第十三章基因表达的调控
Regulation of gene expression
一、授课章节及主要内容：第十三章基因表达的调控
二、授课对象：临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制）
三、授课学时
本章共３学时，第一学时讲述基因表达调控的基本概念、原理，第二学时讲述原核生物转录调节，第三学时讲述真核生物转录调节、小结。
四、教学目的与要求
通过本章学习应该掌握基因表达调控的基本原理、原核生物转录调控模式、真核生物基因表达特点，了解基因表达的时空性及表达方式，原核生物与真核生物基因表达调控异同点。
五、重点与难点
重点：掌握基因表达、顺式作用元件、反式作用因子的概念。掌握原核生物操纵子模型调节机制，重点掌握乳糖操纵子。掌握真核生物转录水平的调节、顺式作用元件的分类、反式作用因子的分类、掌握RNA pol II转录起始、终止的调节。
难点：真核RNA pol II转录起始、终止的调节。
六、教学方法及授课大致安排
启发式教学，复习、提问、讲解、小结相结合。首先复习中心法则，然后提问：遗传信息的传递如何控制，有什么规律？重点讲述基因表达调控的原理、原核生物的转录调控模式，最后进行小结，并出几个思考题。
七、主要外文专业词汇
基因组（genome）时间特异性（temporal specificity）
基因表达（gene expression）阶段特异性（stage specificity）
管家基因（housekeeping gene）组成性基因表达（constitutive gene expression）
诱导（induction）阻遏（repression）
协调调节（coordinate regulation）操纵子（operon）
编码序列（coding sequence）启动序列（promoter）
操纵序列（operator）顺式作用元件（cis-acting element）
阻遏蛋白（repressors）反式作用因子（trans-acting fctors）
分解（代谢）物基因激活蛋白（catabolite gene activation protein，CAP）
热休克反应（heat shock response）衰减（attenuation）
反义控制（antisense control）人类基因组计划（human genome project, HGP）单顺反子（monocistron）增强子（enhancer）
沉默子（silencer）酸性激活域（acidic activation domain）DNA结合域（DNA binding domain）转录激活域（activation domain）碱性亮氨酸拉链（basic leucine zipper, bZIP）
碱性螺旋─环─螺旋（basic helix-loop-helix, bHLH
锌指（zinc finger）脯氨酸富含域（proline-rich domain）
RNA干扰（RNA interference，RNAi）
RNA诱导的沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC）
八、思考题
1．名词解释：阻遏、诱导、启动子、操纵子、反式作用因子、顺式作用元件2．基因转录调节的基本原理。
3. 简述乳糖操纵子基因表达的正、负调控。
4. 转录调节因子的分类。
5. 转录调节因子的结构特征有哪些？
6. 真核RNA pol II转录终止的调节。
7. 真核生物翻译后的调节
九、教材与教具：人民卫生出版社《生物化学》第六版
十、授课提纲(或基本内容)
第13章基因的表达调控
Regulation of gene exprssion
主要内容：
20世纪50年代末，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构学说和“中心法则”，并用分子结构特征解释了生命现象的基本问题：DNA采取半保留的方式进行复制，基因信息经过转录、翻译产生有功能的蛋白质。中心法则虽然阐明了DNA与蛋白质合成的关系，揭示了基因型与表型、遗传与代谢的关系，使人们从分子水平上了解到遗传对代谢的控制；了解到一切生理、病理现象都是直接或间接地受到遗传基因的控制。但它仅仅是揭开了生命现象的一部分本质而不是全部。
60年代，Monod和Jacob提出了操纵子学说，扩大了基因的概念，人们开始认识除了有能编码蛋白质一级结构的这么一类基因外，还有具备其他功能的基因，从而开辟了基因表达调控研究的新领域。近年来，生命科学研究揭示：一切生命现象从生物的遗传和变异到生物体的生长、发育、繁殖、分化以及包括癌变在内的许多疾病发生，都与基因表达调控有关。由此形成了众多的热点探索课题。
本章主要讲述一些基本概念和基本原理和认识比较清楚的原核生物转录调控模式——操纵子模式，简单介绍真核生物转录调控特点。
第一节基因表达调控基本概念与原理
Basic Concepts and Principle of
Regulation of gene exprssion
一、基因表达的概念
（一）基因（GENE）
从遗传学角度讲，基因（gene）就是遗传的基本单位或单元，含有编码一种RNA，大多数情况是编码一种多肽的信息单位；
从分子生物学角度看，基因是负载特定遗传信息的DNA片段，其结构包括由DNA编码序列、非编码调节序列和内含子组成的DNA区域。
cDNA (complementory DNA) 是人为地由mRNA通过反转录而得（自然界RNA病毒感染宿主也可进行此种方式的DNA合成），即与mRNA互补的DNA，人们习惯地也将其称为“基因”，它不含基因转录的调控序列，但含翻译调控及多肽链的编码序列。
（二）基因组（genome）
基因组（genome）是指来自一个遗传体系的一整套遗传信息。对所有原核细胞（如细菌）和噬菌体而言，它们的基因组就是单个的环状染色体所含的全部基因；对真核生物而言，基因组就是指一个生物体的染色体所包含的全部DNA，通常又称为染色体基因组或核基因组。
真核细胞还有线粒体或叶绿体基因组。
（三）基因表达（gene expression）：
包括基因的转录和翻译两个过程。在某一特定时期，基因组中只有一部分基因处于开放状态，有些基因只在某些条件下才表达，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型，以适应环境、生长发育的需要，因此基因表达是受调控的。
rRNA、tRNA编码基因转录产生RNA的过程也属于基因表达。
二、基因表达的特异性
无论是高等生物还是低等生物，基因表达都是有规律的，即表现为基因表达的时间特异性和空间特异性。
（一）时间特异性（temporal specificity）：指的是根据功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生。如高等生物从一个受精卵开始发育到组织、器官形成，每一个阶段均有相应的基因开放、关闭，表现为与分化、发育相一致的时间特异性。
（二）空间特异性（spatial specificity）：在多细胞生物的个体某一发育生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达的量不同，在同一生长阶段，不同基因表达产物在不同组织器官的分布也不同，这种在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，就是基因表达的空间特异性，这种特异性实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此又称为细胞或组织特异性。
三、基因表达的方式
由于生物遗传背景、生活环境不同，不同的基因功能也不同对各种刺激的反应性也不相同，因此基因表达的方式或调节类型有很大差异。
（一）基本表达
１．管家基因（housekeeping gene）：某些基因在一个生物个体几乎所有细胞中持续表达，称之为管家基因。如编码催化三羧酸循环反应的酶的基因、细胞骨架蛋白b-actin基因等。
２．组成性表达（constitutive gene expression）：管家基因的表达无论高低较少受环境因素影响而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达或变化很小。区别于其他基因，这类基因表达被视为组成性表达。
（二）诱导（induction）和阻遏(repression)表达:
1.与管家基因相反，一些基因极易受环境变化影响。在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因称为可诱导基因。可诱导基因在特定环境中表达增强的过程，称为诱导。
2.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降低的过程称为阻遏。诱导和阻遏表达是生物适应环境的基本途径，在生物界普遍存在。
3.在生物体内，一个代谢途径由一系列反应组成，需要多种酶或多种蛋白质参与，为了确保代谢有条不紊的进行，功能上相关的一组基因，无论其为何种表达方式，均需协调一致、共同表达，即为协调表达（coordinate expression）。
四、基因表达调控的生物学意义
（一）适应环境、维持生长和增殖
（二）维持个体发育与分化
第二节基因表达调控的基本原理
