真核生物的基因转录及调控
8 真核生物的基因转录及调控
一选择题(单选或多选)
1锌指蛋白与锌的结合 ( )
(a)是共价的
(b)必须有DNA的存在
(c)通过保守的恍氨酸和组氨酸残基间协调进行
(d)位于蛋白质的妒螺旋区域
2锌指蛋白与DNA的结合( )
(a)位于DNA大沟
(b) 通过"锌指"的C端进行
(c)利用蛋白的α-螺旋区域
(d)每个"指"通过形成两个序列特异的DNA接触位点
(e)通过"指"中保守的氨基酸同DNA结合
3 甾醇类受体转录因子( )
(a)结合的激素都是相同的
(b) 与DNA的结合不具序列特异性
(c)与锌结合的保守序列不同于锌指蛋白"
(d)通过第二"指"C端的氨基酸形成二聚体
(e)参与转录激活，与DNA和激素结合分别由不同的结构域完成 4糖皮质激素类的甾醇受体( )
(b)所结合的DNA回文序列都不相同
(c)结合的回文序列相同，但组成回文序列两段DNA间的序列不同
(d)RXR受体通过形成异源二聚体后与同向重复序列结合
(e)这类受体存在于细胞核中
5 同源异型域蛋白( )
(a)形成具有三个α-螺旋的结构
(b) 主要通过α-螺旋3和N端的臂与DNA接触
(c)与原核生物螺旋-转角-螺旋蛋白(如λ阻遏物)的结构很相似
(d)通常存在于细胞核中
(e)在果蝇早期发育调控中起重要作用
6 HLH蛋白( )
(a)在序列组成上与原核生物螺旋-转角-螺旋蛋白具有相关性
(b)向通过环区与DNA结合
(c)形成两个α-螺旋与DNA的大沟结合
(d)形成两性螺旋，其中疏水残基位于螺旋的一侧
(e)以上都不是
7 bHLH蛋白( )
(a)在环中含有保守的碱性氨基酸
(b) 不能形成同源二聚体
(c)非诱导表达
(d)通过它们碱性区与HLH相互作用
(e)只有与HLH形成异源二聚体后才与DNA结合
(f)以上都不是
8 以下关于亮氨酸拉链蛋白的叙述哪一项是正确的?( )
(a)它们通过保守的亮氨酸残基与DNA结合
(b)它们与HLH蛋白相似之处是:它们都具有相邻的DNA结合结构域和二聚化的结构域
(c)Jun蛋白可以形成同源二聚体而Fos蛋白不可以
(d)Fos/Jun复合物与Jun/Jun复合物结合的DNA序列不同
(e)Fos/Jun与DNA的结合比Jun/Jun牢固
9选出所有正确的选项:( )
(a)基因必须经过完全的甲基化才能表达
(b) 具有活性的DNA是非甲基化的
(c)随着发育阶段的改变，DNA的甲基化也要发生变化
(d)在DNA复制过程中，通过识别半甲基化的酶，甲基化得以保存
10下列哪些转录因子含有TBP?( )
(a)TFⅡB (b)TFⅢA (c)SLl (d)TFⅡD (e)TFⅢB (f)UBF1 11下列哪些转录因子是装配因子?( )
(a)SPl (b)TFⅢB (c) TFⅡH (d)以上都不是
12以下关于TBP的陈述哪些是正确的?( )
(a)TBP诱导DNA发生弯曲
(b)TBP结合于DNA双螺旋的大沟
(c)TBP通过与不同的蛋白结合来识别不同的启动子
(d)TBP与聚合酶Ⅰ、聚合酶Ⅰ和聚合酶Ⅲ的共同亚基作用
13.TATA框存在于( )
(a)聚合酶Ⅱ识别的所有启动子中
(b)聚合酶Ⅱ识别的大部分启动子中
(c)聚合酶Ⅱ识别的极少数启动子申
(d)聚合酶Ⅲ识别的所有启动子中
(e)聚合酶Ⅲ识别的大部分启动子中
(f)聚合酶Ⅲ识别的极少数启动子中
14.RNA聚合酶Ⅱ的C端结构域(CTD)的磷酸化与( )相关
(a)与起始前复合体的结合
(b)TFⅡH的激酶活性
(c)TFⅡD 中特异TAF蛋白的存在
(d)从起始聚合酶到延伸聚合酶的转换
(e)起始因子TFⅡA，TFⅡB及TFⅡD的释放
15下列哪个(些)情况能解释为什么一些基因在它们的转录因子存在时并不总是处于活性状态?( )
(a)转录因子结合位点的邻近序列
(b)有其他蛋白的结合
(c)转录因子结合位点的染色质结构状态
(d)缺少共激活蛋白
(e)以上都是
二、判断题
1 真核细胞中的RNA聚合酶仅在细胞核中有活性。
2 在RNA的合成过程中，RNA链沿3'→5'方向延长。
3 候选三磷酸核苷通过对生长中 RNA链的α磷酸的亲和攻击加到链上。
4 核不均一RNA是mRNA和 rRNA的前体而不是tRNA的前体。
5 密码子AUG专门mRNA分子编码区的终止作用。
6 Trna fMet的反密码子是TAC。
7 RNA 聚合酶能以两个方向同启动子结合，并启动相邻基因的转录。但是，模板
链的选择由另外的蛋白因子确定。
8 细菌细胞用一种RNA 聚合酶转录所有的RNA，而真核细胞则有三种不同的
RNA聚合酶。"
9 转录因子具有独立的DNA结合和转录激活结构域。
10每个转录因子结合位点被单个转录因子识别。
11纠正下列一段话中的错误:
在E.coli中，通过RNA 聚合酶同操纵基因的结合来起始转录。与转录起点碱基互补的 dNTP 同δ亚基结合，然后是第二个dNTP 通过与第一个dNTIP形成2'→5'磷酸二酯键而结合上。当生成的RNA链约有 12个核苷酸长度时，β’亚基脱离 DNA 聚合酶，RNA 链在全酶的作用下继续延伸。当 DNA 聚合酶在 RNA链上遇到终止密码子时，转录作用停止。
三简答题
1一个tRNA 基因的启动子序列突变将会分别对 (1)基因产物和 (2)细胞或生物体的表型有什么影响?
2列举原核生物同真核生物转录的差异。
3增强子具有哪些特点?
