第十四章
细胞分化与基因表达调控
细胞分化细胞类型1细胞类型2细胞类型3
……细胞衰老细胞凋亡
永生细胞
（癌症）去分化增殖细胞分化与机体的正常功能：
细胞分化是个体行使正常功能的保证。
?本质：细胞的基因组相同，但表达谱不同；使细胞
能行使不同的功能（分工）；
?核心：基因是如何有序表达的？（调控）。
第一节细胞分化
（一）细胞分化的概念
q概念：细胞分化(cell differentiation)：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。
q细胞分化是基因选择性表达的结果：
细胞总DNA 细胞总RNA
输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 卵清蛋白基因
+ + + + - - β-珠蛋白基因
分子杂交技术检测基因及其表达
实验证据（分子杂交）：
q上述结果表明: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。
（二）组织特异性基因和管家基因
u管家基因(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。u组织特异性基因( tissue-specific genes):是指不同的细胞类型特异性表达的基因，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。
u调节基因(regulatory genes):调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起激活或者起阻遏作用。
细胞分化过程是由一系列基因产物（regulatory proteins ）调控的。
i.e., 每个基因的表达都必须：
在正确的细胞中；
在正确的时间；
对正确的信号产生正确的反应；
产生正确的表达水平。
问题：细胞是如何协调（coordinate ）这一过程的？
（三）组合调控引发组织的特异性基因的表达
）：
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。
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，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）。
?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。
组合调控：少数调
控蛋白完成众多细
胞类型的分化
比喻：调控蛋白，如
同单词和文章。Limited words unlimited meaning
MyoD 在骨骼肌细胞分化
中的关键作用
ey基因早期细胞(发育成腿）
（四）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。
●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。
●转分化（transdifferentiation）：一种分化类型的细胞转变成另一种分化类
型的细胞的现象。转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）的过程。
●去分化（脱分化）：指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有
未分化细胞特征的过程。
●再生（regeneration）：再生是指生物体缺失一部分后重建的过程，广义的
再生包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。
分：
----生理性再生：即细胞更新，如人的红细胞。
----修复性再生：用这种方式来形成失去的器官如壁虎的尾、蝾螈的断肢、螃蟹的肢。
----无性繁殖：
●不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。
二、影响细胞分化的因素
(一) 细胞的全能性(totipotency)
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。单个细胞形成完整个体的能力。e.g.，受精卵、早期胚胎细胞；现已证实高度分化的细胞也具有全能性。
◆植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株。
◆动物细胞核移植(Nuclear transfer)实验证明细胞核具有发育全能性。
1、植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株
2、动物细胞核移植（Nuclear transfer）实验
证明细胞核具有发育全能性
3、干细胞（Stem cell）与细胞发育潜能
?干细胞：是一类具有分裂和分化能力的细胞。
?干细胞具有以下生物学特点：
①终生保持未分化或低分化特征；
②在机体中的数目、位置相对恒定；
③具有自我更新能力；
④能无限制的分裂增殖；
⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，如造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等;
第十二章细胞增殖及其调控第十三章细胞分化 第十四章细胞衰老与死亡 一、名词解释（每题3分，共24分） 1、细胞分化—— 4、细胞凋亡—— 5、细胞的全能性—— 6、细胞决定—— 二、填空（每空分，共20分） １、高等生物细胞增殖的方式有3种，即＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。 2、细胞衰老机理的假说有两类，＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 3、所有染色体都以着丝粒排列在赤道面上是＿＿＿＿期最主要的特征。 4、减数分裂前期Ⅰ可分为五个阶段性时期，即＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。 5、同源染色体配对的过程称为＿＿＿，其结果每对染色体形成一个＿＿＿＿。 6、英国科学家Ｗilmut（1997）等的克隆羊实验证实高等动物已分化的细胞仍具有发育的＿＿＿＿性。 7、细胞从第一次有丝分裂结束到第二次有丝分裂开始所经历时期＿＿＿期。 8、从细胞增殖角度看，处于暂不增殖状态的细胞称为＿＿＿＿＿。 9、在细胞周期中，研究染色体形态结构的最佳时期是＿＿＿＿。 10、生物减数分裂根据发生时间分为、和三种。 三、选择（每题1分，共25分） １、细胞增殖周期是指（） A 、细胞从分裂间期到分裂期所经历的过程 B 、细胞从第一次有丝分裂结束到第二次有丝分裂开始所经历的过程 C、细胞从Ｓ期到Ｍ期所经历的过程 D、细胞从分裂前期到分裂末期所经历的过程 2、动物细胞有丝分裂前期不具有的事件是（） A、ＤＮＡ复制 B、染色体逐渐形成 C、核膜核仁消失 D、中心粒出现星射线 3、有丝分裂器是指（） A、由微管、微丝、中间纤维构成的复合细胞器
B、由基粒、纺锤体、中心粒构成的复合细胞器 C、由纺锤体、中心体和染色体组成的复合细胞器 D、由着丝粒、中心体、染色体组成的复合细胞器 5、有丝分裂中，染色质浓缩，核仁、核膜消失是发生在（） A、前期 B、中期 C、后期 D、末期 6、多细胞生物的所有不同类型的细胞都是由（） A、体细胞发育而成 B、生殖细胞发育而成 C、受精卵发育而成 D、体细胞和生殖细胞发育而成 7、多细胞生物的细胞分化存在于整个生活史中，但最重要的细胞分化期是（） A、胚胎期 B、胚胎早期 C、胚胎中期 D、胚胎晚期 8、从分子水平看，细胞分化的实质是（） A 、特异性蛋白质的合成 B 、基本蛋白质的合成 C 、结构蛋白质的合成 D 、酶蛋白质的合成 9、细胞分化中，具有相同基因组成的细胞会表现出不同的性状，这是因为（） A、全部基因有序地表达 B、全部基因无序地表达 C、基因选择性表达 D、基因随机表达 10、细胞分化的起源首先是（） A、营养细胞和生殖细胞的分化 B、神经细胞和肌肉细胞的分化 C、神经细胞和骨骼细胞的分化 D、肌肉细胞和骨骼细胞的分化 12、所谓“细胞的相互作用”是指（） A、一个细胞受另一个细胞的影响引起的反应 B、一群细胞受另一群细胞的影响引起的反应 C、一个细胞或一群细胞以任何方式受其邻近细胞的影响引起的反应 D、一个细胞以特定方式受其邻近细胞的影响引起的反应 13、细胞间远距离的相互作用主要依靠（） A特异蛋白质的作用 B、激素的作用 C、酶的作用D、细胞间离子或分子作用 16、在动物组织中，细胞分化的一个普遍原则是（） A、细胞一旦转化为稳定类型后，就不能逆转到末分化状态 B、细胞一旦转化为稳定类型后，可以逆转到末分化状态 C、细胞分化是一种暂时性的变化 D、细胞分化发生在生物体整个生命进程的某一阶段 19、细胞分化一般是（） A、可逆的 B、不可逆的 C、间断进行性的 D、有条件性的 20、维持细胞最低限度功能的基因称（） A 、奢侈基因B、结构基因 C 、调节基因D、管家基因 24、细胞全能性的含意是指（） A 、机体内的每个细胞都具有整套基因 B 、任何一种末分化的细胞都有分化为各种细胞的可能，已分化细胞则不能 C 、机体内的任何一种细胞都有分化为各种类型细胞的潜在能力 D 、细胞的分化完全受核控制与原生质无关
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
细胞的衰老和死亡 【教学目标】 1．通过人外部形态的观察，让学生们描述细胞衰老的特征； 2．区别个体衰老与细胞衰老的关系； 3．掌握细胞死亡的意义； 4．掌握细胞凋亡与坏死的区别。 【教学重难点】 1．重点：了解个体衰老与细胞衰老的关系； 2．难点：理解细胞衰老和死亡是细胞生长中的正常现象。 【教学过程】 一、回忆上节课的内容 提问：上节课我们主要学习了细胞的分化、细胞的全能性、还有两个细胞——癌细胞和干细胞。 （1）细胞的分化：是指相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。（在问问题时，可以出现停顿，将问题抛给学生，让学生们一起来回答问题，达到回忆上节课内容的目的。） （2）细胞的全能性：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 （3）癌细胞：指那些具有无限增殖能力的细胞。 （4）干细胞：一类未分化的细胞，可以分化成各种细胞。 二、引入新课 在生物体内，细胞一般都要经过未分化、分化、衰老和死亡，这些过程，今天就让我们来学习一下今天的新课——细胞的衰老与凋亡。 三、讲授新知识 问题一：现在夏天已经到来了，一些爱美的女生又在害怕晒黑了，但是我们有没有注意到夏天晒黑的皮肤经过一段时间又会白回来。请大家思考一下这是什么原因？ （同学们思考，提问1-2个同学。） 答案：因为细胞在不断更新，老的细胞脱落了，新的细胞又不断生成。皮肤细胞组织一般
