第六章 原核生物基因表达的调控

第六章基因表达调控1：原核生物基因表达调控名词解释：操纵子基因表达持家基因正调控和负调控安慰诱导物衰减子（弱化子）魔斑结构基因和调节基因本底水平表达填空1 操纵子的基因表达调节系统属于水平的调节,乳糖操纵子模型由和1961年提出的。

色氨酸操纵子包括和两方面的调控。

2、能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为诱导物。

能够诱导乳糖操纵子的化合物就是其中一例。

这种化合物同蛋白质结合，并使之与分离。

乳糖操纵子的体内功能性诱导物是。

3、色氨酸是一种调节分子，被视为。

它与一种蛋白质结合形成。

通过控制起作用。

色氨酸操纵子受另一种系统------ 的调控，它涉及到第一个结构基因被转录前的转录。

4、大肠杆菌乳糖操纵子调节基因编码的与结合，对Lac结合，对Lac表达实施负调控；与复合物结合于上游部分，对Lac表达实施正调控。

5、操纵子中没有基因产物的是和选择题1、下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物？（）A.乳糖B.蜜二糖C.O- 硝基苯酚-β-半乳糖苷（ONPG）D.异丙基-β-半乳糖苷E. 异乳糖2、色氨酸操纵子的调控作用是受两个相互独立的系统控制的，其中一个需要前导肽的翻译，下面哪一种调控这个系统？（）A.色氨酸B.色氨酰-tRNA TrpC.色氨酰-tRNAD.cAMPE.以上都不正确3、阻遏蛋白(阻抑蛋白)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、乳糖、阿拉伯糖、色氨酸等小分子物质在基因表达调控中作用的共同特点是A 与启动子结合B 与DNA结合影响模板活性C 与RNA聚合酶结合影响其活性D 与蛋白质结合影响该蛋白质结合DNAE 与操纵基因结合5.下面那项不属于原核生物操纵元的结构A：启动子B：终止子C：操纵子D：内含子6、下列有关操纵子的论述哪个是错误的（）A 操纵子是由启动基因、操纵基因与其所控制的一组功能上相关的结构基因组成的基因表达调控单位B 操纵子不包括调节基因C 代谢底物往往是该途径的可诱导酶的诱导物，代谢终产物往往是可阻遏酶的辅阻遏物D 真核细胞的酶合成也存在诱导和阻遏现象，因此也是由操纵子进行调控的7、操纵子调节系统属于哪一种水平的调节？A 复制水平的调控B 转录水平调控C 转录后加工的调控D 翻译水平的调控8、对调节基因下述哪些论述哪些是对的（）A 是编码阻遏蛋白的结构基因B 各种操纵子的调节基因都与启动基因相毗邻C 调节基因是操纵子的组成部分D 调节基因的表达另有转移的调控区9、以下有关阻遏蛋白的哪些是对的（）A 阻遏蛋白是调节基因表的的产物B 可诱导操纵子的阻遏蛋白具有直接与操纵子基因结合的活性，与诱导物相互作用后丧失活性C 可阻遏操纵子的阻遏蛋白没有直接与操纵子基因结合的活性，与辅阻遏物结合后才有此活性D 阻遏蛋白可与RNA聚合酶竞争同一结合部位10、关于启动基因的下述论点哪些是错误的（）A 启动基因是RNA聚合酶识别并最县结合的一段DNA序列B 启动基因是最先被RNA聚合酶转录的DNA 序列C 启动基因是DNA上富含A-T碱基对的部分D 启动基因是引发DNA复制的特殊序列11、下列有关降解物基因活化蛋白（CAP）的哪些论点是正确的（）A CAP-cAMP可专一地与启动基因结合，促进结构基因的转录B CAP可单独与启动子相互作用，促进转录C CAP-cAMP可与调节基因结合，控制阻遏蛋白的合成D CAP-cAMP可与RNA聚合酶竞争地结合于启动基因，从而阻碍结构基因的转录12、与乳糖操纵子操纵基因结合的物质是（）A RNA聚合酶B DNA聚合酶C 阻遏蛋白D 反密码子是非题1、葡萄糖和乳糖并存时，细菌优先利用乳糖并启动乳糖操纵子（）2、小分子物质如ITPG诱导乳糖操纵子表达时起负调控作用与操纵基因相结合阻抑结构基因的表达（）3、色氨酸操纵子中含有衰减子区，其调控作用主要受Trp浓度高低影响（）4、色氨酸操纵子（trpoperon）中含有衰减子序列（）5、cAMP在laz 操纵子中起正调控作用，其浓度受环境中的葡萄糖影响，与其浓度成正比（）6、大肠杆菌乳糖操纵子真正的诱导物不是乳糖，而是它的异构体别乳糖（）7、操纵基因又称操纵子，如同启动基因又称启动子一样（）8、可诱导操纵子是负责调节糖分解代谢的，可阻遏操纵子是负责调节氨基酸代谢的（）问答题：1、试述乳糖操纵子的结构及负控诱导的调控机理2、色氨酸操纵子的结构特点？其弱化子在调控中如何起作用？3、简述色氨酸操纵子中启动子调控作用特点。