4哪些转录因子含有 TBP?为什么它们被称为定位因子?请用一个模型解释为什么所有三种RNA聚合酶都能与TBP发生作用?
5 什么是转录起始前复合体?
6 RNA聚合酶Ⅲ的内部启动子位于起始位点下游50个核苷酸的位置，它是如何被定位并正确起始转录的?
7 对带有内部启动子的RNA聚合酶Ⅲ基因有什么样的编码限制因素?
8当一段活性转录DNA受损时，模板首先被修复。请用一个模型解释这一现象。
9 真核生物中，基因的表达受不同水平的调控，请列举其中3种。
10甾醇类转录因子与锌指蛋白类转录因子的区别是什么?
11亮氨酸拉链蛋白所识别的DNA有何特点?如何理解亮氨酸拉链转录因子的二聚体结构同识别位点的关系?
12 虽然同源异型蛋白与锌指蛋白差别很大，但是它们识别DNA序列的结构元件相似的，这个元件是什么?
13协同控制(coordinate control)下的基因是如何被同时激活的?
14列出调控转录因子被激活的7种途径，并各举一例。
15许多转录因子是细胞原癌基因的产物，为什么突变的转录因子可能导致癌变?
16转录因子能够与装配成核小体的DNA序列结合吗?
17有两个模型可以解释染色质中的基因是如何被转录的。优先模型(Preemnptive model)中，转录因子和RNA聚合酶是如何与启动子结合的?为什么在动态模型中需要ATP?
18为什么酵母SWI与SNF基因的突变会影响不同靶基因的转录?
19一般认为，染色体中具有多个调控基因表达的结构域。每个结构域中可以找到那些功能
位点，它们的作用如何?
20 MyoD是一种bHLH蛋白，对肌肉细胞的发育很重要，它的活性是如何被调控的？
21酵母U6 sRNA基因有一个TATA盒位于上游，在基因内有一个弱的A盒，基因下游的远端还有一个保守的B盒。体外实验时，RNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ都可以转录这个基因，但体内实验发现只有RNA聚合酶Ⅲ可以转录它。如何确定该基因启动子的聚合酶特异性？
22举例说明单链核酸中形成茎环结构的重要性。
23用负超螺旋环状DNA样品进行体外转录实验。但是预实验中并没有获得满意的结果，试讨论改迸实验的可行方法。
24 组蛋白H2A基因在所有细胞中都进行表达，而免疫球蛋白基因只在淋巴样细胞中表达。两类基因的启动子都含有转录因子Oct-l的结合位点，Oct-l也存在于这两类细胞中，但为什么免疫球蛋白只在淋巴样细胞中表达?
25 RNA聚合酶Ⅱ起始转录后，起始复合物必须转变为延伸复合物。因此聚合酶复合物必须解旋一小段DNA。在线性DNA上，解旋需要ATP，TFⅡE,TFⅡH和解旋酶活性。然而，超螺旋DNA的转录并不需要这些因子。请解释这一现象。
26 RNA聚合酶Ⅲ特异性地转录小分子RNA，但为什么不转录5.8SrRNA?
四分析题
2 TFⅢA是5SrRNA基因表达所需的转录因子，这个蛋白含有9个锌指结构域，与5SrRNA基因内的一段序列和5SrRNA本身结合。
(1)如何定位TFTA蛋白的DNA结合位点?
(2)什么样的突变可以证明锌指是DNA结合所需的?
(3)有人发现TFⅢAC端缺失19个氨基酸后与DNA结合的能力与野生型一样，但
是不能激活5SrRNA基因的转录，请解释原因。
(4)Xenopus的卵母细胞中合成并贮存了大量的5SrRNA，随着5SrRNA的积累，
TFInnA与之结合，这对5SRNA基因的转录有何影响?调控这个过程的机制是什么?
4 为什么被RNA聚合酶Ⅲ识别的启动子不常见?
5什么是增强子?它们与其他调控序列有何不同?
6 在酵母中，上游激活序列是如何调控半乳糖基因的表达?
真核生物的基因转录及调控
8 真核生物的基因转录及调控 一选择题(单选或多选) 1锌指蛋白与锌的结合 ( ) (a)是共价的 (b)必须有DNA的存在 (c)通过保守的恍氨酸和组氨酸残基间协调进行 (d)位于蛋白质的妒螺旋区域 2锌指蛋白与DNA的结合( ) (a)位于DNA大沟 (b) 通过"锌指"的C端进行 (c)利用蛋白的α-螺旋区域 (d)每个"指"通过形成两个序列特异的DNA接触位点 (e)通过"指"中保守的氨基酸同DNA结合 3 甾醇类受体转录因子( ) (a)结合的激素都是相同的 (b) 与DNA的结合不具序列特异性 (c)与锌结合的保守序列不同于锌指蛋白" (d)通过第二"指"C端的氨基酸形成二聚体 (e)参与转录激活，与DNA和激素结合分别由不同的结构域完成 4糖皮质激素类的甾醇受体( ) (b)所结合的DNA回文序列都不相同 (c)结合的回文序列相同，但组成回文序列两段DNA间的序列不同 (d)RXR受体通过形成异源二聚体后与同向重复序列结合 (e)这类受体存在于细胞核中 5 同源异型域蛋白( ) (a)形成具有三个α-螺旋的结构 (b) 主要通过α-螺旋3和N端的臂与DNA接触 (c)与原核生物螺旋-转角-螺旋蛋白(如λ阻遏物)的结构很相似 (d)通常存在于细胞核中 (e)在果蝇早期发育调控中起重要作用 6 HLH蛋白( ) (a)在序列组成上与原核生物螺旋-转角-螺旋蛋白具有相关性 (b)向通过环区与DNA结合 (c)形成两个α-螺旋与DNA的大沟结合 (d)形成两性螺旋，其中疏水残基位于螺旋的一侧 (e)以上都不是 7 bHLH蛋白( ) (a)在环中含有保守的碱性氨基酸 (b) 不能形成同源二聚体 (c)非诱导表达 (d)通过它们碱性区与HLH相互作用
真核生物基因表达的调控
真核生物基因表达的调控 一、生物基因表达的调控的共性 首先，我们来看看在生物基因表达调控这一过程中体现的共性和一些基本模式。 1、作用范围。生物体内的基因分为管家基因和奢侈基因。管家基因始终表达，奢侈基因只在需要的时候表达，但二者的表达都受到调控。可见，调控是普遍存在的现象。 2、调控方式。基因表达有两种调控方式，即正调控与负调控，原核生物和真核生物都离不开这两种模式。 3、调控水平。一种基因表达的调控可以在多种层面上展开，包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译后加工水平等。然为节省能量起见，转录的起始阶段往往作为最佳调控位点。 二、真核生物基因表达调控的特点 真核生物与原核细胞在结构上就有着诸多不同，这决定了二者在运行方面的迥异途径。真核生物比原核生物复杂，转录与翻译不同时也不同地，基因组与染色体结构复杂，因而有着更为复杂的调控机制。 1、 2、 3、 4、多层次。真核生物的基因表达可发生在染色质水平、转录起始水平、无操纵子和衰减子。 大多数原核生物以负调控为主，而真核生物启动子以正调控为主。 个体发育复杂，而受环境影响较小。真核生物多为多细胞生物，在转录后水平、翻译水平以及翻译后水平。