14天更新，14天脱落，皮肤的生命周期一般是28天。所以女生们不要怕晒黑。 问题二：女生们美白经常会想到去角质，经常去角质科学吗？一个月去几次角质才是合理的？ （同学们思考，集体回答） 答案：皮肤一个月才更新一次，所以女生们不能经常去角质，不然会将新生成的细胞破坏。一般一个月去一次角质是比较合理的。 问题三：请大家想一下广告上的那些美白产品，广告上介绍，在用了那些美白产品之后能马上使皮肤变白，大家认为这些可信吗？ （同学们思考，集体回答） 答案：不合理。皮肤一个月才更新一次，怎么可能在短时间内看到效果。所以正常的美白产品一般要在一个月以后才能看到效果。那些在短时间内美白的产品，肯定是含有某些化学成分的。 问题四：皮肤细胞的寿命为28天，现在让我们来了解一下其他一些细胞的寿命。 答案：高等动物和人的肠道上皮细胞的寿命一般为24—48小时，人血红细胞的寿命一般为100-120天。所以说，适量的输血对人体是没有伤害的。女生有时候也不用担心自己的血会流光，因为人体自身在不断更新红细胞。 问题五：你是不是所有的细胞都会更新呢？ 答案：不实的。我们的脑细胞一般有1000亿个，出生时数量已固定，除了一些嗅觉和指导我们学习的细胞，我们大脑的大部分细胞是不会更新的。这就是老年痴呆的原因。而且越不用脑，脑细胞死的越快。所以我们大家要经常用脑。 问题六：细胞之所以有一定的寿命是因为不可避免地要衰老，现在请同学们想一下，在45十以后，我们来参加同学聚会，你的同学会有变化吗？大家现在就来想一下我们老了之后会变成什么样？ 答案：（1）那时候，我们的头发都会变白，这主要是由于人体内酶的活性降低。黑色素是酪氨酸酶催化酪氨酸造成的，酶的活性降低，黑色素不能形成。 （2）那时候，我们脸上可能已经出现了老年斑。这主要是由于色素的积累。 （3）大家有没有发现老年人特别怕冷。在冬天的时候，我们年轻人只穿了2-3件衣服，但是老年人却要穿4-5件衣服。主要是由于人体的能量主要是由于呼吸作用提供的，呼吸作用减弱了，人体得到的热能就少了。而人体的呼吸作用主要是在线粒体内进行的，所以衰老的细胞线粒体的数量也是减少的。 （4）大家有没有注意到老年人的皮肤皱巴巴的，这主要是由于什么原因呢？
第十四章常见体表肿瘤 一、概念 肿瘤：细胞异常增生与分化所形成的新生物，不受机体控制和理调节良性肿瘤：生长缓慢，不扩散恶性肿瘤：生长迅速、可浸润和破坏邻近组织，可转移 癌（cancer）:来源于上皮组织的恶性肿瘤 （Carcinoma）:有时泛指恶性肿瘤 其它常见的恶性肿瘤有肉瘤、淋巴肉瘤、白血病、骨髓瘤等 二、常见致癌因素 1、遗传因素 2、家族史 染色体异常 3、环境因素 4、吸烟 5、其它化学物质： 6、过度暴露：电离辐射阳光的紫外线 7、膳食：低膳食纤维、高脂、熏腌食品、饮酒 8地理因素 9、病毒、寄生虫等 10、免疫异常 二、肿瘤生长方式 良性肿瘤：生长缓慢，膨胀性生长，有完整包膜 恶性肿瘤：生长快，浸润性生长，肿瘤沿组织间隙、神经纤维间隙或毛细淋巴管扩展，境界不清 四、肿瘤的扩散 直接曼延 转移：经血管、淋巴管或体腔，被带到它处生长 淋巴道转移：瀑布式转移、跳跃式转移 血道转移种植性转移 五、肿瘤分期 TNM^ 期 T :原发肿瘤 N :区域淋巴结 M远处转移配合数字0~4 0代表无，1代表小，4代表大
宫颈癌：巴氏（Pap）阴道细胞学检查直肠结肠癌：0B直肠检查、结肠镜乳腺癌：乳腺自检、乳腺体检、乳腺X线前列腺癌：直肠检查和前列腺特异抗原宫颈、子宫、卵巢癌：盆腔检查 九、预防 一级预防二级预防三级预防 病因学预防早发现、早诊断、 早治疗 提高生活质量、 生存期 去除环境中致癌剂、改善不良生活方式、饮食习惯普查、咼危人群监测， 提高早期诊断能力 合理综合治 疗、康复治 疗、止痛 十、治疗 综合治疗：：合理地有计划地综合运用现有治疗手段，提高生存率，改善生活质量 （一）手术 根治手术：包括原发癌所在器官的部分或全部，连同周围正常组织和区域淋巴结整块切除 姑息或减症手术：减轻症状,改善生活质量 （二）化疗 1化疗可治愈的肿瘤（治愈率〉30% 淋巴瘤、精原细胞瘤、绒毛膜上皮癌、肾母细胞瘤、神经母细胞瘤、急性淋巴细胞白血病 2、配合手术/放疗可提高治愈率的肿瘤 小细胞肺癌、非小细胞肺癌、卵巢癌、骨肉瘤、乳腺癌、大肠癌