Basic Principle of
Regulation of gene exprssion
一、基因表达调控的多层次和复杂性
基因表达调控的多层次主要指：
基因水平的激活，包括基因组DNA的部分扩增（amplification）、DNA重排(rearangement)、以及DNA甲基化(methylation)等均可在DNA水平上影响基因表达。转录水平的调节，包括转录起始、转录后加工、mRNA的稳定性等方面的调节。
翻译水平的调节、包括翻译及翻译后加工修饰、蛋白质降解等。
但转录水平，尤其是转录起始水平的调节，是基因表达的基本控制点。
二、基因转录激活调节的基本要素
（一）特异的DNA序列：指具有调控功能的DNA序列。
如原核生物，操纵子调控模式是主要调控模式。所谓操纵子（operon），是由２个以上的编码序列与启动序列（promoter）、操纵序列（operator）以及其它调节序列在基因组中成簇串联组成的原核转录单位（见图13－1）。其中启动序列、操纵序列就是具有调控功能的特异的DNA序列。其中启动序列是与RNA酶结合并启动转录的特异DNA序列，一般位于转录起始点上游的-10bp、-35bp区，各种原核生物都具有的相似的一些共有序列（consensus sequence），五种Ｅ.coli的共有序列，-35区的-TTGACA-，-10bp区的pribnow box，-TA TAAT-。这些共有序列的任何一个碱基突变都会影响RNA聚合酶与启动序列的结合及转录起始，决定启动序列的转录活性大小。操纵序列是原核生物阻遏蛋白的结合位点，阻碍RNA聚合酶与启动序列的结合或RNA聚合酶前移，介导负性调控。还有一些DNA序列，可结合激活蛋白，增强RNA聚合酶的活性，介导正性调控。
图13－1 操纵子
真核生物的基因转录激活调节的DNA序列比较复杂。这些调节序列被称为顺式作用元件（cis-acting element），即能够影响自身基因表达活性的DNA序列，序列Ａ、Ｂ代表两段特异的DNA序列，Ｂ不管在转录起始点的上游还是下游均可通过某种机制影响Ａ（见图13－2）。Ａ、Ｂ即顺式作用元件，可调节基因转录活性。与原核生物一样，不同的真核基因顺式作用元件也会发现一些共有序列，如TA TA box、CCAAT box，是真核生物RNA聚合酶或特异转录因子的结合位点。根据功能性质不同，还可分为启动子、增强子、沉默子（后面将详述）。
图13－2 顺式作用元件
（二）调节蛋白：是指能直接或间接作用于特异DNA序列的蛋白质因子。
原核生物分为三类：特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白。
特异因子：决定RNA聚合酶对一个或一套启动序列的特异性识别和结合能力。
阻遏蛋白（repressor）：可结合操纵序列，阻遏基因转录。
激活蛋白（activator）：可结合启动序列邻近的DNA序列，促进RNA聚合酶与启动序列结合，增强RNA聚合酶活性，如CAP（catabolite gene activator protein）。
真核生物的调节蛋白又称为转录因子（transcription factor），由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用反式激活另一基因的转录，故也称为反式作用因子（trans-acting factor）。当然也有一些基因产物可特异识别结合自身基因的调控序列，调节自身基因的表达，这种作用属于顺式作用，这类调节蛋白称为顺式作用蛋白。反式与顺式作用蛋白的作用机制如图13-3所示：Ａ基因的表达产物蛋白Ａ，可结合Ｂ基因的调控序列，此为反式调节；Ｂ基因的产物蛋白Ｂ可结合Ｂ基因的调控序列，此为顺式调节。
图13－3 反式与顺式作用蛋白
（三）DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用
DNA-蛋白质相互作用（DNA-protein interaction）指反式作用因子与顺式作用元件之间的特异结合及识别，形成DNA-蛋白质复合物。
蛋白质－蛋白质相互作用，大多数调节蛋白单体形式不能结合DNA序列，也有一些调节因子不能直接结合DNA序列，故需要通过蛋白质－蛋白质相互作用，才能调节基因转录。最常见的作用形式是二聚化（dimerization）：即两分子单体通过一定结构域结合成二聚体（dimer）,分为同源二聚体（homodimer）和异源二聚体（heterodimer）。蛋白质－蛋白质相互作用结果有些增强与DNA结合能力，有些丧失DNA结合能力，有些不能直接结合DNA 的蛋白质可通过相互作用间接结合DNA调节基因转录。
（四）RNA聚合酶：特异的DNA序列和调节蛋白的调节作用最终都是通过影响RNA聚合酶的活性而实现的。启动子/启动序列是由转录起始点、RNA聚合酶结合位点及控制转录的调节组件组成，影响RNA聚合酶的亲和力，从而影响转录启动的频率。
诱导和阻遏表达基因的表达是受环境变化影响的。一些特异调节蛋白在在适当环境信号刺激下表达，然后通过DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用影响RNA聚合酶的活性，使基础转录频率发生改变，表现出表达水平变化。
第三节原核基因表达调节
Reglulation of gene exprssion in Prokaryota
一、原核基因转录调节特点
原核生物是单细胞生物，基因组由一条环状双链DNA组成，无核小体结构，无核膜，故DNA转录和mRNA翻译在同一时间和空间上进行（转录和翻译偶联）。原核生物与周围环境的关系非常密切，因本身无足够的能源储备，在长期的进化过程中演变出来了高度适应性和高度的应变能力。原核生物必须不断地调节各种不同基因的表达，以适应周围环境、营养条件的变化和对付不利的理化因素。在反应中，细菌可迅速合成自身需要的酶、核苷酸和其他生物大分子，而同时又能迅速地停止合成和降解那些不再需要的成分，使细菌的主要功能——生长、繁殖达到最优化。
原核生物基因表达也受多级调控转录的起始、转录终止、翻译调控及mRNA与蛋白质的稳定性等，但调控的关键机制主要发生在转录起始。
（一）σ因子决定RNA聚合酶识别的特异性
转录的第一步是RNA聚合酶与启动子结合。原核生物只有一种RNA聚合酶即：α2ββ′σ，催化三种RNA合成。核心酶α2ββ′具有催化活性，σ亚基识别DNA分子上RNA合成的起始信号。不同的σ因子可以竞争结合RNA核心酶。环境变化可诱导产生特定的σ因子，从而开启特定的基因。例如：大肠杆菌在一般环境中发生作用的是σ70，环境中温度改变可诱导产生σ32，σ32能识别热应激蛋白启动子，导致热应激蛋白的合成，产生热应激反应；大肠杆菌处于氮饥饿，即环境中氮缺乏时，能产生σ54，σ54能识别使有机氮化合物再循环的基因启动子，合成相应的酶，可使细菌在氮饥饿状况下存活。在枯草杆菌中有σ28和σ29，σ28与鞭毛生长有关，σ29与芽孢形成有关。
（二）操纵子模型的普遍性
原核生物转录调控的基本单元是操纵子。所谓操纵子（operon），是指数个功能相关的结构基因串联在一起，受上游的调控元件控制，形成一个转录单位，这种结构称操纵子。一个操纵子只含有一个启动序列，但转录的产物为一条mRNA分子，带有编码几种蛋白质的信息，可作为合成几种蛋白质的模板。原核基因的协调表达就是通过调控单个启动基因的活性来完成的。
（三）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性
阻遏蛋白与操纵序列的结合或解聚，会发生特异基因的阻遏或去阻遏。
二、原核生物转录其始调节
（一）乳糖操纵子的结构：三个结构基因Z、Y、A分别产生β-半乳糖苷酶（分解乳糖成为半乳糖和葡萄糖）、透过酶（使外界乳糖等透过大肠杆菌细胞壁进入细胞内）、乙酰转移酶（能将已酰CoA上的乙酰基转到半乳糖上，形成乙酰半乳糖）；调控元件：启动子（P，有RNA聚合酶结合位点和cAMP-CAP结合位点）和操纵基因（operator，O），为阻遏蛋白（repressor）结合位点（见图13－4）
图13－4 Lac操纵子与阻遏蛋白的负性调节
（二）乳糖操纵子的调节机制
1.阻遏蛋白的负性调节
在没有乳糖的条件下，阻遏蛋白能与操纵基因结合, 由于P和O位点有一定的重叠序列，O被阻遏蛋白占据后,抑制RNA聚合酶与启动子结合,阻扰RNA聚合酶的转录活动，从而抑制结构基因Z、Y、A的转录。在有乳糖存在时，阻遏蛋白与乳糖结合，使阻遏蛋白的构象发生改变，以致不能与操纵基因结合而失去了阻遏作用，于是RNA聚合酶便能结合于P上，从而引起结构基因转录。乳糖为诱导剂，在体外试验中常用的诱导剂是异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）。在这个调节系统中，阻遏蛋白是主要的作用因子，而诱导物可以影响阻遏蛋白的活性；只有阻遏蛋白被诱导失活，结构基因才得以表达，这是一种负调控的方式（见图13－4）。
2. CAP的正性调控：
图13－5 CAP、阻遏蛋白、cAMP和诱导剂对Lac操纵子的调节
CAP蛋白有两个位点：DNA结合位点、cAMP结合位点。当没有葡萄糖、cAMP浓度高时，CAP结合cAMP，进而暴露DNA结合位点，与启动序列附近的CAP位点结合，促进转录；反之，有葡萄糖、cAMP浓度低时，CAP不能结合cAMP，不能与启动序列附近的CAP位点结合，抑制转录（见图13－5）。
3. 协调调节