生长发育过程中，不仅要随细胞内外环境的变化调节基因表达，还要随发育的不同阶段表达不同基因。前者为短期调控，后者属长期调控。 从整体上看，不可逆的长期调控影响更深远。 三、真核生物基因表达调控的机制 介于真核生物表达以多层次性为最主要特点，我们可以分别从它的几个水平着眼，剖析它的调控机制。 1、染色质水平。真核生物基因组DNA以致密的染色质形式存在，发生在染色质水平的调控也称作转录前水平的调控，产生永久性DNA序列和染色质结构的变化，往往伴随细胞分化。染色质水平的调控包括染色质丢失、基因扩增、基因重排、染色体DNA的修饰，等等。a.基因丢失：丢失一段DNA或整条染色体的现象。在细胞分化过程中，可以通过丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育中，许多体细胞常常丢失掉整条或部分的染色体，只有将来分化产生生殖细胞的那些细胞一直保留着整套的染色体。如马蛔虫2n＝2，但染色体上有多个着丝粒。第一次卵裂是横裂，产生上下2个子细胞。第二次卵裂时，一个子细胞仍进行横裂，保持完整的基因组，而另一个子细胞却进行纵向分裂，丢失部分染色体。目前，在高等真核生物（包括动物、植物）中尚未发现类似的基因丢失现象。 b.基因扩增：基因扩增是指某些基因的拷贝数专一性增大的现象，它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要，是基因活性调控的一种方式。如非洲爪蟾卵母细胞中rDNA的基因扩增是因发育需要而出现的基因扩增现象；基因组拷贝数增加，即多倍性，在植物中是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使可供遗传重组的物质增多，这可能构成了加速基因进化、基因组重组和最终物种形成的一种方式。 c.基因重排：将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录，这种方式被称为基因重排。通过基因重排调节基因活性的典型例子是免疫球蛋白结构基因的表达。在人类基因组中，所有抗体的重链和轻链都不是由固定的完整基因编码的，而是由不同基因片段经重排后形成的完整基因编码的。
真核生物的基因表达调控机制
一、真核基因组的复杂性 与原核生物比较，真核生物的基因组更为复杂，可列举如下。 1. 真核基因组比原核基因组大得多，大肠杆菌基因组约4×106bp，哺乳类基因组在 109bp数量级，比细菌大千倍；大肠杆菌约有4000个基因，人则约有10万个基因。 2. 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传 成分(如线粒体DNA等)，这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。 3. 原核生物的基因组基本上是单倍体，而真核基因组是二倍体。 4. 如前所述，细菌多数基因按功能相关成串排列，组成操纵元的基因表达调控的单元， 共同开启或关闭，转录出多顺反子(polycistron)的mRNA；真核生物则是一个结构基因转录生成一条mRNA，即mRNA是单顺反子(monocistron)，基本上没有操纵元的结构，而真核细胞的许多活性蛋白是由相同和不同的多肽形成的亚基构成的，这就涉及到多个基因协调表达的问题，真核生物基因协调表达要比原核生物复杂得多。 5. 原核基因组的大部分序列都为基因编码，而核酸杂交等实验表明：哺乳类基因组中 仅约10%的序列为蛋白质、rRNA、tRNA等编码，其余约90%的序列功能至今还不清楚。 6. 原核生物的基因为蛋白质编码的序列绝大多数是连续的，而真核生物为蛋白质编码 的基因绝大多数是不连续的，即有外显子(exon)和内含子(intron)，转录后需经剪接(splicing)去除内含子，才能翻译获得完整的蛋白质，这就增加了基因表达调控的环节。 7. 原核基因组中除rRNA、tRNA基因有多个拷贝外，重复序列不多。哺乳动物基因组 中则存在大量重复序列(repetitive sequences)。用复性动力学等实验表明有三类重复序列：1）高度重复序列(highly repetitive sequences)，这类序列一般较短，长10－300bp，在哺乳类基因组中重复106次左右，占基因组DNA序列总量的10－60%，人的基因组中这类序列约占20%，功能还不明了。2）中度重复序列(moderately repetitive sequences)，这类序列多数长100－500bp，重复101－105次，占基因组10-40%。例如哺乳类中含量最多的一种称为Alu的序列，长约300bp，在哺乳类不同种属间相似，在基因组中重复3×105次，在人的基因组中约占7%，功能也还不很清楚。在人的基因组中18S/28SrRNA基因重复280次，5SrRNA基因重复2000次，tRNA基因重复1300次，5种组蛋白的基因串连成簇重复30-40次，这些基因都可归入中度重复序列范围。3）单拷贝序列(single copy sequences)。这类序列基本上不重复，占哺乳类基因组的50-80%，在人基因组中约占65%。绝大多数真核生物为蛋白质编码的基因在单倍体基因组中都不重复，是单拷贝的基因。 从上述可见真核基因组比原核基因组复杂得多，至今人类对真核基因组的认识还很有限，使现在国际上制订的人基因组研究计划(human gene project)完成，绘出人全部基因的染色体定位图，测出人基因组109bp全部DNA序列后，要搞清楚人全部基因的功能及其相互关系，特别是要明了基因表达调控的全部规律，还需要经历很长期艰巨的研究过程。 二、真核基因表达调控的特点 尽管我们现在对真核基因表达调控知道还不多，但与原核生物比较它具有一些明显的特点。
真核生物基因表达调控
真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂，可以发生在DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次。但是，最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。 DNA水平的调控 DNA水平上的调控主要指通过染色体DNA的断裂，删除，扩增，重排，修饰（如甲基化与去甲基化，乙酰化与去乙酰化等）和染色质结构变化等改变基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。 转录水平的调控 转录水平的调控包括染色质的活化和基因的活化。通过染色质改型，组蛋白乙酰化，染色质变得疏松化及DNA去甲基化以便被酶和调节蛋白作用，基因的表达受顺式作用元件包括启动子及应答元件，转座元件，增强子，抑制子的调控，同时受反式作用因子包括基本转录因子，上游转录因子和转录调节因子等的调控。 转录后调控 转录后调控包括hnRNA的选择性加工运输和RNA编辑 在真核生物中，蛋白质基因的转录产物统称为hn RNA，必须经过加工才能成为成熟的mRNA分子。加工过程包括三个方面：加帽、加尾和去掉内含子。同一初级转录产物在不同细胞中可以用不同方式剪接加工，形成不同的成熟mRNA分子，使翻译成的蛋白质都可能不同。转录后的RNA在编码区发生碱基插入，缺失或转换的现象。
翻译水平的调控 阻遏蛋白与mRNA结合，可以阻止蛋白质的翻译并使成熟的mRNA变为失活状态贮存起来。一些调控作用的micRNAh和siRNA 还可以与mRNA作用降解mRNA，阻止其翻译 此外，还可以控制mRNA的稳定性和有选择的进行翻译。 翻译后调控 直接来自核糖体的线状多肽链是没有功能的，必须经过加工才具有活性。在蛋白质翻译后的加工过程中，还有一系列的调控机制。 1．蛋白质折叠 线性多肽链必须折叠成一定的空间结构，才具有生物学功能。在细胞中，蛋白质的折叠必须有分子伴侣的作用下才能完成折叠。 2．蛋白酶切割 末端切割 有些膜蛋白、分泌蛋白，在氨基端具有一段疏水性强的氨基酸序列，称为信号肽，用于前体蛋白质在细胞中的定位。信号肽必须切除多肽链才具有功能。 多聚蛋白质的切割 有些新合成的多肽链含有几个蛋白质分子的序列，切割以后产生具有不同功能的蛋白质分子。