第十四章细胞分化与基因表达调控 一、细胞分化 (一)细胞分化的基本概念 1．细胞分化 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，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化(cell differentiation)。细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核心，细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性表达。细胞分化是基因选择性表达的结果。 2．当家基因与组织特异性基因 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。 组织特异性基因(tissue-specific genes)，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。 3．组合调控引发组织特异性基因的表达 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。 生物学作用：一旦某种关键性基因调控蛋白与其他调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仪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)。 4．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。 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。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。 5．转分化与再生 转分化(transdifferentiation)：一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象称转分化。转分化经历去分化(dedifferentiation)和再分化的过程。 再生(regeneration)：生物界普遍存在再生现象，再生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。不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。 (二)影响细胞分化的因素 细胞全能性(totipotency)是指单个细胞在一定条件下分化发育成为完整个体的能力。全能性细胞应该具有完整的基因组，可以表达基因库中任何基因，分化形成该个体任何种类细胞，如受精卵表现出最高的全能性。 多能性(pluripotency)：受精卵发育到原肠胚细胞排列成三胚层后，分化潜能上开始出现一定的局限性，倾向于只发育为本胚层的组织器官，但仍具有发育成多种表型的能力的细胞。 影响细胞分化的因素：①胞外信号分子对细胞分化的影响；②细胞记忆与决定；③受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响；④细胞间的相互作用与位置效应；⑤环境对性别决定的影响；⑥染色质变化与基因重排对细胞分化的影响。 这里涉及到几个概念： 细胞决定(determination)：胚胎三胚层期，在细胞之间出现可识别的形态和功能的差异之前，细胞受到约束而向着特定的方向分化，最终形成一定表型的
第十三章参考答案 一、名词解释 1、细胞衰老：细胞衰老又称老化，是细胞的一个基本的生命现象。是指细胞随着年龄的增加，生理机能和结构发生退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。 2、Hayflick界限：由Hayflick等人提出的，其主要内容是：细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。 3、致密体：衰老细胞中常见的一种结构，绝大多数动物细胞在衰老时都会有致密体的积累。致密体是由溶本科体或线粒体转化而来。多数致密体具单层膜且有阳性的磷酸酶反应，这和溶酶体是一致的；少数致密体仍可看到双层膜，有时嵴的结构也依稀可见，显然是由线粒体转化而来的。 4、端粒：端粒是具有特殊DNA序列并以一种特殊方式复制的染色体末端结构，由简单的富含T和G的DNA片段的重复序列组成。线性染色体复制时，端粒不被复制。因此，真核细胞染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短。这个缩短的端粒传给细胞后，随着细胞的再次分裂进一步缩短。这样，染色体末端端粒随着每次细胞分裂而逐渐缩短，直到影响分裂走向衰老。 5、细胞死亡：细胞的死亡是指细胞生命活动的结束。在多细胞生物中，细胞死亡有两种不同形式：细胞坏死或意外死亡，细胞凋亡或称程序性细胞死亡。 6、细胞凋亡：细胞凋亡是多细胞有机体为调控机体发育，维护内环境稳定，由基因控制的细胞主动死亡的过程，是机体的一种基本生理机制，并贯穿于机体整个生命活动过程。 7、凋亡小体：细胞凋亡过程中产生的一种特殊的结构体，形成过程是核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器如线粒体一起聚集，为反折的细胞质膜所包围。从外观上看，细胞表面产生了许多泡状或芽状突起，以后，逐渐分隔，形成单个的凋亡小体。凋亡小体逐渐为邻近的细胞所吞噬并消化，不会影响周围的细胞，不会引起炎症反应。 