当低葡萄糖高cAMP、无半乳糖时，因缺乏诱导剂，阻遏蛋白封闭转录，CAP即使与DNA结合，对该系统也不能发挥作用；当低葡萄糖高cAMP、有半乳糖时，阻遏蛋白变构，
取消封闭转录作用，同时CAP与DNA结合，促进转录，产生利用半乳糖的酶；当高葡萄糖低cAMP时、不管有无半乳糖，因CAP不能与DNA结合，对该系统也不能发挥作用，故转录停止，利用或优先利用葡萄糖（见图13－5）。
三、原核生物转录终止调节
大肠杆菌中存在两种主要转录终止机制。一种只需RNA聚合酶而不需其它蛋白质成分，称为不依赖Rho因子的转录终止；另一种除RNA聚合酶外还需转录终止因子Rho因子，称为依赖Rho因子的转录终止。不依赖Rho因子的终止子序列在结构上有两个显著特征：（1）两段富含GC的反向重复序列，中间间隔若干核苷酸；（2）下游含一系列T序列。这种特殊结构使转录生成的RNA分子形成发夹结构及下游的多个U序列，从而使转录终止。
转录终止也可在距转录起始点较近的位置（约几百bp）发生，阻止下游基因的转录。这种过早终止受一定机制控制。在大肠杆菌存在两种终止调节方式，一种为衰减（attenuation），另一种为抗终止。前者导致RNA链的过早终止，后者则阻止前者的发生，使下游基因得以表达。
四、原核生物翻译水平调节
翻译一般在起始和终止阶段受到调节，尤其是起始阶段。翻译起始的调节主要靠调节分子，调节分子可直接或间接决定翻译起始位点能否为核蛋白体所利用。调节分子可以是蛋白质，也可以是RNA。
（一）蛋白质分子的自我调节
无论是单顺反子还是多顺反子mRNA，许多体系应用了类似的机制：调节蛋白结合mRNA靶位点，阻止核蛋白体识别翻译起始区，从而阻断翻译。调节蛋白一般作用于自身mRNA，抑制自身的合成，因而这种调节方式称自我控制（autogenous control）。
（二）反义RNA对翻译的调节作用
某些RNA分子也可调节基因表达，这种RNA称为调节RNA。细菌中有种称为反义RNA 的调节RNA，含有与特定mRNA翻译起始部位互补的序列，通过与mRNA杂交阻断30S 小亚基对起始密码子的识别及与SD序列的结合，抑制翻译起始。这种调节称为反义控制（antisense control）。
第四节真核基因表达调控
Reglulation of gene exprssion in Eukaryota
真核生物尤其是高等生物的基因组不仅比原核生物大，而且结构、功能复杂。由此决定了其表达调控较原核生物范围更大、功能更复杂、更精细和微妙。真核基因表达调控也是通过多阶段水平来实现的，即染色质活化、基因转录激活、转录后加工、翻译和翻译后加工等水平。本节仅介绍真核基因调控特点及mRNA转录激活调节。
一、真核生物基因组结构特点
（一）真核基因组结构庞大：哺乳类基因组约109bp，４万个以上基因，80~90%的基因组功能不清楚，DNA与蛋白质结合。
（二）单顺反子：即一个基因转录生成一条mRNA，翻译成一条多肽链。
（三）重复序列：重复序列可长可短，重复频率可高可低，具有种属特异性。
根据重复频率可将重复序列区分为高度重复序列（106次）、中度重复序列（103~104次）及单拷贝序列。还有一种重复序列是由两个互补序列、在同一DNA链上反向排列而成，称为反转重复序列（inverted repeat）。
（四）基因不连续性：内含子（intron）与外显子（exon）相间排列,因此真核基因是不连续的。。
二、真核基因表达调控特点
（一）、RNA聚合酶（RNA pol）
无论是原核生物还是真核生物，在转录过程中，RNA聚合酶与启动子的结合是关键的一步。不同的是，真核生物RNA聚合酶有三类，分别转录三类不同的RNA，细菌RNA聚合酶只有一种。细菌的RNA聚合酶识别的是一段DNA顺序，而真核生物RNA聚合酶识别的不单是DNA顺序，而是DNA-蛋白质复合物，即只有当一个或多个转录因子（transcription factor，TF）结合到DNA上，形成有功能性的启动子时，才能被RNA聚合酶分子识别、结合，如TA TA盒结合蛋白（TBP）及其相关因子对传递上游激活序列的信息很重要。
（二）活性染色质结构变化
1．对核酸酶敏感：当染色质处于疏松结构时易于被非特异性核酸内切酶如DNA酶Ⅰ（DNase Ⅰ）水解，形成了对DNaseⅠ水解作用敏感区，称为DNaseⅠ敏感位点（DNaseⅠsensitive site）。
2．DNA拓扑结构变化：负性超螺旋变成正性超螺旋，阻碍核小体形成，组蛋白解聚。3．DNA碱基修饰变化：低甲基化。在真核DNA有约5%的胞嘧啶被甲基化为5甲基胞嘧
啶，最常发生在某些基因的5’侧翼区的CpG序列（又称“CpG岛”）。甲基化范围与基因表达程度呈反比关系。
4．组蛋白变化：包括H1样组蛋白减少、H2A/H2B二聚体不稳定、组蛋白乙酰化、泛素化修饰、H3组蛋白巯基暴露等。
（三）正性调控占主导：由于真核基因组结构庞大，采取正性调控更有效、更经济。
（四）转录与翻译分隔进行
（五）转录后修饰、加工
三、RNA pol Ⅰ和pol Ⅲ的转录调节
RNA polⅠ转录产物为rRNA前体，RNA pol Ⅲ转录产物为tRNA前体及5S rRNA等。rRNA和tRNA直接参与蛋白质合成过程，它们的表达水平将直接影响蛋白质编码基因的表达。
（一）RNA pol Ⅰ转录体系的控制
RNA pol Ⅰ转录功能相对单一，其转录产物只有rRNA前体，转录起始所需的调控序列及转录因子的种类也相对较少。
人rRNA前体基因的启动子只有两个元件，一个位于转录起始点附近（-45~ +20bp），它的存在足以起始转录，因而称核心元件（core element）或核心启动子（core promoter）。另一个元件位于起始点上游-156~ -107bp，可大大提高转录起始效率，称上游控制元件（upstream control element, UCE）。
RNA polⅠ需两种转录因子来正确有效的帮助起始转录。上游结合因子1（upstream binding factor 1, UBF1）既能与UCE结合又能与核心元件特异结合。选择性因子1（selectivity factor 1, SL1）继UBF1后与两个元件结合，结合无序列特异性，可能与蛋白质间的相互作用有关。
（二）RNA pol Ⅲ转录体系的控制
RNA pol Ⅲ转录多种RNA的基因，这里主要讨论tRNA和5S rRNA基因的转录调节。这两类基因结构方面颇具特色，其启动子位于转录起始点下游即转录区内，称内部控制区（internal control regions, ICR）。
tRNA基因的ICR主要由A盒（TGGCNNAGTGG）和B盒（GGTTCGANNCC）两个元件组成。RNA pol Ⅲ转录起始需两种转录因子TFⅢC和TFⅢB，二者均为多亚基结构,TFIIIB 是必需的转录因子，而TFIIIC是帮助结合的辅助因子。转录起始首先由转录因子与ICR 结合开始,然后RNA pol III再结合于转录起始点附近开始转录。
5S rRNA的转录起始需三种转录因子，除上述两种外尚需TFIIIA、TFⅢB和TFⅢC，其中真正的转录起始因子为TFIIIB，TFIIIA和TFIIIC的作用在于协助TFIIIB，使RNA pol Ⅲ结合于转录起始点。
四、RNA pol Ⅱ转录起始的调节
RNA pol II转录生成所有mRNA前体及大部分snRNA。他也需要转录因子协助才能结合转录起始点并起始转录过程。但是参与RNA pol II转录起始的DNA调控序列及转录因子要复杂得多。
真核生物基因表达在转录水平上的调控，是各级调控中最重要的一步，主要涉及RNA聚合酶，顺式作用元件和反式作用因子三种因素的相互作用。
（一）顺式作用元件（cis-acting element）
顺式作用元件又称顺式作用元件，包括启动子、增强子、沉默子。
1．启动子：真核生物的启动子是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，每一组件含有7-20bp的DNA序列，至少包括一个转录起始位点和一个以上的功能组件。如Ⅱ类基因启动子的功能组件包括Hogness盒（TATA盒），是基本转录因子TFIID结合位点；上游启动子元件（CAA T盒、GC盒）、诱导型启动子（cAMP应答元件）和组织特异性启动子（如肝细胞特异性启动子HP1）等，见图13-6。
图13-6 真核基因启动子的典型结构
上述启动子可以不同数目、位置、方向而组成，并各有其功能。并不是每个基因的启动子都含这些序列，如组蛋白H2B有两个CAA T盒和一个TATA盒，却不含GC盒；SV40早期基因缺乏TATA盒和CAA T盒，而是在上游-40～110bp间有6个串联的GC。
2．增强子（enhancer）：增强子是远离转录起始点、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。其特点：①所在位置不固定可位于结构基因的上游、下游或内部；②可远距离作用（距靶基因可近可远，远至几十kb也同样能发挥作用）；③无基因特异性（对各种基因均有作用），但有组织或细胞特异性。增强子的跨度一般为100~200bp，和启动子一样长由一个或多个具有特征性的独立的DNA序列组成，有完整或部分反转重复序列。SV40病毒增强子是最早被发现的增强子。
3．沉默子（silencer）：有些顺式作用元件的作用方式与增强子相似，但起抑制转录的作用，称沉默子或衰减子（dehancer）。沉默子与相应的反式作用因子结合后，可以使正调控系统失去作用。
