA---蛋白质或蛋白质---蛋白质相互作用控制任意基因转录的某一基因编码蛋白质

B.通过DNA---蛋白质或蛋白质---蛋白质相互作用控制另一基因转录的某一基因编码蛋白质

C.具有转录调节功能的小RNA因子 D.具有翻译调节功能的蛋白质因子 E.具有基因表达调控功能的核因子

答案:B

本题考点:反式作用因子的概念

绝大多数真核转录调节因子由某一基因表达后,通过与特异的顺式作用元件相互作用(DNA-蛋白质相作用)反式激活另一基因的转录,故称反式作用蛋白或反式作用因子。

真核基因处于活化状态时对DNase Ⅰ的敏感性表现为

A.高度敏感 B.中度敏感 C.低度敏感 D.不敏感 E.不一定

答案:A

本题考点:活性染色体结构变化特点

真核基因转录特点有三个方面,染色体转录区的多样性结构变化是其中之一。活化基因一个明显特性是对核酸酶高度敏感。另外还有DNA拓扑结构的变化,DNA碱基修饰变化及组蛋白的变化。

阻遏蛋白识别操纵子中的

A.启动基因 B.结构基因 C.操纵基因 D.内含子 E.外显子

答案:C

本题考点:操纵子结构

E.coli的乳糖操纵子含Z、Y及A三个结构基因,此外还有一个操纵序列O;一个启动序列P及一个调节基因I。I基因编码一种阻遏蛋白,它与O序列结合,使糖操纵子受阻遏而处于关闭状态。

原核生物基因表达调控的乳糖操纵子系统属于

A.复制水平调节 B.转录水平调节 C.逆转录水平调节 D.翻译水平调节 E.翻译后水平调节

答案:B

本题考点:原核生物基因表达调控特点

原则上讲,原核特异基因的表达也受多级调控,但调控基因表达开、关的关键机制主要发生在转录起始。

下面哪些关于启动子的描述是正确的?

A.作为模板转录成RNA B.是DNA上的专一碱基顺序 C.具有多聚U尾巴和回文结构 D.作为转录酶的结合位点

答案:B、D

本题考点:顺式作用元件的作用

真核基因顺式作用元件有启动子、增强子和沉默子。启动子是RNA聚合酶结合位点周围的转录调控组件。

真核基因结构特点是

A.基因不连续性 B.单顺反子 C.含重复序列 D.一个启动基因后接有几个编码基因

答案:A、B、C

本题考点:真核基因的结构特点

真核基因的结构特点包括:基因组结构庞大,基因转录产物为单顺反子,真核基因组中普遍含重复序列,真核结构基因两侧及编码基因内部,尚有不被转录的非编码序列,因此真核基因具有基因不连续性。

2000年考题

DNA分子上能被RNA聚合酶特异结合的部位叫作

A.外显子 B.增强子 C.密码子 D.终止子 E.启动子

答案:E

考点: 基因表达

2000年考题

细菌经紫外线照射会发生DNA损伤,为修复这种损伤,细菌合成DNA修复酶的基因表达增强,这种现象称为

A.DNA损伤 B.DNA修复 C.DNA表达 D.诱导 E.阻遏

答案:D

本题考点:基因表达的诱导


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