8、DNA ladders：细胞凋亡的重要的生化特征，由于内源性的核酸内切酶活化，DNA被随机地在核小体的连接部位打断，DNA发生核小体间的断裂，结果产生含有不同数量核小体单位的片段，在进行琼脂糖凝胶电泳时，形成了特征性的DNA梯状条带（DNA ladders），其大小为180～200bp的整数倍。 9、细胞坏死：是细胞死亡的一种方式，通常指各种致病因子（物理的[辐射]、化学的[有毒物的侵袭]因素和生物因素[微生物感染]干扰和中断了细胞正常代谢活动而造成的细胞意外（非正常）死亡。 在细胞坏死时，细胞膨胀，外形不规则；溶酶体膜破坏，水解酶外溢；细胞膜破坏，胞浆外溢，侵袭周围组织，引起炎症反应。 10、caspase 家族：caspases是近年来发现的一组存在于胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶，是一类天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶，人的细胞中已发现十几种caspase，大多数都在细胞凋亡中起作用。caspase所有成员都具有共同的特点，活性中心是半胱氨酸残基，水解蛋白底物的位点是特异地断开天冬氨酸残基后的肽键。Caspase家族在正常条件下，以非活化的酶原形式存在于细胞中，它们具有4个独特的结构域，当酶原被活化时，各个结构域之间发生裂解。Caspase的级联反应在调节和执行凋亡的过程中发挥核心作用。 11、bcl-2：bcl-2是细胞凋亡抑制基因，名称来源于B细胞淋巴瘤/白血病-2。它最初是从人的滤泡性B细胞淋巴瘤中分离出来的，通常定位于人的第18号染色体，但由于发生染色体易位，使bcl-2与14号染色体上IgH基因并列导致过度表达。 bcl-2是一种原癌基因，不同于一般意义上加速细胞增殖而致癌的癌基因，它是通过抵抗多种形式的细胞死亡，延长细胞寿命，使细胞数目累积增多来促进肿瘤形成的。
第十三章细胞衰老与凋亡 本章要点：本章着重阐述细胞生命的基本现象衰老与死亡。要求掌握细胞衰老的基本特征及基本原理，重点掌握细胞凋亡的生物学意义，细胞凋亡的研究进展，细胞凋亡的形态和生化特征、分子机制及检测方法。 一、名词解释 1、细胞衰老 2、Hayflick界限 3、致密体 4、端粒 5、细胞死亡 6、细胞凋亡 7、凋亡小体 8、DNA ladders 9、细胞坏死 10、caspase 家族 11、bcl-2 12、P53 二、填空题 1、体外培养的细胞的增殖能力与的年龄有关，也反映了细胞在体内的 状况；细胞衰老的决定因素存在于内；决定了细胞衰老的表达而不是细胞质。 2、衰老细胞的膜的减弱、能力降低；线粒体的数目，嵴呈状；核的体积、核膜、染色质。 3、端粒是由简单的富含和的DNA片段的序列组成；随着每次细胞分裂，端粒会。 4、端粒酶以自身的一段为模板，通过出一段端粒片段连接在染色体的端粒末端，从而保持了细胞的生长；人类正常组织的体细胞端粒酶活性。 5、ROS主要有三种类型即：、和。 6、2002年的生理学或医学诺贝尔奖颁给了两位英国科学家和一位美国科学家，以表彰他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的所作出的重大贡献。 7、细胞凋亡的发生过程，在形态学上可分为三个阶段，即、和。 8、HIV进入人体后，引起CD4+T细胞数目的重要机制就是。 9、细胞凋亡最主要的生化特征是由于内源性的活化，被随机地在核小体的部位打断，结果产生含有不同数量的的片段，进行电泳时，产生了特征性的，其大小为的整倍数。 三、选择题 1、下列不属于细胞衰老结构变化的是（）。 A、细胞核随着分裂次数的增加而增大 B、内质网呈弥散状 C、线粒体的数目随分裂次数的增加而减少 D、线粒体体积随分裂次数的增加而减小 2、致密体属于（） A、初级溶酶体 B、次级溶酶体 C、残体 D、都不对 3、端粒存在于（）。 A、细胞质中 B、中心体 C、线粒体上 D、染色体上 4、细胞凋亡是指（）。 A、细胞因年龄增加而导致正常死亡 B、细胞因损伤而导致死亡 C、细胞程序性死亡 D、细胞非程序性死亡 5、在caspase家族中，起细胞凋亡执行者作用的是（）。 A、caspase1，4，11 B、caspase2，8，9 C、caspase3，6，7 D、caspase3，5，10 6、端粒存在于染色体DNA两端，是一富含（）的简单重复序列。 A、U B、A C、T D、C
14-2细胞的衰老 所有的生命皆是有限度的，而衰老是客观的不可逆的生命过程。不同物种有不同的寿命限度，例如昆虫平均寿限一年，老鼠平均寿限三年，猫狗平均寿限17年。不同物种的寿限从根本上来说是由基因程序决定的，但受到环境等复杂因素的影响，例如，有着相同基因组的工蜂寿命不超过一年，而蜂王寿命可达6年之久，区别仅在于幼虫期是否喂食蜂王浆。在美国加利福利亚白山上的一颗狐尾松（bristlecone pine），迄今生活了五千多年，是现存已知的最古老的生命个体。这得益于它所处的局部环境包括碱性的土壤，冰冻的土层以及干燥的空气使得其它微生物难以生存。人的寿限一般认为是一百多岁，而目前人的寿命远低于预期，其原因可能主要是衰老和疾病。 对于单细胞生物而言，细胞的衰老即是生物个体的衰老。原核细胞若营养充足，条件适宜，空间无限，可以不断分裂，保持活力，没有衰老现象。