（二）反式作用因子（trans-acting factor）
反式作用因子是一类细胞核内的蛋白质因子，通过与顺式作用元件和RNA聚合酶的相互作用而调节转录活性，在真核生物也称为转录因子（transcription factors，TF）。
１．转录因子的分类：（1）基本转录因子（general transcription factors）：是RNA聚合酶结合启动子所必需的一组蛋白质因子，决定三种RNA转录的类别。如TFIID、TFIIE、TFIIA、TFIIB、TFIIF、TFIIH是RNA聚合酶II催化所有mRNA转录所必需。（2）特异转录因子（special transcription factors）：为个别基因转录所特有，决定该基因的时间、空间特异表达，包括转录激活因子（通常是增强子结合蛋白）和转录抑制因子（通常是沉默子结合蛋白）。
２．转录调节因子的结构：至少包括DNA结合域、转录活化域，有些还具有蛋白质相互作用的结构域。
（１）DNA结合结构域（DNA binding domain）：是转录因子发挥其转录调节功能的首要条件，大体有4种形式：①螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix，H-T-H）：由约60 个氨基酸残基组成，含有2个α-螺旋，α-螺旋之间有一个β-转角。一个螺旋为识别螺旋（羧基端），直接与靶DNA双螺旋大沟特异性结合；另一个螺旋（氨基端）穿过大沟，与DNA中磷酸戊糖骨架形成非特异性结合。②锌指结构（zinc finger）（见图13-7）：锌指由约30个氨基酸组成，四个Cys（半胱氨酸残基）通过与锌离子络合而形成一个稳定的指状结构，亦有Cys2/his2指状结构。③亮氨酸拉链（leucine zipper）：大约由30
图13－7 锌指结构
个氨基酸残基组成，分成两个部分，一部分以碱性氨基酸为主，为DNA 结合部位；另一部分每间隔6个氨基酸出现一个亮氨酸，形成了两性α-螺旋，即：螺旋的一侧是以带电荷的氨基酸残基（如Arg、Gln、Asp）为主，具有亲水性；另一侧是排列成行的亮氨酸残基，具有疏水性，称亮氨酸拉链区，两个具有亮氨酸拉链区的反式作用因子靠疏水力相互结合形成亮氨酸拉链。④螺旋-环-螺旋（helix-loop-helix，H-L-H）：由3部分组成：两个两性α-螺旋的区，两螺旋之间为长短不等的肽段（环）和带有大量正电荷的N-端，当与DNA相靠近时，这些正电荷被DNA的磷酸根离子所中和，形成稳定的α-旋结构结合于DNA双螺旋的大沟。
（2）转录活化结构域（transcription activation domain）：转录因子功能具有多样性，其转录活化结构域也有多种，通常是由20-100个氨基酸残基组成。根据氨基酸组成特点，有带很多带负电荷的酸性激活域，富含谷氨酰胺的结构域和富含脯氨酸的结构域。
（3）二聚化结构域──二聚化作用与bZIP的亮氨酸拉链、bHLH的螺旋─环─螺旋结构有关。
（三）mRNA转录激活及其调节
RNA聚合酶II不能单独识别、结合启动子，在纵多基本转录因子帮助下，形成有功能的前转录起始复合物PIC，然后结合了增强子的转录激活因子与PIC的TFIID接近，形成稳定的转录起始复合物，启动转录（见图13－8）。
图13－8 转录起始复合物的形成
五、RNA pol II转录终止的调节
真核细胞转录终止机制所知甚少。在大多数哺乳类动物转录单位，RNA pol II转录终止于poly-A添加点以下（3′端）0.5~2kb范围内的多处可能位点，而不是想象中的理应在poly-A 添加点以上。
（一）HIV基因组转录终止调节
HIV基因的有效表达需要病毒蛋白Tat，它是一抗终止蛋白，可使RNA pol II通过转录终止点，其作用方式是通过Tat与转录产物5’端特异RNA序列结合，并与宿主蛋白质、RNA pol II相互作用，使延长中的RNA形成一定的二级结构，阻止HIV基因组转录过程的提早终止。HIV的这种抗转录终止机制为抑制HIV病毒的繁殖提供了有意义的启示。
（二）热休克蛋白基因的转录终止调节
真核细胞与原核一样，在环境温度升高或其它应激条件下可快速作出一系列的反应，包括暂时性停止大多数基因的转录和翻译，启动一套能够提高细胞生存能力的蛋白质即热休克蛋白（heat shock protein, HSP）基因的转录。这是因为在热休克时，热休克转录因子(heat shock transcription factor, HSTF)快速地由无活性转变为活性状态。
六、转录后水平的调节
（一）hnRNA加工成熟的调节
hnRNA的剪接和RNA编辑对某些基因的调节有一定的意义（详见第十一章）。
（二）mRNA运输、胞浆内稳定性的调节
RNA无论是在核内进行加工、由胞核运至胞浆，还是在胞浆内停留（至降解），都是与蛋白质结合形成核蛋白体复合物（RNP）。mRNA运输、在胞浆内的稳定性等均与某些蛋白质成份有关。
mRNA稳定性是由合成速率和降解速率共同决定的。大多数高等真核细胞mRNA半衰期较原核为长，一般为几个小时。通过调节某些mRNA的稳定性，即可使相应蛋白质合成量受到一定程度的控制。相反，某些mRNA的降解速率受胞浆内某些蛋白质成份的调节并与mRNA自身结构有关。铁转运蛋白受体（TfR）mRNA降解速度的控制就是一个最典型的例子。
与原核基因调节一样，某些小分子RNA也可调节真核基因表达。除反义RNA在翻译水平的调节作用（见原核基因调节），目前发现在植物、昆虫和哺乳类动物存在一种RNA干扰（RNA interference，RNAi）机制，可阻遏基因表达。细胞内存在一类双链RNA （double-stranded RNA，dsRNA），可通过一定酶切机制，通过降解特异mRNA、在转录后水平发生的一种基因表达调节机制。
七、翻译水平的调节
目前发现翻译过程的起始阶段和延长阶段，尤其是起始阶段，是翻译水平的主要调节位点。如起始因子活性的调节、Met-tRNAmet与小亚基结合的调节、mRNA与小亚基结合的调节等。其中通过磷酸化作用改变起始因子活性这一点倍受关注，mRNA与小亚基结合的调节对某些mRNA的翻译控制也具有重要意义。
第十二章细胞分化与基因表达调控 细胞分化是在个体发育过程中细胞之间产生稳定差异的过程。 细胞在发生形态分化之前，就已受到限定而向特定方向分化，这一时期称为细胞决定。 分化程度的增进，细胞分裂能力逐渐下降，高度分化的细胞往往不再发生分裂。 第一节细胞分化 一、细胞分化的基本概念 （一）细胞分化是基因选择性表达的结果 细胞分化是由于基因选择性表达各自特有的专一性蛋白质而导致细胞形态、结构、与功能的差异。 不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，其产物不仅决定细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。 （二）组织特异性基因与管家基因 事实上，细胞中的基因并不都和细胞分化有直接关系。 基因按其和细胞分化的关系可分为两类： 1、奢侈基因（组织特异性基因）：指与各种分化细胞的特殊性状有直接关系的基因群而对细胞生存并无直接影响。 2、管家基因：指维持细胞最低限度的功能所必需的基因。 由此可知，细胞分化最主要的特征是各种细胞各合成了特定的蛋白质和具有不同的表型，这主要是或某些奢侈基因中的某种特定基因有选择性地表达式结果。 3、调节基因：其产物用于调节特异性基因表达，或者起激活作用，或者起阴抑作用。 真核生物中差别基因的表达要在表达链的各级水平上受到调节，这要涉及到转录水平、RNA加工、翻译和蛋白质修饰。 （三）组合调控引发组织特异性基因的表达 每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同完成的，通过组合调控的方式启动组织特异性基因的表达是细胞分化的基本机制。 （四）单细胞有机体的细胞分化 单细胞生物甚至原核生物也存在细胞分化问题。多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。（备注） （五）转分化与再生 一种类型的分化细胞转变成另一类型的分化细胞的现象称转分化。 转分化往往经历去分化和再分化的过程。去分化又称脱分化，是指分化细胞失去其特有结构与功能变成具有未分化细胞特征的过程。在动物中，去分化细胞具有胚胎间充质细胞的功能；在植物细胞中，去分化细胞变为薄壁细胞，组成愈伤组织。 生物体的整体部分器官受外力作用发生创伤而部分丢失，在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态上相同的结构，这一修复过程称为再生。 再生现象又从另外一个侧面反映了细胞的全能性。 二、影响细胞分化的因素 （一）细胞的全能性 细胞全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性，称为细胞的全能性。不仅是受精卵，任何未分化或已分化的细胞都有分化为各种结构、功能细胞的可
