生物化学基因表达调控

生物化学中的基因表达调控生物体内的基因表达调控是一项关键的生物化学过程，它决定了基因的表达水平和基因产物的功能。

这个调控系统以多种复杂的方式调节基因的表达，以适应细胞内和细胞外环境的变化。

本文将介绍基因表达调控的机制和其在生物化学中的重要性。

一、基因表达调控的概述基因表达调控是指细胞如何决定在何时、何地和何种程度上表达特定基因的过程。

这种调控是细胞内复杂网络的结果，涉及到DNA序列、蛋白质因子和其他细胞组分的相互作用。

二、转录调控在基因表达的第一步中，DNA序列被转录成RNA，这一过程称为转录。

转录调控是一种主要的基因表达调控机制，通过控制转录的起始和终止来调节基因的表达水平。

这种调控包括DNA序列中的启动子区域和转录因子的相互作用。

三、转录后调控转录后调控是指在转录结束后，通过调节RNA的处理、稳定性和翻译效率来调控基因表达。

这种调控包括RNA修饰、剪接和降解等过程。

转录后调控对于基因调控的精确性和适应性具有重要作用。

四、表观遗传调控表观遗传调控是指通过改变染色质结构和DNA甲基化状态来调控基因表达。

这种调控是长期稳定的，可以由环境因素和遗传变异所影响。

表观遗传调控在细胞分化、发育和疾病发生中起着重要的作用。

五、信号传导调控细胞内外的信号分子可以通过信号传导通路直接或间接地调节基因的表达。

这种调控机制可以迅速地响应环境变化，调节基因表达以满足细胞的需要。

信号传导调控在细胞生命活动中起着非常关键的作用。

六、miRNA调控miRNA是一类小分子RNA，通过与靶基因的mRNA结合来抑制其翻译或降解，从而调节基因表达。

miRNA调控是一种重要的基因表达调控机制，参与细胞增殖、分化和生理病理过程。

七、基因表达调控的重要性基因表达调控在生物化学中具有重要的意义。

它使细胞能够对环境变化做出适应性反应，并在细胞生命周期的不同阶段保持基因表达的稳定性和精确性。

基因表达调控的异常可能导致疾病的发生和发展。

总结：基因表达调控在生物化学中是一个复杂而重要的过程。

第十三章基因表达调控一、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。

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 ．基因转录初步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 浓度高升C ．半乳糖与隔断蛋白结合D ．RNA聚合酶与启动序列结合E ．隔断蛋白与控制序列结合3．加强子的特点是4．以下那个不属于顺式作用元件A 5 ABCDE 6 ． UAS B ． TATA 盒 C ． CAAT 盒 D ． Pribnow盒E．．关于铁反应元件（IRE）错误的选项是．位于运铁蛋白受体(TfR)的mRNA上． IRE 组成重复序列．铁浓度高时 IRE 促进 TfR mRNA 降解．每个 IRE可形成柄环节构． IRE 结合蛋白与 IRE 结合促进 TfR mRNA 降解．启动子是指GC 盒A． DNA 分子中能转录的序列B．转录启动时 RNA 聚合酶鉴别与结合的 DNA 序列C．与隔断蛋白结合的 DNA 序列D．含有转录停止信号的 DNA 序列E．与反式作用因子结合的 RNA 序列7．关于管家基因表达错误的选项是A．在同种生物全部个体的全生命过程中几乎全部组织细胞都表达B．在同种生物全部个体的几乎全部细胞中连续表达C．在同种生物几乎全部个体中连续表达D．在同种生物全部个体中连续表达、表达量一模一样E．在同种生物全部个体的各个生长阶段连续表达8．转录调治因子是E．产生隔断蛋白的调治基因9 ．对大多数基因来说，CpG 序列高度甲基化A ．控制基因转录B ．促进基因转录C ．与基因转录没关D ．对基因转录影响不大E ．既可控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 pol Ⅱ经过转录停止点D ．提前停止转录E ．控制 RNA pol Ⅱ参加组成前初步复合物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E ．几个功能相关基因成簇地串联13 ．功能性前初步复合物中不包括A ． TF Ⅱ AB ． TBPC ．σ因子D ．initiator （Inr ）E ．RNA pol Ⅱ14 ． tRNA 基因的启动子和转录的启动正确的选项是A ．启动子位于转录初步点的 5 '端B ． TF ⅢC 是必需的转录因子，TF Ⅲ B 是帮助TF ⅢC 结合的辅助因子C ．