第六章 基因的表达与调控(上)——原核基因表达调控模式

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。

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参考书：王镜岩等. 《生物化学》上、下册，第三版. 北京：高等教育出版社，2002第一章糖类1. 糖类的概念及功能2. 重要的单糖、二糖、寡糖和多糖的结构和性质3. 糖的鉴定原理第二章脂质1. 生物体内脂质的分类，其代表脂及各自特点2. 甘油脂、磷脂以及脂肪酸特性3. 油脂和甘油磷脂的结构与性质第三章蛋白质化学1.蛋白质的化学组成，20种氨基酸的简写符号2.氨基酸的理化性质及化学反应3.蛋白质分子的结构（一级、二级、高级结构的概念及形式）4.蛋白质一级结构测定的一般步骤5.蛋白质的理化性质及分离纯化和纯度鉴定的方法6.蛋白质的变性作用7.蛋白质结构与功能的关系第四章酶1.酶的概念及酶的特点2.酶的分类及命名3.酶活性调节的因素和酶的作用机制4.酶的分离提纯基本方法5.酶促反应动力学以及酶活力的测定6.其他酶如抗体酶、核酶，固定化酶基本概念和应用第五章维生素与辅酶1.维生素的分类及性质2.各种维生素的活性形式、生理功能第六章核酸化学1.核酸的组成与结构2.核酸的理化性质3.核酸的研究方法第七章激素1.激素的分类2.激素的化学本质；激素的合成与分泌3.常见激素的结构和功能（甲状腺素、肾上腺素、胰岛素、胰高血糖素）4.激素作用机理第八章新陈代谢和生物能学1.新陈代谢的概念、类型及其特点2.ATP与高能磷酸化合物3.ATP的生物学功能4.电子传递过程与ATP的生成5.呼吸链的组分、呼吸链中传递体的排列顺序第九章糖的分解代谢和合成代谢1.糖的代谢途径，包括物质代谢、能量代谢和有关的酶2.糖的无氧分解、有氧氧化的概念、部位和过程3.糖异生作用的概念、场所、原料及主要途径4.糖原合成作用的概念、反应步骤及限速酶5.糖酵解、丙酮酸的氧化脱羧和三羧酸循环的反应过程及催化反应的关键酶6.光合作用的概况7.光呼吸和C4途径第十章脂类的代谢与合成1.脂肪动员的概念、限速酶；甘油代谢2.脂肪酸的 -氧化过程及其能量的计算3.酮体的生成和利用4.胆固醇合成的部位、原料及胆固醇的转化及排泄5.血脂及血浆脂蛋白第十一章氨基酸代谢1．蛋白质的酶促降解、氨基酸的吸收及必需氨基酸的概念2．氨基酸的一般代谢：脱氨基作用及脱羧基作用3．氨基酸的几种脱氨基的作用方式4．谷氨酸氧化脱氨作用5．转氨基作用：概念、酶及辅酶6．联合脱氨基作用：概念、过程及嘌呤核苷酸循环7．氨基酸的脱羧基作用8．氨的来源与去路9．尿素合成的部位、鸟氨酸循环的基本步骤、尿素分子中2个氮原子的来源及鸟氨酸循环的意义10．α–酮酸的代谢及谷氨酸彻底氧化中产生的ATP11．氨基酸合成途径的6种类型12．一碳单位的概念、来源、运载体及生理意义第十二章核酸的代谢1．嘌呤和嘧啶核苷酸分解代谢的终产物2．核苷酸合成的两条途径（从头合成及补救途径）的概念及合成部位3．从头合成中嘌呤核及嘧啶核各原子的来源及合成的基本过程4．脱氧核苷酸的生成5．核苷酸的补救途径6．核苷酸从头合成的抗代谢物二、分子生物学《分子生物学》考试大纲适用于广东药学院微生物与生化药学专业的硕士研究生入学考试。