第十三章基因表达的调控 一、基因表达调控基本概念与原理： 1．基因表达的概念：基因表达（gene expression）就是指在一定调节因素的作用下，DNA分子上特定的基因被激活并转录生成特定的RNA，或由此引起特异性蛋白质合成的过程。 2．基因表达的时间性及空间性： ⑴时间特异性：基因表达的时间特异性(temporal specificity)是指特定基因的表达严格按照特定的时间顺序发生，以适应细胞或个体特定分化、发育阶段的需要。故又称为阶段特异性。 ⑵空间特异性：基因表达的空间特异性（spatial specificity）是指多细胞生物个体在某一特定生长发育阶段，同一基因的表达在不同的细胞或组织器官不同，从而导致特异性的蛋白质分布于不同的细胞或组织器官。故又称为细胞特异性或组织特异性。 3．基因表达的方式： ⑴组成性表达：组成性基因表达（constitutive gene expression）是指在个体发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的基因表达。其基因表达产物通常是对生命过程必需的或必不可少的，且较少受环境因素的影响。这类基因通常被称为管家基因（housekeeping gene）。 ⑵诱导和阻遏表达：诱导表达（induction）是指在特定环境因素刺激下，基因被激活，从而使基因的表达产物增加。这类基因称为可诱导基因。阻遏表达（repression）是指在特定环境因素刺激下，基因被抑制，从而使基因的表达产物减少。这类基因称为可阻遏基因。 4．基因表达的生物学意义：①适应环境、维持生长和增殖。②维持个体发育与分化。 5．基因表达调控的基本原理： ⑴基因表达的多级调控：基因表达调控可见于从基因激活到蛋白质生物合成的各个阶段，因此基因表达的调控可分为转录水平（基因激活及转录起始），转录后水平（加工及转运），翻译水平及翻译后水平，但以转录水平的基因表达调控最重要。 ⑵基因转录激活调节基本要素：①顺式作用元件：顺式作用元件（cis-acting element）又称分子内作用元件，指存在于DNA分子上的一些与基因转录调控有关的特殊顺序。②反式作用因子：反式作用因子（trans-acting factor）又称为分子间作用因子，指一些与基因表达调控有关的蛋白质因子。反式作用因子与顺式作用元件之间的共同作用，才能够达到对特定基因进行调控的目的。③顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用：大多数调节蛋白在与DNA结合之前，需先通过蛋白质-蛋白质相互作用，形成二聚体或多聚体，然后再通过识别特定的顺式作用元件，而与DNA分子结合。这种结合通常是非共价键结合。 二、操纵子的结构与功能：
第十五章基因表达调控 一、单项选择题 1.基因表达产物是 A.RNA B.DNA C.蛋白质 D.DNA和蛋白质 E.RNA和蛋白质 2. 基因表达调控可在多级水平上进行，但其基本控制点是： A．基因活化， B．转录起始 C．转录后加工D．翻译 E．翻译后加工 3. 关于管家基因叙述错误的是 A. 在生物个体的几乎各生长阶段持续表达 B. 在生物个体的几乎所有细胞中持续表达 C. 在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达 D. 在生物个体的某一生长阶段持续表达 E. 在一个物种的几乎所有个体中持续表达 4. 下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，一个基因在 A. 胚胎发育过程不表达，出生后表达 B. 胚胎发育过程表达，在出生后不表达 C.分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达 D. 分化的心肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达 E. 分化的心肌细胞不表达，在未分化的心肌细胞表达 5. 一个操纵子通常含有 A. 数个启动序列和一个编码基因 B. 一个启动序列和数个编码基因 C. 一个启动序列和一个编码基因 D. 两个启动序列和数个编码基因 E. 数个启动序列和数个编码基因 6. 操纵子的基因表达调节系统属于： 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 7.在乳糖操纵子的基因表达中，乳糖的作用是： A.作为阻遏物结合于操纵基因 B.作为辅阻遏物结合于阻遏物 C.使阻遏物变构而失去结合DNA的能力 D.抑制阻遏基因的转录 E.使RNA聚合酶变构而活性增加
8. Lac操纵子的阻遏蛋白由 A. Z基因编码 B. Y基因编码 C. A基因编码 D. I基因编码 E. 以上都不是 9. 阻遏蛋白识别操纵子的 A 启动基因 B 结构基因 C 操纵基因 D 内含子 E 外显子 10. 分解代谢物基因激活蛋白（CAP）对乳糖操纵子表达的影响是： A 正性调控 B 负性调控 C 正/负调控 D 无控制作用 E 可有可无 11.cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在 A 葡萄糖及cAMP浓度极高时 B 没有葡萄糖及cAMP较低时 C 没有葡萄糖及cAMP较高时 D 有葡萄糖及cAMP较低时 E 有葡萄糖及CAMP较高时 12.与DNA结合并阻止转录进行的蛋白质是 A.正调控蛋白 B.反式作用因子 C.诱导物 D.分解代谢基因活化蛋白 E.阻遏物 13. 色氨酸操纵子调节过程涉及 A. 转录水平调节 B. 转录延长调节 C. 转录激活调节 D. 翻译水平调节 E. 阻遏蛋白和“衰减子”调节 14.当培养基中色氨酸浓度较大时，色氨酸操纵子处于： A.诱导表达 B.阻遏表达 C.基本表达 D.组成表达 E.协调表达 15.顺式作用元件是指 A. 非编码序列 B. TATA盒 C. GC盒 D.具有调节功能的特异DNA序列 E. 具有调节功能的蛋白质 16. 反式作用因子是指 A. 对自身基因具有激活功能的调节蛋白 B. 对另一基因具有激活功能的调节蛋白 C. 具有激活功能的调节蛋白 D. 具有抑制功能的调节蛋白 E. 对特异基因转录具有调控作用的一类调节蛋白 17.关于启动子的叙述下列哪一项是正确的？ A.开始被翻译的DNA序列 B.开始转录成mRNA的DNA序列 C.开始结合RNA聚合酶的DNA序列 D.产生阻遏物的基因 E.阻遏蛋白结合的DNA序列
第十三章基因表达调控 基因表达（gene expression）：是指生物基因组中结构基因所携带的遗传信息经转录、翻译等一系列过程，合成特定的蛋白质，进而发挥其特定的生物学功能和生物学效应的全过程。并非所有基因表达过程都产生蛋白质，rRNA、tRNA的编码基因转录生成RNA的过程也属于基因表达。基因表达的调控是在多极水平上进行的，转录水平是基因表达的基本控制点。 基因表达的时间特异性（temporal specificity）：按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性。 基因表达的空间特异性（spatial specificity）：在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，这就是基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性（cell specificity）或组织特异性（tissue specificity）。基因表达的方式有（1）组成性表达。 管家基因（ho usekeeping gene）：有些基因产物对生命过程是必需的且在一个生物个体的几乎所有细胞中持续表达或变化很小的基因。 = 1 \* GB2 ⑴组成性基因表达（constitutive gene expression）：指管家基因的表达，又称基本的基因表达，只受启动序列或启动子与RNApol抑制作用的影响。 = 2 \* GB2 ⑵诱导表达（induction expression）和阻遏表达（repression expression）：有一些基因表达极易受环境变化的影响，在特定的环境信号刺激下，相应基因的表达表现为开放或增强，这种表达方式称诱导表达；相反有些基因的表达表现为关闭或下降，这种表达方式称阻遏表达。 原核生物基因表达的调控 原核生物基因表达的调控主要是在转录水平其次是翻译水平进行。基因表达调控的基本原理是1.基因表达子多极调控2.基因转录激活调节基本要素（1）特异DNA序列，主要指具有调节功能的DNA序列，把可影响自身基因表达活性的DNA序列称为顺式作用元件。根据作用性质和后式分为启动子，增强子和沉默子。（2）调节蛋白：分三大类 = 1 \* GB3 ①决定RNApol对启动序列的特异性识别和结合能力的顺式作用元件的特异因子。原核基因转录调节具有如下特点，1.σ因子决定RNApol识别的特异性，不同的σ因子决定特异基因的转录激活，决定mRNA、rRNA和tRNA基因的转录。2.操种子模型的普遍性，一个操重子只含有一个启动序列及数个可转录的编码基因。3.阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性。 转录水平的调控 原核生物基因多以操纵子（operon）的形式存在。操纵子由调控区与信息区组成，上游是调控区，包括启动子与操纵基因两部分。启动子是同RNA聚合酶结合并启动转录的特异性DNA序列，操纵基因是特异的阻遏物结合区。 乳糖操纵子调控的机制 E.coli的乳糖操纵子（lac operon）有三个结构基因Z、Y、A，分别编码β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）、透酶（permease）和半乳糖苷乙酰化酶（galactoside acetylase）,其上游还有一个启动序列(P)和一个操纵基因(O)。在启动序列上游还有一个CAP蛋白的结合位点。由启动子、操纵基因和CAP结合位点共同构成乳糖操纵