第一节概述围绕基因表达过程中发生的各种各样的调节方式都通称为基因表达调控（gene regulation或gene control）。

几个基本概念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。

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，如启动子和终止子，都是典型的顺式作用元件。

反式作用因子是能调节与它们接触的基因的表达的各种扩散分子（通常是蛋白质），如RNA聚合酶、转录因子。

2、结构基因和调节基因:结构基因(structural gene)是编码蛋白质或RNA的基因。

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，使整套基因或都表达或都不表达。

调节基因(regulator gene)是编码合成那些参与其他基因表达调控的RNA或蛋白质的特异DNA 序列。

调节基因编码的调节物质通过与DNA上的特定位点结合控制转录是调控的关键。

比如：它能使结构基因在需要某种酶时就合成某种酶,不需要时,则停止合成，它对不同染色体上的结构基因有调节作用。

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，但也有例外.3、操纵基因和阻遏蛋白操纵基因(operator)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。

但当它与调节基因所编码的阻遏蛋白结合时，就从开放状态逐渐转变为关闭状态，使转录过程不能发生。

阻遏蛋白(aporepressor)是负调控系统中由调节基因编码的调节蛋白，它本身或与辅阻遏物(corepressor)一起结合于操纵基因，阻遏操纵子结构基因的转录。

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第七章原核生物的基因调控思考题答案一、填空题1. 能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为春基_诱导物•能够诱导乳糖操纵子的化合物IPTG 就是其中一例.这种化合物同塑遏_蛋白质结合.并使之与操纵基因分离。

乳糖操纵子的体内功能性诱导物是异乳糖.2O色氨酸是一种调节分子，被视为辅阻遏物。

它与一种蛋白质结合形成全阻遏物；乳糖操纵子和色氨酸操纵子是两个控制的例子.cAMP-cAP蛋白通过正控制起作用。

色氨酸操纵子受另一种系统弱化作用的调控.它涉及到第一个结构基因被转录前的转录竺止作用。

二、选择题(单选或多选)1o标出以下所有正确表述：(C )(a) 转录是以半保留方式获得序列相同的两条DNA链的过程(b) 依赖DNA的DNA聚合酶是多亚基酶，它负责DNA的转录(c) 细菌的转录物(mBNA)是多基因的(d) 。

因子指导真核生物hnRNA的转录后加工，最后形成mRNA(e) 促旋酶在模板链产生缺口，决定转录的起始和终止2. 下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物？ ( (c) (d))(a)乳糖(b) 0—硝基苯酚一B -半乳糖昔(0NPG)(c) 异丙基既基半乳糖昔(d) 异乳糖3. 氨酸操纵子的调控作用是受两个相互独立的系统控制的，其中一个需要前导肽的翻译，下面哪一个调控这个系统？( (b))(a) 色氨酸(b) 色氨酰一tRNA Trp(c) 色氨酰—tRNA(d) cAMP(e)以上都不是三、判断题1. 下面哪些说法是正确的？(a) LacA的突变体是半乳糖昔透性酶的缺陷(b) 在非诱导的情况下，每个细胞大约有4分子的p—半乳糖昔酶(c) 乳糖是一种安慰诱导物(d) RNA聚合酶同操纵因子结合(e)多顺反子mRNA是协同调节的原因(f) Lac阻遏物是一种由4个相同的亚基组成的四聚体(g) 腺昔酸环化酶将cAMP降解成AMP(h) CAP和CRP蛋白是相同的(i) —35和一10序列对于RNA聚合酶识别启动子都是很重要的(j)色氨酸的合成受基因表达、阻遏、弱化作用和反馈抑制的控制(k) Trp的引导mRNA能够同时形成三个“茎一环”结构(l)在转录终止子柄部的A-T碱基对可以增强结构的稳定性(m)真核生物和原核生物的转录和翻译都是偶联的(n)在色氨酸浓度的控制下,核糖体停泊在Trp引导区一串色氨酸密码，但并不与之脱离(o) Ara c蛋白既可作为激活蛋白，又可作为阻遏蛋白起作用(p) Ara c的表达不受调控正确：b, e, f, h, i, j, n, o四、简答题1.为什么只有DNA双螺旋中的一条链能被正常的转录？答：如果两条链都被转录，每个基因就能编码两个不同的多肽。

《原核生物基因表达调控》练习题及答案一、名词解释1.基因表达调控答案：所有生物的信息，都是以基因的形式储存在细胞内的DNA（或RNA）分子中，随着个体的发育，DNA分子能有序地将其所承载的遗传信息，通过密码子-反密码子系统，转变成蛋白质或功能RNA分子，执行各种生理生物化学功能。

这个从DNA到蛋白质或功能RNA的过程被称之为基因表达，对这个过程的调节称之为基因表达调控。

2.组成性基因表达答案：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须的或必不可少的，一般只受启动序列或启动子与RNA聚合酶相互作用的影响，且较少受环境因素的影响及其他机制调节，也称为基本的基因表达。

3.管家基因答案：某些基因产物对生命全过程都是必须的获必不可少的。

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.诱导表达答案：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。

5.阻遏表达答案：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。

6.反式作用因子答案：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。

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。

7.操纵子答案：是指原核生物中由一个或多个相关基因以及转录翻译调控元件组成的基因表达单元。

8.SD序列答案：存在于原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段，它与16S rRNA 3’端反向互补，所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。

根据首次识别其功能意义的科学家命名。

9.阻遏蛋白答案：是一类在转录水平对基因表达产生负控作用的蛋白质，在一定条件下与DNA结合，一般具有诱导和阻遏两种类型。

在诱导类型中，信号分子（诱导物）使阻遏蛋白从DNA释放下来；在阻遏类型中，信号分子使阻遏蛋白结合DNA，不管是哪一种情况，只要阻遏蛋白与DNA结合，基因的转录均将被抑制。

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。