转录初步需三种转录因子 TF Ⅲ A 、 TF Ⅲ B 和 TF Ⅲ CD ．转录初步第一由 TF Ⅲ B 结合 A 盒和 B 盒E ．一旦 TF Ⅲ B 结合， RNA 聚合酶即可与转录初步点结合并开始转录15．基因转录激活调治的基本要素错误的选项是A ．特异 DNA 序列 B ．转录调治蛋白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”表达错误的选项是A ．基因表达并无严格的规律性B ．基因表达拥有组织特异性C ．基因表达拥有阶段特异性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高升或降低17 ．关于基因引诱和隔断表达错误的选项是A ．这类基因表达受环境信号影响升或降B ．可引诱基因指在特定条件下可被激活C ．可隔断基因指应答环境信号时被控制D ．乳糖控制子体系是引诱和隔断表达典型例子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 ．控制子不包括19．顺式作用元件是指C．编码基因以外可影响编码基因表达活性的序列D．启动子不属顺式作用元件 E ．特异的调治蛋白20 ．关于反式作用因子不正确的选项是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．指拥有激活功能的调治蛋白D ．与顺式作用元件平时是非共价结合E ．反式作用因子即反式作用蛋白21 ．乳糖控制子的直接引诱剂是A ．乳糖B ．半乳糖C ．葡萄糖 D．透酶 E ．β- 半乳糖苷酶22 ．关于乳糖控制子不正确的选项是A ．当乳糖存在时可被隔断B ．含三个结构基因C ． CAP 是正性调治要素D ．隔断蛋白是负性调治要素E ．半乳糖是直接引诱剂23 ．活化基因一个明显特点是对核酸酶A ．高度敏感B ．中度敏感C ．低度敏感D ．不度敏感E ．不用然24 ． lac隔断蛋白与lac控制子结合的地址是A ． I基因B．P序列C．O序列D．CAP序列E．Z基因25 ． CAP 介导 lac控制子正性调治发生在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 ．功能性的前初步复合物（ PIC ）形成牢固的转录初步复合物需经过TBP 接近A．结合了默然子的转录控制因子B．结合了加强子的转录控制因子C．结合了默然子的转录激活因子D．结合了加强子的转录激活因子E．结合了加强子的基本转录因子（二） B 型选择题A．控制子 B ．启动子 C ．加强子 D ．默然子 E ．转座子1 ．真核基因转录激活必不能少2 ．真核基因转录调治中起正性调治作用3 ．真核基因转录调治中起负性调治作用4．原核生物的基因调控体系是5．由特定基因编码，对另一基因转录拥有调控作用的转录因子6．影响自己基因表达活性的 DNA 序列7．由特定基因编码，对自己基因转录拥有调控作用的转录因子8．属于原核生物基因转录调治蛋白的是A ． lac隔断蛋白B．RNA聚合酶C．c AMP D．CAPE．转录因子9．与 CAP 结合10．与启动序列结合11．与控制序列结合A ．多顺反子B ．单顺反子C ．内含子D ．外显子E ．控制子12．真核基因转录产物13．原核基因转录产物14．真核基因编码序列A ． UBF1B ． SL 1 C．ICR D．TFⅢ B E．UCE15 ． RNA polⅠ所需转录因子，并能与UCE 和核心元件结合16 ． tRNA 和 5S rRNA 基因的启动子17 ．人 rRNA 前体基因的启动子元件18 ． tRNA 和 5S rRNA 基因转录初步所需转录因子（三） X 型选择题1．基因表达的方式有2．基因表达终产物能够是3．在遗传信息水平上影响基因的表达包括4．控制子包括E．顺式作用元件5．以下哪些是转录调治蛋白E．反式作用因子6．基因转录激活调治的基本要素有A ．特异 DNA 序列B ．转录调治蛋白C ． DNA-RNA 相互作用D ． DNA- 蛋白质相互作用E ．蛋白质 - 蛋白质相互作用7．平时组成最简单的启动子的组件有E．上游激活序列8．关于启动子的表达哪些是错误的A ．开始转录生成 m RNA 的 DNA 序列B ． m RNA 开始被翻译的序列C ． RNA 聚合酶开始结合的 DNA 序列D ．隔断蛋白结合 DNA 的部位E．产生隔断物的基因9．基因表达过程中仅在原核生物中出现而真核生物没有的是A ． AUG 用作初步密码子B ．σ因子C ．电镜下的“羽毛状”现象D ．多顺反子 m RNA E ．多聚核糖表现象二、是非题1 ．管家基因在一个生物个体的几乎全部细胞中连续表达，且表达水平是一成不变的。