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
第十三章基因表达的调控 Regulation of gene expression 一、授课章节及主要内容：第十三章基因表达的调控 二、授课对象：临床医学、预防、法医（五年制）、临床医学（七年制） 三、授课学时 本章共３学时，第一学时讲述基因表达调控的基本概念、原理，第二学时讲述原核生物转录调节，第三学时讲述真核生物转录调节、小结。 四、教学目的与要求 通过本章学习应该掌握基因表达调控的基本原理、原核生物转录调控模式、真核生物基因表达特点，了解基因表达的时空性及表达方式，原核生物与真核生物基因表达调控异同点。 五、重点与难点 重点：掌握基因表达、顺式作用元件、反式作用因子的概念。掌握原核生物操纵子模型调节机制，重点掌握乳糖操纵子。掌握真核生物转录水平的调节、顺式作用元件的分类、反式作用因子的分类、掌握RNA pol II转录起始、终止的调节。 难点：真核RNA pol II转录起始、终止的调节。 六、教学方法及授课大致安排 启发式教学，复习、提问、讲解、小结相结合。首先复习中心法则，然后提问：遗传信息的传递如何控制，有什么规律？重点讲述基因表达调控的原理、原核生物的转录调控模式，最后进行小结，并出几个思考题。 七、主要外文专业词汇 基因组（genome）时间特异性（temporal specificity） 基因表达（gene expression）阶段特异性（stage specificity） 管家基因（housekeeping gene）组成性基因表达（constitutive gene expression） 诱导（induction）阻遏（repression） 协调调节（coordinate regulation）操纵子（operon）
四、简述题 1. 简述增强子具有哪些特点。 答：（1）增强相邻启动子的转录活性 （2）两个方向都能起作用 （3）位于相邻启动子的上游或下游都能起作用 （4）远离转录起始点也能起作用 （5）具有组织或细胞类型的特异性 2. 简述原核基因转录调节特点。 答：原核基因转录调节有以下特点： （1）σ因子决定RNA聚合酶识别特异性 （2）操纵子模型的普遍性 （3）阻遏蛋白与阻遏机制的普遍性 1.为什么真核基因表达的空间特异性称为组织特异性？ 答：.多细胞真核生物同一基因产物在不同的组织器官、或不同基因产物在同一组织器官含量多少是不一样的，即在发育、分化的特定时期内，基因表达产物依组织细胞空间分布而表现差异，因此，真核基因表达的空间特异性又称组织特异性。 五、论述题 1.在有葡萄糖存在时，细菌是不利用乳糖的，当葡萄糖耗尽后，细菌才利用乳糖，试用乳糖操纵子解释其机理？ 答：乳糖操纵子由一个调节基因i、一个启动序列P、一个操纵序列O和能编码三个酶（β-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶）的结构基因组成。在启动序列P上游还有一个分解代谢基因激活蛋白（CAP）结合位点，与P序列、O序列共同组成调控区。i基因编码一种阻遏蛋白，后者与O序列结合，阻碍RNA聚合酶与P序列结合，抑制转录起动。CAP分子内有DNA结合区及cAMP结合位点。当有乳糖存在时，乳糖转变为别乳糖，后者结合阻遏蛋白，使其构象改变，阻遏蛋白与O序列解离，在CAP蛋白协作下转录三种酶，促进对乳糖的利用。 但在有葡萄糖存在时，cAMP浓度降低，cAMP与CAP结合受阻，因此乳糖操纵子表达下降，即细菌中利用乳糖的酶减少；当葡萄糖耗尽后，cAMP浓度升高，cAMP与CAP 结合，此时CAP结合在启动序列附近的CAP位点上，可刺激RNA转录活性提高，细菌开始利用乳糖。 2.试论真核基因组结构特点。 答：⑴真核基因组结构庞大⑵单顺反子：与原核不同，真核基因为单顺反子，即一个结构基因经转录生成一个m RNA分子，进而翻译合成一条多肽链。 ⑶重复序列：真核基因重复序列比原核更多、更普遍。重复序列可长可短，重复频率也不尽相同。重复序列有种属特异性，基因组愈大，重复序列含量愈丰富。 ⑷基因不连续性：真核结构基因两侧存在有不被转录的非编码序列，往往是基因表达的调控区。在可转录的基因序列内部也有一些不为蛋白质编码的间隔序列，称内含子，编码序列称为外显子。因此真核基因是不连续的。 3.基因表达调控的意义何在？ 答：.生物体赖以生存的外环境是不断变化的。从低等生物到高等生物，包括人体中的所有活细胞都必须对内、外环境变化作出适当反应，调节代谢，以使生物体能更好地适应环境变化。生物体通过自身基因表达与调控的机制，不断调节相关蛋白质分子的活性与水平，增强对内外环境的适应能力。原核生物通过调节基因表达，更好地适应化学、物理等环境变化，调节代谢，维持细胞生长与分裂；真核生物通过基因的表达调控来调节代谢，适应环境，维持生长、发育与分化。
第十三章基因表达调控 单选题 1 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 2 分解代谢物基因激活蛋白(CAP)对乳糖操纵子表达的影响是 A 正性调控 B 负性调控 C 正性调控、负性调控都可能 D 无调控作用 E 可有可无 3 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 4 真核生物用多种调节蛋白发挥生物学效应的作用方式是 A 提高RNA聚合酶的转录效率 B 降低RNA聚合酶的转录效率 C 提高DNA-蛋白质相互作用的特异性 D 降低DNA-蛋白质相互作用的特异性 E 以上都不是 5 下列属于顺式作用元件的是： A 启动子 B 结构基因 C RNA聚合酶 D 转录因子I E 转录因子Ⅱ 6 基因表达产物是： A RNA B DNA C 蛋白质 D 酶和DNA E 大多数是蛋白质，有些是RNA 7 顺式作用元件是指： A 非编码序列 B TATA盒 C CCAAT盒 D 具有调节功能的DNA序列 E 具有调节作用的蛋白质 8 反式作用因子是指 A 具有激活功能的调节蛋白 B 具有抑制功能的调节蛋白 C 对另一基因具有激活功能的调节蛋白 D 对另一基因表达具有调节功能的蛋白 E 是特异DNA序列 9 基因表达调控是多级的，其主要环节是 A 基因活化 B 转录起始 C 转录后加工 D 翻译 E 翻译后加工 10 关于启动子的叙述，下列哪一项是正确的? A 开始被翻译的DNA序列 B 开始转录生成mRNA的DNA序列 C RNA聚合酶结合的DNA序列 D 产生阻遏物的基因 E 阻遏蛋白结合的DNA序列 名词解释 1 基因组 2 操纵基因 3 操纵子 4 增强子
第十三章基因表达调控 [測试题] 一、名词解释 1．基因表达(gene expression) 2．管家基因(housekeeping gene) 3．反式作用因子(trans-acting element) 4．操纵子(operon) 5．启动子(promoter) 6．增强子(enhancer) 7．沉默子(silencer) 8．锌指结构(zinc finger) 9．RNA干涉（RNA interference，RNAi） 10．CpG岛 11．反转重复序列(inverted repeat) 12．基本转录因子(general transcription factors) 13．特异转录因子(special transcription factors) 14．基因表达诱导(gene expression induction) 15．基因表达阻遏(gene expression repression) 16．共有序列(consensus sequence ) 17．衰减子（attenuator） 18．基因组（genome） 19．DNA结合域（DNA binding domain） 20．顺式作用元件(cis-acting element) 21．基因表达的时间特异性(temporal specificity) 22．基因表达的空间特异性(spatial specificity) 23．自我控制（autogenous control） 24．反义控制（antisense control） 二、填空题 25．基因表达的时间特异性和空间特异性是由____ 、____和____相互作用决定的。 26．基因表达的方式有____和____。 27．可诱导和可阻遏基因受启动子与＿相互作用的影响。 28．基因表达调控的生物学意义包括____ 、____。 29．操纵子通常由2个以上的＿序列与____序列,____序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。30．真核生物基因的顺式作用元件常见的有____ 、____ 、____。 31．原核生物基因调节蛋白分为____ 、____ 、____三类。____决定____对启动序列的特异识别和结合能力；____与____序列结合，阻遏基因转录。 32．就基因转录激活而言，与其有关的要素有____ 、____ 、____ 、____。 33．乳糖操纵子的调节区是由____ 、____ 、____构成的。 34．反义RNA对翻译的调节作用是通过与 ____ 杂交阻断30S小亚基对____的识别及与____序列的结合。35．转录调节因子按功能特性分为____ 、____两类。 36．所有转录调节因子至少包括____ 、____两个不同的结构域。 37．转录因子DNA结构域常见的结构形式有____ 、____ 、____。 38．真核生物DNA依据重复频率，可将重复序列分为____ 、____ 、____。 39．当真核生物基因激活时，可观察到的染色体结构和性质的变化有____ 、____ 、____ 、____。40．基本转录因子是RNA聚合酶结合____所必须的一组蛋白质因子，决定____ 、____ 、____的转录。41．反转重复序列是指两个____序列在同一DNA链上____排列而成。