如果环境不断恶化，如营养物质减少，代谢产物积累，菌种会衰老减产。而且，在原核细胞不断分裂的过程中，基因突变率非常高，可导致菌群的根本上的变异，某种意义上来说，这也可看做是原核细胞的衰老。 对于多细胞生物而言，细胞衰老不等于机体的衰老，频繁新陈代谢的细胞，例如造血系统细胞，各种上皮和内皮细胞可以反复新生-衰老-死亡-再生，肝细胞平均寿命500天，红细胞平均寿命120天，白细胞平均寿命7-14天，肠腔内皮细胞平均寿命只有3天，这些细胞的的衰老和死亡由新细胞的增殖补充，并不伴随机体的老化；同时机体的衰老并不意味着所有细胞的衰老，表现为各器官功能退化程度的不一致，例如神经细胞和心肌细胞可以伴随人的一生，甚至在机体死亡后继续存活一定时间。但是，细胞衰老和机体衰老紧密相关。一般来说衰老个体的细胞比幼年个体和胚胎细胞的分裂能力弱，早老症儿童身上分离的细胞的分裂能力也远低于同龄的儿童，动物细胞在体外分裂的次数与这个物种本身的寿命有关，因而细胞的衰老和机体的衰老又是密切联系的。 正常细胞即使是给予足够的营养，生长因子和足够的空间，也不可能无限制地分裂。1961年，Leonard Hayflick利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现细胞的分裂能力与个体的年龄有关，胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。Hayflick等人还发现，动物体细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关，例如人的成纤维细胞体外传代的次数比小鼠的细胞多，而龟的细胞体外传代的次数又比人的细胞多。这种正常细胞有限次数的增殖称为Hayflick界线。然而，也有些细胞能够跨越这个界限，进行无限次的分裂，例如胚胎干细胞和肿瘤细胞。 衰老细胞会发生一系列形态结构的变化，并伴随着生理功能的普遍下降，包括细胞内水分减少导致细胞收缩，体积减小；细胞内色素生成增加同时色素代谢减慢，导致色素颗粒沉积；细胞质膜磷脂含量下降，胆固醇和磷脂比值升高，磷脂中不饱和脂肪酸下降，卵磷脂和鞘磷脂的比值下降，使得质膜流动性降低；衰老细胞中线粒体体积增大而数量减少，同时线粒体DNA突变增加；衰老细胞核膜内折，染色质固缩，染色体端粒缩短；衰老细胞细胞骨架结构也发生变化，例如在衰老的纤维母细胞中，中间纤维vimentin 的合成明显增加，而且沿细胞长轴呈束状排列，造成细胞形态不均一。还有，衰老细胞蛋白质合成速度减慢同时合成的蛋白质的成分出现一些变化，例如衰老细胞纤粘连蛋白和胶原酶合成增加。细胞内原有的蛋白质也出现变性和活性变化。例如，衰老细胞分泌多种炎症趋化因子IL6,IL8，高表达血小板生长因子PDGF，蛋白酶MMP和p16等等。同时，衰老细胞SA-β-Gal(senescence-associatedβ-galactosidase，即为衰老特异性的β-半乳糖苷酶)表达水平上调，可以分解X-Gal而生成深蓝色产物，在普通的光学显微镜下就可以观测到衰老细胞中的蓝色颗粒，常常被用于衰老细胞的快速检测。
第十四章细胞衰老、死亡与癌变 1. 什么是Hayflick界限？ 答: 1961年，Leonard Hayflick 首次报道了体外培养的人的成纤维细胞(human fibroblasts)具有增殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现：胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。 Hayflick等还发现，动物体细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关,alápagos 龟的最高寿命是175岁，它的细胞在体外培养时能分裂100次。而小鼠的寿命只有几年，所以从小鼠分离的细胞在体外分裂的次数不超过30次。 Hayflick的实验表明，正常人的成纤维细胞，在体外培养条件下，即使条件适宜，细胞也不能无限制地进行分裂，即使是机体中可以终生分裂的细胞，在体外培养时也有分裂次数的极限，即使给予丰富的营养、生长因子和足够的生长空间也是如此。而且细胞的分裂能力与个体的年龄有关，例如从40岁个体获取的成纤维细胞在培养过程中只能分裂40次而不是80次，这就是细胞的衰老，也就是说细胞的衰老控制着细胞的分裂次数，进而控制着细胞的数量。由于上述规律是Hayflick研究和发现的，故称为Hayflick界限。 这种在体外培养的细胞增殖传代的能力，反映了细胞在体内的衰老状况。因此许多科学家认为多细胞个体的衰老始于细胞的衰老，对体外培养细胞有限寿命的观察和研究，有助于人们了解机体衰老过程的某些规律。 2. 举例说明三类不同寿命的细胞各有什么特点？ 答: 根据细胞寿命情况将细胞分为三类：第一类细胞的寿命接近于动物的整体寿命，如神经元，脂肪细胞，肌细胞等。一般认为此类细胞在机体出生后, 便不再分裂增生, 数量也不会增加, 只是随着机体的生长, 体积可以增大; 尔后随着机体的衰老, 体积又行缩小, 甚至死亡。因此, 细胞数量也随年龄的增大而逐渐减少。表现为机体失去皮下脂肪, 肌肉松弛萎缩, 脑功能衰退等。