真核生物基因表达调控
第十章作业 1. 简述真核生物基因表达调控的7个层次。 ①染色体和染色质水平上的结构变化与基因活化 ②转录水平上的调控，包括基因的开与关，转录效率的高与低 ③RNA加工水平的调控，包括对出事转录产物的特异性剪接、修饰、编辑等。 ④转录后加工产物在从细胞核向细胞质转运过程中所受到的调控 ⑤在翻译水平上的控制，即对哪一种mRNA结合核糖体进行翻译的选择以及蛋白质成量的控制 ⑥对蛋白质合成后选择性地被激活的控制，蛋白质和酶分子水平上的剪接等的控制 ⑦对mRNA选择性降解的调控 2. 真核基因表达调控与原核生物相比有何异同？ 相同点：①与原核基因的调控一样，真核基因表达调控也有转录水平调控和转录后水平的调控，并且也以转录水平调控为最重要； ②在真核结构基因的上游和下游(甚至内部)也存在着许多特异的调控成分，并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否调控基因的转录。 不同点：①原核细胞的染色质是裸露的DNA，而真核细胞染色质则是由DNA与组蛋白紧密结合形成的核小体。 ②在原核基因转录的调控中，既有激活物参与的正调控，也有阻遏物参与的负调控，二者同等重要。 ③原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的，即在转录尚未完成之前翻译便已开始。 ④真核生物大都为多细胞生物，在个体发育过程中发生细胞分化后，不同细胞的功能不同，基因表达的情况也就不一样，某些基因仅特异地在某种细胞中表达，称为细胞特异性或组织特异性表达，因而具有调控这种特异性表达的机制。 3. DNA 甲基化对基因表达的调控机制。 甲基化抑制基因转录的机制：DNA甲基化会导致某些区域DNA构象改变，包括甲基化后染色质对于核酸酶或限制性内切酶的敏感度下降，更容易与组蛋白H1相结合，DNaseⅠ超敏感位点丢失，使染色质高度螺旋化, 凝缩成团, 直接影响了转录因子与启动区DNA的结合效率的结合活性，不能启始基因转录。DNA的甲基化不利于模板与RNA聚合酶的结合，降低了转录活性。 4. 转录因子结合DNA的结构基序（结构域）有哪几类？ ①螺旋-转折-螺旋 ②锌指结构 ③碱性-亮氨酸拉链 ④碱性-螺旋-环-螺旋 5. 真核基因转调控中有几种方式能够置换核小体？ ①占先模式：可以解释转录时染色质结构的变化。该模型认为基因能否转录取决于特定位置上组蛋白和转录因子之间的不可逆竞争性结合。 ②动态模式该模型认为转录因子与组蛋白处于动态竞争之中，基因转录前染色质必须经历结构上的改变，即转换核小体中的全部或部分成分并重新组装，这个耗能的基因活化过程称为染色质重构 6. 简述真核生物转录水平调控过程。 真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用来完成的，主要是反式作用因子结合顺式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程：①转录起始复合物的形成：真核生物RNA聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA形成的
13 生物化学习题与解析--基因表达调控
基因表达调控 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 ．下列那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 IR E 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凋控网络 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 po l Ⅱ 与 DNA 结合 B ．提高转录的频率
原核生物的基因调控
原核生物的基因调控 每个物种都有一套完整的遗传信息。遗传信息存在于DNA分子中，每个细胞都有相同的DNA，也确实是讲，每个细胞中都带有完整的遗传信息。在正常情形下，一个个体的各类细胞差不多上按照一定的规律和一定的时空顺序，关闭一些基因，开启另一些基因，并持续地进行严格的调控，以保证个体的发育得以顺利进行。 基因表达(gene expression)确实是指某一基因指导下的蛋白质合成,蛋白质是基因表达的产物,在生活中并非所有基因都一齐表达,而是有些基因进行表达,形成其基因表达的特异产物,以构成细胞结构或代谢所需要的蛋白质或酶类。然而,有许多基因却被关闭,不进行表达,而要在适当的时候才进行表达。基因作用的调控机理相当复杂，至今仍知之不多。但那个领域是当前遗传学研究的热点，随着功能基因组学的飞速进展，研究的进展相当地快。因此，研究成果多集中在原核生物，对高等生物基因表达的调控机制还了解不多。 尽管一种基因编码一种蛋白质,然而不同蛋白质在细胞中的相对数量差不专门大,随着它们的功能而不同,例如,在E.coli细胞中,从总蛋白的不足0.01%--2%,各种蛋白质变化不定。细胞要使其蛋白质合成达到这种差异,能够有两条途径： 第一条途径是细胞操纵从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度,这是一种最经济的方法,能够免去白费从mRNA合成蛋白质的各种元件和材料。这大致是生物在长期进化过程中自然选择的结果。这种操纵通常称之为转录水平(transcriptional level)的调控。大多数基因表达都属于转录水平的调控。 第二条途径是在mRNA合成后,操纵从mRNA翻译成多肽链的速度,包含一些分子装置咨询题,如与核糖体的结合速度等。这种蛋白质合成或基因表达的操纵称为翻译水平(translational level)的调控。这种调控是较少的。 一、转录水平的调控
原核生物基因表达调控概述
原核生物基因表达调控概述 基因表达调控是生物体内基因表达调节控制机制，使细胞中基因表达的过程在时间，空间上处于有序状态，并对环境条件的变化做出适当的反应复杂过程。 1.基因表达调控意义 在生命活动中并不是所有的基因都同时表达，代谢过程中所需各种酶和蛋白质基因以及构成细胞化学成分的各种编码基因，正常情况下是经常表达的，而与生物发育过程有关的基因则需在特定的时空才表达，还有许多基因被暂时的或永久的关闭而不来表达。 2.原核基因表达调控特点 原核生物基因表达调控存在于转录和翻译的起始、延伸和终止的每一步骤中。这种调控多以操纵子为单位进行，将功能相关的基因组织在一起，同时开启或关闭基因表达即经济又有效，保证其生命活动的需要。调控主要发生在转录水平，有正、负调控两种机制在转录水平上对基因表达的调控决定于DNA的结构，RNA 聚合酶的功能、蛋白质因子及其他小分子配基的相互作用。细菌的转录和翻译过程几乎在同一时间内相互偶联。 细胞要控制各种蛋白质在不同时期的表达水平，有两条途径：（1）细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度，这是一条经济的途径，可减少从mRNA合成蛋白质的小分子物质消耗，这是生物长期进化过程中自然选择的结果，这种控制称为转录水平调控。（2）在mRNA合成后，控制从mRNA翻译肽链速度，包括一些与翻译有关的酶及其复合体分子缔合的装配速度等过程。这种蛋白质合成及其基因表达的控制称为翻译水平的调控。 二.原核生物表达调控的概念 （1）细菌细胞对营养的适应