第十四章基因表达调控 一、教学的基本要求 解释基因表达的概念，简述基因表达方式和特点。 叙述原核生物、真核生物基因表达调控的意义 记住基因表达调控的要素，解释重要的概念，如顺式作用元件、反式作用因子、启动子和启动序列、增强子、转录因子等 描述乳糖操纵子结构及调解原理，解释乳糖操纵子概念 写出原核真核基因调控的主要区别。 二、教学内容精要 （一）基因表达的概念，规律（特点）及方式 1.基因组(genome) 一个细胞或病毒携带的全部遗传信息或整套基因，称为基因组。不同生物基因组所含的基因多少不同。在某一特定时期，基因组中只有一部分基因处于表达状态。在个体不同生长时期、不同生活环境下，某种功能的基因产物在细胞中的数量会随时间、环境而变化。 2.基因表达 基因表达（gene expression）就是基因转录和翻译的过程。在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。rRNA和tRNA 编码基因转录生成RNA的过程也属于基因表达。 3.基因表达的规律 基因表达表现为严格的规律性，即时间特异性（temporal specificity)、空间特异性（special specificity）。基因表达的时间、空间特异性由特异基因的启动子（promoter）和／或增强子（enhancer）与调节蛋白（regulatory protein）相互作用决定。 (1)时间特异性：噬菌体、病毒或细菌侵人宿主后，呈现一定的感染阶段。随感染阶段发展生长环境变化，有些基因开启（turn on)，有些基因关闭(turn off)。按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性。在多细胞生物从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，相应基因严格按一定时间顺序开启或关闭，表现为与分化、发育阶段一致的时间性。因此多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性（stage specificity）。 (2)空间特异性：在多细胞生物个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少是不一样的；在同一生长阶段，不同的基因表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，这就是基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性或组织特异性（tissue specificity）。 4.基因表达的方式 不同种类的生物遗传背景不同，同种生物不同个体生活环境的差异，可导致不同的基因功能和性质也不相同。因此不同基因的表达方式或调节类型存在很大差异。 (1)组成性表达(constitutive gene expression）：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，通常被称为管家基因（housekeeping gene)。例如，三羧酸循环是一中枢性代谢途径，催化该途径各阶段反应的酶编码基因就属这类基因。管家基因较少受环境因素影响，它在个体各个生长阶段以及几乎全部组织中持续表达，变化很小。与其他基因的区别是这类基因表达被视为基本的、或
第十二章细胞分化与基因表达调控 主要内容： 第一节细胞分化（cell differentiation ） 第二节癌细胞（cancer cell） 第三节真核细胞基因表达的调控 第一节细胞分化（cell differentiation ） 一、细胞分化的基本概念 1、定义：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。 2、细胞分化是基因选择性表达的结果：不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，并且表达产物决定细胞的形态结构和功能。 3、组织特异性基因与当家基因 1）组织特异性基因或称奢侈基因(luxury genes)：是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的功能； 2）当家基因(house-keeping genes)：是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的； 4、组合调控引发组织的特异性基因的表达 1）组合调控（combinational control）概念： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。 2）生物学作用： 借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。 3）分化启动机制：靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。 5、单细胞有机体的细胞分化 与多细胞有机体细胞分化的不同之处： 前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。 6、转分化与再生 1）转分化（Transdifferentiation）：一种类型的分化细胞转化为另一种分化类型的细胞的现象。2）去分化（Dedifferentiation）：分化细胞失去所特有的结构和功能变成具有未分化细胞特征的过程。 3）再生（Regeneration）：是指生物体缺失部分后重建过程，广义的再生可包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 二、影响细胞分化的因素 1、细胞的全能性(totipotency) 1）概念：是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。 2）植物细胞具有全能性 3）动物细胞核移植(Nuclear transfer)实验证明细胞核具有发育全能性 4）多潜能性：高等动物细胞，随着胚胎的发育，细胞逐渐丧失了发育成个体的能力，仅具有分化成有限细胞类型及构建组织的潜能 5）干细胞：具有多潜能性的细胞称为干细胞。 ①胚胎干细胞(embryo stem cell)：具有分化成多种细胞类型及构建组织的潜能 ②造血干细胞
第十四章基因表达调控 一、A型选择题 1、目前认为基因表达调控的主要环节是B 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 2、关于管家基因叙述错误的是A A、在生物个体的几乎所有细胞中持续表达 B、在生物个体的几乎各生长阶段持续表达 C、在一个物种的几乎所有个体中持续表达 D、在生物个体的某一生长阶段持续表达 E、在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达 2、SHUN式作用元件是指E A、基因5/的侧翼序列 B、基因的3/侧翼序列 C、基因的5/、3/侧翼序列 D、基因的5/、3/侧翼序列以外的序列 E、具有转录调节功能的特异DNA序列 3、反式作用因子是指D A、具有激活功能的调节蛋白 B、具有抑制功能的调节蛋白 C、对自身基因具有激活功能的调节蛋白 D、对另一基因具有激活功能的调节蛋白 E、对另一基因具有功能的调节蛋白 4、Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的B A、P序列 B、0序列 C、CAP结合位点 D、I基因 E、Z基因 5、构成最简单的起动子的常见功能组件是 A、TATA盒 B、CAAT盒 C、GC盒 D、上游调控序列（UAS） E、以上都不是 6、关于转录调节叙述错误的是B A、所有转录因子结构均含有DNA结合域和转录激活域 B、有些转录因子结构可能有DNA结合域或转录激活域 C、通过DNA-蛋白质或蛋白质-蛋白质相互作用发挥作用 D、转录因子调节作用是DNA依赖的或DNA非依赖的 E、大多数转录因子的调节作用属反式调节 7、大多数阻遏蛋白的去阻遏涉及小分子诱导剂的结合，例外的是 A、Lac操纵子的阻遏蛋白 B、Ara操纵子的阻遏蛋白 C、Trp操纵子的阻遏蛋白 D、E.coli的Lex阻遏蛋白 E、沙门氏菌鞭毛素基因阻遏蛋白
第十四章基因表达调 控