《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。

生物化学基因表达调控自测题一、单项选择题1. 关于基因表达的概念的叙述中，错误的是( )。

A.某些基因表达的产物是蛋白质B.某些基因表达的产物是RNAC.某些基因表达经历基因转录及翻译等过程D.其过程总是经历基因转录及翻译的过程2. 关于管家基因表达描述，最确切的是( )。

A.在生物个体的所有细胞中表达B.在生物个体生命全过程的几乎所有细胞中持续表达C.在特定环境下的生物个体的所有细胞中表达D.在特定环境下生物个体生命全过程的所有细胞中持续表达3. 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.翻译二、多项选择题1. 基因的组织特异性表达可表现为( )。

A.在同一组织不同的基因表达不同B.在不同的组织同一基因表达不同C.在同一组织不同的基因表达相同D.在不同的组织同一基因表达相同2. 在乳糖操纵子机制中起正性调节的因素是( )。

A. cAMP水平升高B.葡萄糖水平升高C. cAMP水平降低D.葡萄糖水平降低三、名词解释1. 基因表达2. 管家基因四、填空题1. 基因表达的规律性表现为、。

2. 基因表达在、、、各水平上可进行调控。

3. 操纵子由、、共同组成。

五、简答题1. 基因表达调控有何生物学意义?六、论述题1. 试述乳糖操纵子的调控原理。

参考答案与题解一、单项选择题1. D rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达。

2. B 强调生物体生命全过程和所有细胞中持续表达。

3. B 转录起始是基因表达的关键调控点。

二、多项选择题1. A B 基因的组织特异性表达可表现为在同一组织不同的基因或在不同的组织同一基因表达不同。

2. A D 葡萄糖水平降低，细胞内cAMP增高;cAMP-CAP复合物与CAP结合位点结合，促进转录。

三、名词解释1. 基因表达：即是基因转录及翻译的过程。

2. 管家基因：是维持细胞生存所必需的，在一个生物个体几乎所有的细胞中持续表达的基因。

微生物基因的表达和调控微生物是指那些肉眼看不到的微小生物体，比如细菌、真菌、病毒等等，它们生存于土壤、水体、空气、动植物体内等各种环境中，是地球上最为广泛分布的群落。

微生物自然界中的重要作用已经被人们深刻认识，不但是有害微生物的致命“杀手”，更是人类健康和生态系统的宝贵财富。

而微生物中，基因的表达和调控则是微生物发挥生物功能的重要物质基础和生物化学过程。

本文就从基因表达和调控的这两个方面来深入探讨微生物的重要性。

一、基因表达基因表达可以简单地理解为基因在生命过程中的发挥作用，包括基因的转录和翻译。

转录指的是从DNA到mRNA的过程，是基因发挥生物学功能的第一步；而翻译指的是从mRNA到蛋白质的过程，也是基因发挥生物学功能的必要步骤。

对微生物而言，基因表达对于它们生存和生物功能的发挥是必不可少的。

微生物基因表达的特点具有以下几方面：1. 快速性和简单性细菌在繁殖过程中，能够在短时间内迅速地对外界环境的变化做出反应，从而完成必要的代谢活动和物质合成，其转录和翻译的速度也非常快，使得基因能够迅速发挥生物学作用。

2. 调节性和多样性微生物对于外界环境的变化做出反应时，常常涉及到多个基因的协同作用，而这就需要基因的调节和多样性表达来实现。

微生物特别是细菌在生命过程中的差异化和适应性表现得尤为明显，其基因的多样性和调节性是基因表达的特色之一。

3. 前瞻性和意义性微生物的生存和生物功能与环境、群体和物种的关系密切相关，因此，它们对于自身的基因表达也常常具有前瞻性和意义性。

比如，细菌在繁殖过程中不仅可以主动调节自身代谢酶和蛋白质的表达，还能保存储存一些离子、气体等物质来调节基因表达，从而更好适应外部环境的变化。

二、基因调控基因调控是指为达到适当的程度和节奏，而掌控基因表达的过程。

它包括两个方面：基因组中的序列特征和环境刺激条件。

因此，基因调控决定了DNA读数的速度和效果，从而导致RNA和蛋白质的形成，影响细胞的功能。