细菌必须能够广泛适应变化的环境条件。这些条件包括营养、水分、溶液浓度、温度，pH等。而这些条件须通过细胞内的各种生化反应途径，为细胞生长 的繁荣提供能量和构建细胞组分所需的小分子化合物。 （2）顺式作用元件和反式作用元件 基因活性的调节主要通过反式作用因子与顺式作用元件的相互作用而实现。反式作用因子的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列在同一个DNA分子上。RNA聚合酶是典型的反式作用因子。 顺式作用元件是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其 自身同处于一个DNA分子上的基因；这种基因DNA序列通常不编码蛋白质， 多位于基因旁侧或内含子中。位于转录单位开始和结束位置上启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。 （3）结构基因和调节基因 结构基因是编码蛋白或RNA基因。细菌的结构基因一般成簇排列，多个结 构基因受单一启动子共同控制，使整套基因或者都不表达。结构基因编码大量功能各异的蛋白质，其中有组成细胞核组织器官基本成分的结构蛋白，有催化活性的酶和各种调节蛋白等。调节基因是编码合成那些参与基因表达调控的RNA和蛋白质的特异性DNA序列。调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点 结合控制转录是调控关键。 （4）操纵基因和阻遏蛋白 操纵基因是操纵子中的控制基因，在操纵子上一般与启动子相邻，通常处于开放状态，使RNA聚合酶能够通过并作用于启动子启动转录，阻遏蛋白是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白，它本身或与辅阻遏蛋白物一起合成于操纵基因，阻遏蛋白操纵因子结构基因的转变，阻遏蛋白可被诱导物变构失活，从而导致不可阻遏或去阻遏。
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较 1.相同点：转录起始是基因表达调控的关键环节 ①结构基因均有调控序列； ②表达过程都具有复杂性，表现为多环节； ③表达的时空性，表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性； 2.不同点: ①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。 ②原核基因表达调控主要为负调控，真核主要为正调控。 ③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性，真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子，依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。 ④原核基因表达调控主要采用操纵子模型，转录出多顺反子RNA，实现协调调节；真核基因转录产物为单顺反子RNA，功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。 ⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平，其次是翻译水平。原核生物基因以操纵子的形式存在。转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。 真核生物基因表达的调控环节较多： 在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。 在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TA TA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。 在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。 在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。 真核基因调控中最重要的环节是基因转录，真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。 真核生物和原核生物复制的不同点： ①真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 ②原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 ③真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原
转录的调节控制
（四）转录的调节控制 转录的调节是基因表达调节的重要环节，包括时序调节和适应调解。遗传信息的表达可按一定时间程序发生变化，而且随着细胞内外环境条件的改变而加以调整。 原核生物的操纵子：它既是表达单位，也是协同调节的单位。 操纵子是细菌基因表达和调控的单位，它包括结构基因、调节基因和由调节基因产物所识别的控制序列。 操纵子模型，见P561。 由于经济原则，细菌通常并不合成那些在代谢上无用的酶，因此一些分解代谢的酶类只在有关的底物或底物类似物存在时才被诱导合成。如E. coli利用外界乳糖时会需要三种有关的酶，一般情况下极少产生，只有当乳糖存在时，按乳糖操纵子模型这三种利用乳糖所必需的酶才大量产生。 一些合成代谢的酶类在产物或产物类似物足够量存在时，其合成则被阻遏。 P562 图39-21 说明酶诱导和阻遏的操纵子模型。 酶的诱导和阻遏是在调节基因产物—阻遏蛋白的作用下，通过操纵基因控制结构基因或基因组的转录而发生的。 A.酶的诱导：阻遏蛋白结合在操纵基因上，结构基因不表达；但当诱导物与阻遏蛋 白结合使阻遏蛋白不能结合在操纵基因上，结构基因可以表达。 B.酶的阻遏：阻遏蛋白不能与操纵基因结合，结构基因可表达；当代谢产物与阻遏 蛋白结合使阻遏蛋白能够结合在操纵基因上，结构基因不表达。 P563 图39-22 为E. coli中乳糖操纵子模型。 调节有正调节和负调节，原核生物以负调节为主。 阻遏蛋白的作用属于负调节，阻遏蛋白称为负调节因子。 正调节：调节蛋白（激活子）与DNA结合时，使转录发生。 真核生物的调节更为复杂，基因不组成操纵子，以正调节为主，并可在染色质结构水平上进行调节。 (五) RNA生物合成抑制剂 （1）碱基类似物：可作为核苷酸代谢拮抗物而抑制核酸前体的合成，直接抑制核苷酸生物合成有关的酶，或通过掺入到核酸分子中形成异常的DNA或RNA影响核 酸的功能并导致突变： 如6-巯基嘌呤，6-巯基鸟嘌呤，5-氟尿嘧啶等，结构式见P469。 （2）DNA模板功能抑制物：通过与DNA结合，使DNA失去模板功能从而抑制其复制和转录： 如临床上应用的氮芥类似物。（结构见P470）。 环磷酰胺：体外无活性，进入肿瘤细胞后受磷酰胺酶作用水解成活性氮芥，可治疗多种癌症。 苯丁酸氮芥：因含有酸性基团不易进入正常细胞，而癌细胞酵解作用旺盛，大量积累乳酸，pH较低，故容易进入癌细胞。 10-2 RNA的转录后加工 细胞中由RNA聚合酶合成的原初转录物往往需经过一系列变化，包括链的裂解，5‘端与3‘端的切除和特殊结构的形成，核苷的修饰和糖苷键的改变以及拼接和编辑，才能转变为成熟的RNA分子，此过程为转录后加工或称RNA的成熟。 （一）原核生物中RNA的加工 mRNA一般不进行转录后加工，一经转录通常立即进行翻译。
