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；RNA polⅠ和RNA pol Ⅲ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．UAS B．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TfR mRNA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TfR mRNA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RNA polⅡ与DNA结合 B．提高转录的频率 C．使RNA polⅡ通过转录终止点 D．提前终止转录 E．抑制RNA polⅡ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．TFⅡA B．TBP C．σ因子 D．initiator（Inr） E．RNA polⅡ 14．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TFⅢC

D．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

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