第二类是缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝细胞，胃壁细胞等。肝细胞通常不分裂，但终生保留分裂能力，例如部分切除肝后，剩余的肝细胞即能行旺盛的同步分裂。第三类是快速更新的细胞，如皮肤的表皮细胞，红细胞和白细胞等，它们在正常情况下终生保持分裂能力。机体中这三类寿命不同的细胞，分工合作，组成统一的整体。 3. 什么是衰老的遗传程序论(genetic program theory)？ 答: 衰老的遗传程序论认为衰老是遗传上的程序化过程，衰老是受特定基因控制的。一切生理功能的启动和关闭都是按照一定程序进行的。有一个程序存在于每种生物体的基因组中，生物体的生长、发育、老化和死亡都由这一程序控制。这一理论有三方面的证据支持。首先是Hayflick的细胞培养实验是这一理论的实验基础。另外，太平洋沿岸的马哈鱼也是这一理论典型的生物体。这种鱼的生物圈在迁徙到产卵地后终止，产卵后几周就死亡了，这期间鱼的鼻、口、背和皮肤上出现明显的形态改变，这些变化使组织广泛退化。第二，发现人从30岁开始，人体各种器官的功能有1%的减退，这包括肺功能、心脏功能、肌功能和听力等。第三是早老综合症（symptoms of early aging）也提供了一些少数基因影响和控制整个衰老过程的证据。 另外，端粒缩短论和线粒体损伤论都支持衰老的基因程序论。 也有很多例子不符合甚至反对遗传程序论，最突出的例子是饮食对蜜蜂寿限的影响，蜂王可活6年之长，而工蜂只能活3～6个月。它们寿命的不同不是由
1. 顺式作用元件（cis-acting element）是指可以影响自身基因表达活 性的真核DNA序列。 2. 反式作用因子（trans-acting factor）.指调控转录的蛋白质因子。它们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。 3. 管家基因（housekeeping gene）.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均表达，被称为管家基因。 4. 基因表达的时空性.即基因表达的时间、空间特异性。时间特异性：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。在多细胞生物基因表达的时间特异性又称阶段特异性。空间特异性：在个体生长全过程，某种基因产物在个体在不同组织或器官表达，即按空间顺序出现。 5. 启动子（promoter）启动子指RNA聚合酶结合位点周围的一组 转录调控组件，包括至少一个转录起始点以及一个以上的功能组件。 6. 增强子（enhancer）指远离转录起始点（1~30kb），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，其发挥作用的方式通常与方向，距离无关。 7. 沉默子（silencer）是某些基因含有负性调节元件，当其结合特异蛋白质因子时，对基因转录起阻遏作用。
8. 基本转录因子基本转录因子（general transcription factor）为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（tRNA、mRNA及rRNA）转录的类别。 9. 特异转录因子特异转录因子（special transcription factor）：为个 别基因转录所必需，决定该基因的时间、空间特异性表达，故称特异转录因子 10.基因组基因组（genome）：指一个细胞或病毒所携带的全部遗 传信息或整套基因。 11.基因表达基因表达：指储存遗传信息的基因转录及翻译合成蛋 白质，或者经转录合成RNA的过程。
第十四章细胞衰老与细胞死亡 一、单项选择题 1．衰老细胞的特征之一是常常出现下列哪种结构的固缩 A．核仁B．细胞核C．染色体D．脂褐质E．线粒体 2．小鼠成纤维细胞体外培养平均分裂次数为 A．25次B．50次C．100次D．140次E．12次 3．细胞凋亡与细胞坏死最主要的区别是后者出现 A．细胞核肿胀B．内质网扩张C．细胞变形D．炎症反应E．细胞质变形 4．细胞凋亡指的是 A．细胞因增龄而导致的正常死亡B．细胞因损伤而导致的死亡 C．机体细胞程序性的自杀死亡D．机体细胞非程序性的自杀死亡 E．细胞因衰老而导致死亡 5．下列哪项不属细胞衰老的特征 A．原生质减少，细胞形状改变B．细胞膜磷脂含量下降，胆固醇含量上升 C．线粒体数目减少，核膜皱襞D．脂褐素减少，细胞代谢能力下降 E．核明显变化为核固缩，常染色体减少 6．迅速判断细胞是否死亡的方法是 A．形态学改变B．功能状态检测C．繁殖能力测定D．活性染色法 E．内部结构观察 7．机体中寿命最长的细胞是 A．红细胞B．表皮细胞C．白细胞D．上皮细胞E．神经细胞 二、多项选择题 8．衰老细胞的特征包括 A．细胞的水分减少B．细胞核固缩，染色加深C．老年色素积累 D．细胞膜变厚，流动性下降，物质转运及信息传递障碍 9．自由基在体内有解毒作用，但更多的是有害作用，主要表现为 A．使生物膜的不饱和脂肪酸发生过氧化，形成氧化脂质，使膜的流动性降 低 B．使DNA发生氧化破坏或交联，使核酸变性，扰乱DNA的正常复制与转录 C．与蛋白质发生交联变性形成无定形沉淀物，降低酶活性和导致机体自身 免疫 D．加速细胞衰老 10.