(生物科技行业类)原核生物的基因调控
第七节原核生物的基因调控 每个物种都有一套完整的遗传信息。遗传信息存在于DNA分子中，每个细胞都有相同的DNA，也就是说，每个细胞中都带有完整的遗传信息。在正常情况下，一个个体的各类细胞都是按照一定的规律和一定的时空顺序，关闭一些基因，开启另一些基因，并不断地进行严格的调控，以保证个体的发育得以顺利进行。 基因表达(gene expression)就是指某一基因指导下的蛋白质合成,蛋白质是基因表达的产物,在生活中并非所有基因都一齐表达,而是有些基因进行表达,形成其基因表达的特异产物,以构成细胞结构或代谢所需要的蛋白质或酶类。但是,有许多基因却被关闭,不进行表达,而要在适当的时候才进行表达。基因作用的调控机理相当复杂，至今仍知之不多。但这个领域是当前遗传学研究的热点，随着功能基因组学的飞速发展，研究的进展相当地快。当然，研究成果多集中在原核生物，对高等生物基因表达的调控机制还了解不多。 虽然一种基因编码一种蛋白质,但是不同蛋白质在细胞中的相对数量差别很大,随着它们的功能而不同,例如,在E.coli细胞中,从总蛋白的不足0.01%--2%,各种蛋白质变化不定。细胞要使其蛋白质合成达到这种差异,可以有两条途径： 第一条途径是细胞控制从其DNA模板上转录其特异的mRNA的速度,这是一种最经济的办法,可以免去浪费从mRNA合成蛋白质的各种元件和材料。这大概是生物在长期进化过程中自然选择的结果。这种控制通常称之为转录水平(transcriptional level)的调控。大多数基因表达都属于转录水平的调控。 第二条途径是在mRNA合成后,控制从mRNA翻译成多肽链的速度,包含一些分子装置问题,如与核糖体的结合速度等。这种蛋白质合成或基因表达的控制称为翻译水平(translational level)的调控。这种调控是较少的。 一、转录水平的调控 单细胞的原核生物对环境条件具有高度的适应性，可以迅速调节各种基因的表达水平，以适应不断变化的环境条件。原核生物主要是在转录水平上调控基因的表达。当需要这种产物时，就大量合成这种mRNA，当不需要这种产物时就抑制这种mRNA的转录，就是让相应的基因不表达。 通常所说的基因不表达，并不是说这个基因就完全不转录为mRNA，而是转录的水平很低，维持在一个基础水平（本底水平）。 1.正调控（positive regulation）和负调控（negative regulation）：诱导物与蛋白质结合形成激活子复合物，激活子复合物与基因启动子DNA序列结合，激活基因启动转录，称为正调控。阻遏蛋白分子与基因启动子DNA序列结合，阻碍RNA聚合酶的工作，使基因处于关闭状态，称为负调控。 调节蛋白(regulatory protein)是一些特殊蛋白质,它们决定着何时诱导酶或阻遏酶可以合成。每种调节蛋白影响一种或多种特殊基因的表达。它们有两种基本类型:即正调节蛋白(positive regulator)及负调节蛋白(negative regulator)。这两种调节可以由调节它们的基因之相反效应加以区别。 负调节蛋白或称阻遏蛋白,会使其靶蛋白的合成受到抑制,即不表达,而不管是否需要。阻遏物并非永远能阻止mRNA的合成。否则,它们就将永远抑制其特异蛋白质的合成。许多阻遏物分子能以活性的及无活性的两种形式存在,这要看它们是否与其适当的诱导物或辅阻遏物(corepressor)结合而定,诱导物的结合可使阻遏物失活。例如,当与β-半乳糖苷如乳糖或异乳糖(allolactose,乳糖的代谢物,为天然诱导物)结合时,lac阻遏物即不能与其专一的操纵基因结合。因此,加β半乳糖苷于生长细胞中,以降低lac阻遏蛋白的分子浓度,可使β半乳糖苷酶得以合成。反之,辅阻遏物的结合则将无活性的阻遏物变为有活性的形式。这类突变种称为组
(完整版)基因的转录与翻译真题练习
基因的表达真题演练遗传信息的转录和翻译 命 题 剖 析 考 向 扫 描 1 以示意图等形式考查DNA的结构、特点、转录过程及与DNA分子复制的区别, 考查学生对DNA分子复制与转录过程的理解能力及对二者区别的分析能力。 选择题是常见题型 2 以选择题或非选择题等形式考查转录、翻译过程及其调控机制,考查学生的 识图能力及理解、推理分析等综合思维能力 3 以选择题的形式考查中心法则相关内容及基因对性状的控制,考查学生获取 信息、分析问题的能力 命 题 动 向 遗传信息的转录和翻译部分是高考的重点,内容侧重转录与翻译的具体过程、条 件、特点及碱基数目的计算等,题型多样化,选择题、非选择题均有。对中心法 则和基因与性状的关系的考查以选择题为主,可能会结合具体实例分析基因控 制性状的模式或遗传信息传递的过程 1.(2012年课标全国卷,1,6分)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白,组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同,但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的( ) A.tRNA种类不同 B mRNA碱基序列不同 C.核糖体成分不同 D.同一密码子所决定的氨基酸不同 2.(2012年安徽理综卷,5,6分)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在( ) A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链 B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链 C 原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译 D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译 3.(2011年海南卷)野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长,用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株,该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长。对这一实验结果的解释,不合理的是( ) A.野生型大肠杆菌可以合成氨基酸甲 B 野生型大肠杆菌代谢可能不需要氨基酸甲 C.该突变株可能无法产生氨基酸甲合成所需的酶 D.该突变株中合成氨基酸甲所需酶的功能可能丧失 4.(2011年海南卷)关于RNA的叙述,错误的是( ) A.少数RNA具有生物催化作用 B 真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的 C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸 5.(2011年安徽理综卷)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是( )
