二、名词解释
1. 基因表达
答案:是基因转录及翻译的过程即生成有生物学功能产物的过程。
2. 管家基因
答案: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。
3. lac operon
答案:乳糖操纵子( lac operon):大肠杆菌中与乳糖代谢功能相关的基因成簇地串联在一起共同组成一个转录单位即乳糖操纵子,包括:Z、Y、A 3个结构基因,1个操纵序列O,1个启动序列P及1个调节基因I。
4. cis- acting element
答案:顺式作用元件(cis- acting element):指可影响自身基因表达活性的DNA序列。
5. trans - acting factor
答案:反式作用因子( trans- acting factor):真核转录调节因子由它的编码基因表达后,通过与特异的顺式作用元件的识别、结合,反式激活另一基因的转录,故称反式作用蛋白或反式作用因子。
6. monocistron
答案:单顺反子( monocistron):真核基因的一个编码基因转录只生成一个mRNA分子、经翻译生成一条多肽链。
7. 增强子
答案:是一种能够提高转录效率的顺式调控元件,可以远距离实施调节作用,需要有启动子才能发挥作用。
8. 染色质重塑
答案:是指在基因表达的复制和重组等过程中,染色质的包装状态、核小体位置和结构发生变化,而引起的染色质的变化。
9. 基因表达调控
答案:指基因如何被表达成为有功能的蛋白质(或RNA),在什么组织表达,什么时候表达,表达多少等。
10. RNA组学
答案:研究细胞内所有RNA的种类、结构和功能。
三、填空题
1.基因表达具有 特异性和 特异性。
答案:时间;空间
2.基因表达是在 级水平上进 行的复杂事件,其中 占主要地位。
答案:多;转录水平调控;
3.如果基因在对环境信号应答时表现为表达水平降低,这种基因是 ,此类基因表达水平降低的过程称为 。
答案:可阻遏的;阻遏;
4.启动子是 结合的DNA序列,操纵基因是 结合的部位。
答案:RNA聚合酶;阻遏蛋白;
5.基因表达的产物可以是 ,也可以是 。
答案:蛋白质;RNA;
6.基因表达是多级调控,其中 是基因表达的基本调控点。
答案:转录起始;
7.组蛋白主要通过 、 、和 修饰而调节基因表达。
答案:乙酰化;甲基化;磷酸化;
8.原核生物大多数基因表达调控是通过 机制实现的。
答案:操纵子;
9.操纵序列是结合 的部位,位于 和 基因之间。
答案:阻遏蛋白;启动子;结构;
10.决定基因转录基础频率的DNA元件是 ,它是 酶的结合位点。
答案:启动子;RNA聚合;
四、简答题
1.简述转录激活调节的基本要素。
答案:答:特异DNA序列决定基因的转录活性,在原核生物中包括:启动序列(promoter)、操纵序列(operator)以及其他调节序列;真核基因中包括:启动子、增强子及沉默子等顺式作用元件。转录调节蛋白可以增强或抑制转录活性,原核生物基因转录调节蛋白分为3类:特异因子、阻遏蛋白和激活蛋白;真核基因转录调节蛋白又称转录调节因子或转录因子,可分为基本转录因子和特异转录因子。DNA元件与调节蛋白对转录激活的调节最终是由RNA聚合酶活性体现。
2.简述真核基因启动子、增强子及转录因子的概念、结构和功能。
答案:答:真核基因启动子指的是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件,包括TATA盒,它的共有序列是TATAAAA。位于转录起始点上游-25~-30bp,控制转录起始的准确性及频率。TATA盒是基本转录因子TFⅡD结合位点。GC盒(GGGCGG)和CAAT盒(GCCAAT),位于转录起始点上游-30~-1l0bp区域。典型的启动子则由。TATA盒及上游的CAAT盒和(或)GC盒组成,具有一个转录起始点及较高的转录活性。
增强子是指远离转录起始点(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。增强子和启动子常交错覆盖或连续。从功能上讲,没有增强子存在,启动子通常不能表现活性;没有启动子时,增强子也无法发挥作用。
沉默子是指某些基因含有的负性调节元件,当其结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用。
3.简述真核基因在染色体水平上的活化调节机制。
答案:答:染色质核小体中组蛋白的化学修饰,调节染色质重塑、改变染色体活性;DNA甲基化修饰;非标门RNA参与调控染色质结构, lncRNA促进形成致密的染色质结构影响组蛋白修饰,调控DNMT的表达调控DNA甲基化。
五、论述题
1.试述乳糖操纵子的结构和调控原理,及其开放转录需要的条件。
答案:答:(1)乳糖操纵子含Z、Y、A 3个结构基因,分别编码β-半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶,1个操纵序列0、1个启动序列P及1个调节基因I。
(2)阻遏蛋白的负性调控I基因具有独立的启动序列(PI),编码一种阻遏蛋白,后者与0序列结合,使操纵子受阻遏而处于关闭状态。
(3)正性调节在启动序列P上游还有个分解(代谢)物基因激活蛋白(CAP)结合位点。在没有乳糖存在时,Lac操纵子处于阻遏状态。当有乳糖存在时,乳糖经β-半乳糖苷酶催化转变为别乳糖,结合阻遏蛋白,使蛋白质构象变化,lac操纵子即可被诱导。当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时,cAMP与CAP结合,CAP结合在Lac启动序列附近的CAP位点,可刺激RNA转录活性;当有葡萄糖存在时,cAMP浓度降低,cAMP与CAP结合受阻,因此Lac操纵子表达下降。
(4)协调调节:正性调节和负性调节机制协调合作,CAP不能激活被阻遏蛋白封闭基因的表达。但若无CAP加强转录活性,即使阻遏蛋白从操纵序列上解离仍无转录活性。
(5)开放转录条件:诱导物,即乳糖存在时解除阻遏蛋白的负性调控;无葡萄糖时,CAP活化,启动正性调控机制。
2.试述非编码RNA在真核基因表达中的调控作用。
答案:答:(1) miRNA:与靶mRNA3′UTR区互补抑制靶mRNA翻译。还可影响表观遗传调控蛋白的表达,以及调控DNA甲基化
(2) siRNA:与靶mRNA完全互补结合,导致靶mRNA降解,阻断翻译。
(3) lncRNA:参与调控染色质结构、调控组蛋白修饰、结合不同染色质重塑复合物并募集到不同染色质位点,调控DNA甲基化、与 miRNA互补配对,抑制其功能。
(4) snRNA:真核生物转录后加工中RNA剪接体的成分,参与mRNA前体交工。
(5) snoRNA:指导核糖体RNA甲基化和假尿嘧啶化修饰,指导snRNA、tRNA和mRNA的转录后修饰。