第十四章基因表达调控 一、教学的基本要求 解释基因表达的概念，简述基因表达方式和特点。 叙述原核生物、真核生物基因表达调控的意义 记住基因表达调控的要素，解释重要的概念，如顺式作用元件、反式作用因子、启动子和启动序列、增强子、转录因子等 描述乳糖操纵子结构及调解原理，解释乳糖操纵子概念 写出原核真核基因调控的主要区别。 二、教学内容精要 （一）基因表达的概念，规律（特点）及方式 1.基因组(genome) 一个细胞或病毒携带的全部遗传信息或整套基因，称为基因组。不同生物基因组所含的基因多少不同。在某一特定时期，基因组中只有一部分基因处于表达状态。在个体不同生长时期、不同生活环境下，某种功能的基因产物在细胞中的数量会随时间、环境而变化。 2.基因表达 基因表达（gene expression）就是基因转录和翻译的过程。在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子，赋予细胞或个体一定的功能或形态表型。但并非所有基因表达过程都产生蛋白质。rRNA和tRNA编码基因转录生成RNA的过程也属于基因表达。 3.基因表达的规律
基因表达表现为严格的规律性，即时间特异性（temporal specificity)、空间特异性（special specificity）。基因表达的时间、空间特异性由特异基因的启动子（promoter）和／或增强子（enhancer）与调节蛋白（regulatory protein）相互作用决定。 (1)时间特异性：噬菌体、病毒或细菌侵人宿主后，呈现一定的感染阶段。随感染阶段发展生长环境变化，有些基因开启（turn on)，有些基因关闭(turn off)。按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性。在多细胞生物从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，相应基因严格按一定时间顺序开启或关闭，表现为与分化、发育阶段一致的时间性。因此多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性（stage specificity）。 (2)空间特异性：在多细胞生物个体某一发育、生长阶段，同一基因产物在不同的组织器官表达多少是不一样的；在同一生长阶段，不同的基因表达产物在不同的组织、器官分布也不完全相同。在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，这就是基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间或阶段顺序所表现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性或组织特异性（tissue specificity）。 4.基因表达的方式 不同种类的生物遗传背景不同，同种生物不同个体生活环境的差异，可导致不同的基因功能和性质也不相同。因此不同基因的表达方式或调节类型存在很大差异。
第十三章基因表达调控 一、A型题 1.RNA聚合酶结合于操纵子的位置是 A、操纵基因区 B、阻遏物基因区 C、启动子 D、结构基因起始区 E、结构基因尾端 2.对乳糖操纵子的转录起诱导作用的是 A、葡萄糖 B、阿拉伯糖 C、阻遏蛋白 D、半乳糖 E、乳糖 3.以TATA为核心的TATA盒，最常见于 A、原核生物的启动子中 B、真核生物的启动子中 C、原核生物的操纵基因区 D、增强子中 E、原核生物的结构基因 区 4.对操纵子学说的正确说法是 A.操纵子是由结构基因，操纵基因和调节基因组成的 B.操纵子是由启动基因，操纵基因和结构基因组成的 C.调节基因是RNA聚合酶结合部位 D.mRNA的合成是以操纵基因为模板 E、当操纵基因与阻遏蛋白结合时，才能进行转录生成mRNA 5.操纵子调节系统属于 A、复制水平调节 B、转录水平调节 C、翻译水平调节
D、逆转录水平调节 E、翻译后水平调节 6.操纵序列是: A、诱导物结合部位 B、σ因子结合部位 C、辅阻遏物结合部位 D、DDRP结合部位 E、阻遏蛋白结合部位 7.乳糖操纵子示意图中字母的含义，正确的是 ＩＰＯＺＹＡ A、Ｏ代表启动子序列 B、Ｉ是操纵序列 C、I、O、P合称结构基因 D、Z、Y、A是结构基因 E、P产生阻遏蛋白 8.RNA聚合酶结合于操纵子的位置是 A、结构基因起始区 B、CAP结合位点 C、调节基因 D、启动序列 E、操纵序列 9.阻遏蛋白识别操纵子的位点是 A、启动子 B、结构基因 C、阻遏物基因 D、操纵基因 E、增强子 10.能与DNA结合并阻止转录的蛋白质称 A、正调控蛋白 B、反式作用因子 C、诱导物 D、阻遏物 E、分解代谢基因活化蛋白 11.长期服用苯巴比妥的病人可以产生耐药性的原因是 A、诱导合成混合功能酶，使药物分解加快 B、体内有竞争抑制作用 C、从肾脏排出增加 D、胃肠道消化酶破坏增加
第十四章细胞分化与基因表达调控 名词解释 1、细胞分化 2、细胞全能性、选择性剪接 4、细胞决定 5、管家基因 6、组织特异性基因（奢侈基因） 7、癌细胞P442 8、癌基因 9、抑癌基因 10、多能造血干细胞 11、定向干细胞 12、原癌基因 13、转分化 14、多潜能性 15、致癌因子 16、再生 17、接触抑制 填空题 1、在个体发育过程中，通常是通过来增加细胞的数目，通过来增加细胞的类型。 2、细胞分化的关键在于特异性的合成，实质是在时间和空间上的差异表达。 3、真核细胞基因表达调控的三个水平分别为、和。 4、从一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞，往往要经历和的过程。 5、根据分化阶段的不同，干细胞分为和；按分化潜能的大小，可将干细胞分为、和三种。 6、Dolly羊的诞生，说明高度分化的哺乳动物的也具有发育全能性，它不仅显示高等动物细胞的分化复杂性，而且也说明卵细胞的对细胞分化的重要作用。 7、基因与基因的突变，使细胞增殖失控，形成肿瘤细胞。 8、细胞分化是基因的结果，细胞内与分化有关的基因按其功能分为 和两类。 9、编码免疫球蛋白的基因是基因，编码rRNA的基因是基因。 10、癌症与遗传病不同之处在于，癌症主要是的DNA的突变，不是的DNA的突变。 选择题 1、细胞分化的实质是（） A、基因选择性表达 B、基因选择性丢失 C、基因突变 D、基因扩增 2、关于肿瘤细胞的增殖特征，下列说法不正确的是（）。 A、肿瘤细胞在增殖过程中，不会失去接触依赖性抑制 B、肿瘤细胞都有恶性增殖和侵袭、转移的能力 C、肿瘤细胞和胚胎细胞某些特征相似，如无限增殖的特性 D、肿瘤细胞来源于正常细胞，但是多表现为去分化 3、抑癌基因的作用是（）。 A、抑制癌基因的表达 B、编码抑制癌基因的产物 C、编码生长因子 D、编码细胞生长调节因子。 4、下列由奢侈基因编码的蛋白是（）。
第十四章细胞分化与基因表达调控 一、名词解释 1、细胞分化 2、癌基因 3、抑癌基因 二、填空题 1、在个体发育过程中，通常是通过来增加细胞的数目，通过来增加细胞的类型。 2、细胞分化的关键在于特异性的合成，实质是在时间和空间上的差异表达。 3、真核细胞基因表达调控的三个水平分别为、和。 4、从一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞，往往要经历和的过程。 5、根据分化阶段的不同，干细胞分为和；按分化潜能的大小，可将干细胞分为、和三种。 6、Dolly羊的诞生，说明高度分化的哺乳动物的也具有发育全能性，它不仅显示高等动物细胞的分化复杂性，而且也说明卵细胞的对细胞分化的重要作用。 7、基因与基因的突变，使细胞增殖失控，形成肿瘤细胞。 8、细胞分化是基因的结果，细胞内与分化有关的基因按其功能分为 和两类。 9、编码免疫球蛋白的基因是基因，编码rRNA的基因是基因。 10、癌症与遗传病不同之处在于，癌症主要是的DNA的突变，不是的DNA的突变。 三、选择题 1、细胞分化的实质是（） A、基因选择性表达 B、基因选择性丢失 C、基因突变 D、基因扩增 2、关于肿瘤细胞的增殖特征，下列说法不正确的是（）。 A、肿瘤细胞在增殖过程中，不会失去接触依赖性抑制 B、肿瘤细胞都有恶性增殖和侵袭、转移的能力 C、肿瘤细胞和胚胎细胞某些特征相似，如无限增殖的特性 D、肿瘤细胞来源于正常细胞，但是多表现为去分化 3、抑癌基因的作用是（）。 A、抑制癌基因的表达 B、编码抑制癌基因的产物 C、编码生长因子 D、编码细胞生长调节因子。 4、下列由奢侈基因编码的蛋白是（）。 A、肌动蛋白 B、膜蛋白 C、组蛋白 D、血红蛋白 5、关于细胞分化的分子生物学机制，下列说法不正确的是（） A、细胞表型特化的分子基础是特异性蛋白质的合成 B、已经分化的细胞仍旧具有全能性 C、细胞分化是基因选择性表达的结果 D、细胞分化的选择性表达是在mRNA水平上的调节 6、细胞分化过程中，基因表达的调节主要是（）水平的调节 A、复制 B、转录 C、翻译 D、翻译后 7、癌细胞的最主要和最具危害性的特征是（）。 A、细胞膜上出现新抗原 B、不受控制的恶性增殖
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，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、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RNA（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】