转录调控
分子机制研究套路（五） 转录调控 课题：转录因子A对B基因的转录调控 1．概念介绍： 转录水平的调控是真核生物基因表达调控中重要环节。真核细胞RNA 聚合酶自身对启动子并无特殊亲和力，单独不能进行转录，也就是说基因是无活性的。因此，转录需要众多的转录因子和辅助转录因子形成复杂的转录装置。在基因转录起始阶段，通用转录因子协助RNA 聚合酶与启动子结合，但其作用很弱，不能高效率地启动转录。只有在反式作用因子(基因特异性转录因子）的协助下，RNA 聚合酶Ⅱ和TFⅡ才能有效地形成转录起始复合物。反式作用因子（trans acting factor）在转录调节中具有特殊的重要性。它是能直接或间接地识别或结合在顺式作用元件8～12bp 核心序列上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质。这类DNA 结合蛋白有多种，能特异性识别这类蛋白的序列也有多种，正是不同的DNA 结合蛋白与不同的识别序列之间的空间结构上的相互作用，以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用构成了复杂的基因转录调控机制的基础。 在真核生物中转录因子的调控是最重要，也是研究得最多的。蛋白质相互作用在转录因子活性的调控方面具有重要的意义。细胞内的反式作用因子都是处于有活性和无活性两种状态，这两种状态是可以转换的。反式作用因子处于无活性状态时，与之相应的基因就不能表达；反式作用因子处于有活性状态、并与相应的顺式作用元件结合时，就可以促进RNA 聚合酶和通用转录因子与相应的启动子结合，形成转录起始复合物。所以，真核基因的表达调控主要是调节反式作用因子的活性，随后反式作用因子调控基因的转录起始。 转录因子被激活后，即可识别并结合上游启动子元件和增强子，对基因转录发挥调控作用。大部分转录因子在激活以后与顺式作用元件结合，但也可能有一些转录因子是先结合DNA，
基因的转录、转录后调控
基因的转录、转录后 加工及逆转录 转录 (transcription)是以DNA单链为模板，NTP为原料，在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。与DNA的复制相比，有很多相同或相似之处，亦有其特点，它们之间的异同可简要示于表13-1 转录的模板是单链DNA，与复制的模板有较多的不同特点，引出了下列相关概念。转录过程只以基因组DNA中编码RNA（mRNA、tRNA、rRNA及小RNA）的区段为模板。把DNA分子中能转录出RNA的区段，称为结构基因（structure gene）。结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成RNA，称为模板链(template strand)，也称作Watson（W）链(Watson strand)、负（-）链(minus strand)或反意义链(antisense strand)。与模板链相对应的互补链，其编码区的碱基序列与mRNA的密码序列相同（仅T、U互换），称为编码链(coding strand)，也称作Crick（C）链（Crick strand）、正（+）链(plus strand)，或有意义链(sense strand)。不同基因的模板链与编码链，在DNA分子上并不是固定在某一股链，这种现象称为不对称转录(asymmetric transcription)。模板链在相同双链的不同单股时，由于转录方向都从5’→3’，表观上转录方向相反，如图13-1。 与DNA复制类似，转录过程在原核生物和真核生物中所需的酶和相关因子有所不同，转录过程及转录后的加工修饰亦有差异。下面的讨论中将分别叙述。 参与转录的酶 转录酶（transcriptase）是依赖DNA的RNA聚合酶（DNA dependent RNA polymerase，DDRP），亦称为DNA指导的RNA聚合酶（DNA directed RNA polymerase），简称为RNA聚合酶（RNA pol）。它以DNA为模板催化RNA的合成。 原核生物和真核生物的转录酶，均能在模板链的转录起始部位，催化2个游离的
原核生物基因表达调控
第六章基因的调控1：原核生物基因表达调控 第一节概述 机体能在基因表达过程的任何阶段进行调控，如调控可在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段进行。转录的调控主要发生在起始阶段，这样可避免浪费能量合成不必要的转录产物。通常不在转录延伸阶段进行调控，但可在终止阶段进行调控，终止可以防止越过终止子而进行下一个基因的转录。RNA的初级转录产物本身是一个受调控的靶分子，转录物作为一个整体其有效性可以受到调控，例如，它的稳定性可以决定它是否保存下来用于翻译。此外，初级转录产物转变为成熟分子的加工能力可决定最后mRNA分子的组成和功能。在真核细胞中，还可对RNA从核到胞浆中的转运进行调控。但是在细菌中，mRNA只要一合成，就可用于翻译。翻译也像转录一样，在起始阶段和终止阶段进行调控。DNA转录的起始和RNA翻译的起始路线也很相似。 在原核生物和真核生物最常见的调控是转录过程的调控。因此本章先讨论转录调控，然后，再介绍翻译水平的调控。为了便于理解，在介绍具体的调控过程之前，先介绍一些基本概念。 1．顺式作用元件和反式作用因子 基因活性的调控主要通过反式作用因子(通常是蛋白质)与顺式作用元件(通常在 DNA上)相互作用而实现。基因是编码可扩散产物的DNA序列，基因所编码的产物可以是蛋白质(大多数基因都编码蛋白质)，也可以是RNA(tRNA和rRNA)。其最重要的特点是基因产物将从合成的场所扩散到其发挥作用的其他场所。游离基因产物扩散至其目标场所的过程称为反式作用trans-acting)。因此反式作用因子(trans-acting factor)的编码基因与其识别或结合的靶核苷酸序列不在同一个DNA分子上。 顺式作用(cis-acting)的概念用于任一不转变为任何其他形式的DNA序列，它只在原位发挥DNA 序列的作用，它仅影响与其在物理上相连的DNA。有时顺式调节序列最终发挥作用的分子不是DNA，而是RNA。