严重影响到机体衰亡的细胞衰亡是哪些 A．肝细胞B．肾细胞C神经细胞D．心肌细胞 11.遗传程序说是关于细胞衰老机理的假说，其主要内容是 A．重复基凶利用枯竭说 B.DNA修复能力下降说C．衰老基因说D．免疫功能减退说12.细胞磨损学说包括的假说是 A．差错灾难说B．大分了交联说C．自由基说D．衰老基因说 参考答案： 1. B 2. B 3. D 4. C 5. D 6. D 7. E 8. ABCD 9. ABCD 10. CD11. ABC 12. ABC 二、填空题 1．细胞死亡的形式有__________和__________。 2．人类的一生要经过__________、__________、__________、__________和__________
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
第十四章细胞分化与基因表达调控 一、填空题： 1、癌细胞内染色质，染色体的和发生改变，细胞核，核仁 ，核质，癌细胞群分裂相，细胞形态是呈和形。细胞膜表面出现和。 2、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。 3、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。 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。 二、选择题： 1、同源细胞逐渐变为结构和功能及生化特征上相异细胞的过程是（） A.增殖 B.分裂 C.分化 D.发育 E.衰老 2、从分子水平看，细胞分化的实质是（） A.特异性蛋白质的合成 B.基本蛋白质的合成 C.结构蛋白质的合成 D.酶蛋白质的合成 E.以上都不是 3、维持细胞最低限度的基因是（） A.奢侈基因 B.结构基因 C.调节基因 D.管家基因 E.以上都不是 4、生物体的细胞中，全能性最高的细胞是（） A.体细胞 B.生殖细胞 C.干细胞 D.受精卵 E.上皮细胞 5、关于细胞分化的叙述,错误的是（） A.分化是因为遗传物质丢失 B.分化是因为基因扩增 C.分化是因为基因重组 D.分化是转录水平的控制 E.分化是翻译水平的控制 6、细胞分化过程中，不能激活基因进行选择性表达的因素是（） A.DNA B.RNA C.组蛋白 D.酶蛋白 E.非组蛋白 7、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 8、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 9、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。
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
第十三章基因表达调控 一、名词解释 1.基因表达 2.HRE 3.CAP 4.操纵子 5.启动子 二、填空 1.基因表达调控可发生在遗传信息传递的任何环节,但是基因表达 的基本控制点。 2.操纵子包括______________及______________。 3.基因表达包括______________和______________。 三、问答 简述乳糖操纵子的结构及其调节机制。 参考答案 一、名词解释 1.遗传信息表现为有功能的蛋白质，包括转录和翻译。 2.即激素反应元件，能与激素-受体复合物二聚体结合的DNA特定序列，结合后 可调节（促进或抑制）相邻基因的转录，进而调节该基因编码蛋白的合成。 3.CAP即分解代谢物基因激活蛋白，为同二聚体，分子内部有DNA结合区和cAMP 结合位点，可与乳糖操纵子启动序列中的CAP结合位点结合，正性调节乳糖操纵子的表达。 4.结构基因及其上游的调控序列。 5.σ因子辨认结合的部位。 二、填空 1.转录起始 2.结构基因上游调控序列 3.转录翻译
三、问答 乳糖操纵子含Z、Y、及A三个结构基因，编码降解乳糖的酶，此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P和一个调节基因I，在P序列上游还有一个CAP 结合位点。由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成lac操纵子的调控区，三个编码基因由同一个调控区调节。 乳糖操纵子的调节机制可分为三个方面： (1)阻遏蛋白的负性调节没有乳糖时, 阻遏蛋白与O序列结合,阻碍RNA 聚合酶与P序列结合,抑制转录起动；有乳糖时,少量半乳糖作为诱导剂结合阻遏蛋白，改变了它的构象，使它与O序列解离,RNA聚合酶与P序列结合,转录起动。 (2) CAP的正性调节没有葡萄糖时，cAMP浓度高，结合cAMP的CAP与lac操纵子启动序列附近的CAP结合位点结合，激活RNA转录活性；有葡萄糖时，cAMP浓度低，cAMP与CAP结合受阻，CAP不能与CAP结合位点结合，RNA转录活性降低。 (3)协调调节当阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发挥作用；如无CAP存在，即使没有阻遏蛋白与操纵序列结合，操纵子仍无转录活性。