第一部分课程性质与目标一、课程性质和特点《分子生物学》课程是我省高等教育自学考试生物工程专业（独立本科段）的一门重要的专业必修课程，通过本课程的学习要求学生熟知核酸（尤其是DNA）的基本生物化学特性，生物信息的储存、传递与表达过程，特别是基因的一般结构与生物功能，基因表达的调控原理。

掌握分子克隆与DNA重组的基本技术与原理，了解现代分子生物学基本研究方法，了解基因治疗与人类基因组计划、克隆技术的新成果和新进展。

激发学生对生命本质探索的热情，培养具备生命科学的基本知识和较系统的生物技术及其产业化的科学原理和工艺技术过程的基本理论和基本技能，能在生物产业领域的公司、工厂等企业单位从事生物工程及其高新技术产品生产、开发研究和企业经营管理工作的高级应用人才。

本课程在内容上共分十章，第一章介绍了分子生物学研究的主要内容及发展简况。

第二章是染色质、染色体、基因和基因组，重点介绍了遗传物质的分子结构、性质和功能，重点介绍了核酸的结构、功能、变性、复性和杂交等基本概念，也介绍了病毒核酸的相关知识和反义技术特点。

染色质和染色体的形态、组成和功能，基因的概念、功能和基本特征，基因组的概念、结构特点及有关基因组研究中基本理论和内容。

DNA的复制、突变、损伤和修复，主要介绍了DNA复制的过程、基因突变损伤和修复功能转座子结构特征和转座机制、以及遗传重组的机制。

第三、四章主要从动态角度探讨了遗传物质的运动的基本规律。

第三章是转录，重点介绍了转录的基本原理、转录过程及转录后加工过程和机制。

第四章是蛋白质的翻译，内容包括遗传密码、蛋白质合成、蛋白质的运转及蛋白质合成后的折叠和修饰加工，最后从应用的角度介绍了功能蛋白质研究的最新进展。

第五章介绍了分子生物学目前常用的基本研究方法。

第六、七章是基因表达的调控，分别从原核生物和真核生物两方面介绍了基因表达在转录和翻译水平上调控的机制。

第八章主要介绍了一些人类疾病的分子机制，以及基因治疗的概念。

现代分子生物学考试复习资料一、绪论1分子生物学：在分子水平上研究生命现象的科学。

通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。

2、1953年Watson 和Crick提出DNA双螺旋模型3、分子生物学研究内容：DNA重组技术（基因工程）、基因表达的调控、生物大分子的结构和功能研究、基因组、功能基因组与生物信息学研究二、染色体与DNA核小体：由H2A、H2B、H3和H4四种组蛋白各两个分子组成八聚体和大约200 bp的DNA 区段组成。

组蛋白：分为5种类型(H1，H2A，H2B，H3，H4)，其特性如下：1、进化上的极端保守性;2、无组织特异性;3、肽链上氨基酸分布的不对称性；4、组蛋白的修饰作用包括甲基化、乙基化和磷酸化；5、富含赖氨酸的组蛋白H5C值（C value）一种生物单倍体基因组所含DNA的总量。

C值反常现象也称为C值谬误。

指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象，即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系，某些较低等的生物C值却很大，如一些两栖动物的C 值甚至比哺乳动物还大。

基因：编码蛋白质或RNA等具有特定功能产物的遗传信息的基本单位，是染色体或基因组的一段DNA序列真核生物基因组的结构特点：1 真核基因组庞大一般都远大于原核生物基因组,2真核基因有断裂基因,即有内含子,3转录产物是单顺反子,4非编码区域多于编码区域.，占90％以上5有大量顺式作用元件。

包括启动子、增强子、沉默子等6有大量重复序列7有大量的DNA多态性8具有端粒结构原核生物基因组的特点：1基因组很小DNA含量少,2有重叠基因,转录产物是多顺反子,3结构简练,大部分都是编码区域,4DNA一般不与蛋白质结合5存在转录单元，转录形成多顺反子mRNA单顺反子：只编码一个蛋白质的mRNA;多顺反子mRNA:两个以上相关基因串在一起转录所得到的信使核糖核酸(mRNA)，由DNA链上的邻位顺反子所界定;顺式作用元件：存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。