因此，顺式作用元件(cis-acting element)是指对基因表达有调节活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处在一个DNA分子上的基因；同时，这种DNA序列通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中。 2．结构基因和调节基因 为了区分调控过程中的调控成分和其调控的基因，有时用结构基因和调节基因的概念。结构基因(structural gene)是编码蛋白质或RNA的任何基因。结构基因编码着大量功能各异的蛋白质，所编码的蛋白质有组成细胞和组织基本成分的结构蛋白、催化活性的酶和调节蛋白等。调节基因(regulatory gene)是参与其他基因表达调控的RNA和蛋白质的编码基因。 调节基因编码的调节物通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。调节物与DNA特定位点的相互作用能以正调控的方式(启动或增强基因表达活性)调节靶基因，也能以负调控的方式(关闭或降低基因表达活性)调节靶基因。DNA位点通常位于受调节基因的上游，但有时也有例外。3．启动子和终止子 位于转录单位开始和结束位置上的序列为启动子(promoter)和终止子(terminator)，两者都是典型的顺式作用位点。启动子位于基因转录起始点的上游，负责基因转录的起始。终止子能终止基因的转录。启动子和终止子是能受同一类反式作用因子识别的顺式作用元件，这一类反式作用因子就是RNA聚合酶。当然，两个位点也能各自结合一些特定的其他因子。
原核生物基因调控
转录水平（最经济） a.转录后水平 b.翻译水平以及翻译后水平 c.原核生物中，营养状况和环境因素对基因表达起着举足轻重的影响 i.真核生物中，激素水平和发育阶段是基因表达调控的最主要手段 ii.侧重点：DNA 结构，RNA 聚合酶的结合功能、蛋白因子以及其他小分子效应物 iii.综述 d.负转录调控系统：阻遏蛋白；根据其效应，分为负控诱导系统；负控阻遏系统 i.正转录调控系统：激活蛋白；根据其效应，分为正控诱导系统；正控阻遏系统 ii.可诱导调节：指某些记忆在特殊的代谢物作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态， 即在某些物质的诱导下使基因活化 iii.可阻遏调节：这类基因平时都是开启的，由于一些特殊代谢物的积累而将其关闭，阻遏 基因表达 iv.分类 e.基因表达的调控 1.J ac ob 和M o nod 通过实验分析提出：Z,Y,A 基因产物由同一条多顺反子mRNA 分子所编码， 该mRNA 分子的启动区（P ）位于阻遏基因（I ）与操作区（O ）之间，不能单独起始半乳 糖苷酶和透过酶基因的高效表达。操纵区是DNA 上的一小段序列，是阻遏物的结合位 点，当阻遏物与操纵区相结合时，lac mRNA 的转录起始受到抑制，诱导物通过与阻遏物 的结合位点，改变其三维构象，使之不能与操作区相结合，诱发lac mRNA 的合成。 i.操纵子学说： a.诱导物需要穿过细胞膜才能与阻遏物结合，而转运过程需要转运酶，转运酶的合成需要 诱导物 i.真正的诱导物是异构乳糖，后者是在β-半乳糖苷酶的催化下由乳糖形成的 ii.解释：转运酶和β-半乳糖苷酶仍有本底水平的表达；阻遏物的结合也并非紧密，偶尔会 掉下来，使得转录可以进行，表达量足以使诱导过程得以启动 iii.阻遏物mRNA 是由弱启动子控制下永久合成得，如果是强启动子，则细胞内不能产生足够 得诱导物来克服阻遏状态，从而不可诱导 iv.两个矛盾 b.指在葡萄糖存在得情况下，即使在细菌培养基中加入乳糖，半乳糖等诱导物，与其相对 应得操纵子也不会启动，也称降解物阻抑 i.调控原理：葡萄糖是细菌最方便利用的能源，当有葡萄糖存在时，细菌无需开启一些不 常用的基因去利用这些稀有糖类。葡萄糖的存在会直接或间接抑制细胞内腺苷酸环化酶 ii.葡萄糖效应： c.乳糖操纵子 2.原核基因表达调控 2019年6月21日9:54
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
1.相同点：转录起始是基因表达调控的关键环节 ①结构基因均有调控序列； ②表达过程都具有复杂性，表现为多环节； ③表达的时空性，表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性； 2.不同点: ①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。 ②原核基因表达调控主要为负调控，真核主要为正调控。 ③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性，真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子，依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。 ④原核基因表达调控主要采用操纵子模型，转录出多顺反子RNA，实现协调调节；真核基因转录产物为单顺反子RNA，功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。 ⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平，其次是翻译水平。原核生物基因以操纵子的形式存在。转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。 真核生物基因表达的调控环节较多： 在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。 在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。 在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。 在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。 真核基因调控中最重要的环节是基因转录，真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。 真核生物和原核生物复制的不同点： ①真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行，而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成 ②原核生物DNA的复制是单起点的，而真核生物染色体的复制则为多起点的。真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的，而是以半连续的方式，由一个复制起点控制一个复制子的合成，最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。 ③真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。