基因分子生物学原理复习题及答案
好好复习，仅供参考。
——王连庆
The control of prokaryotic gene expression
I名词讲明
1. Operon 操纵子，指包含结构基因、 操纵基因及调剂基因的一些相邻 基因组成的 DNA 片段，其中结构基因的表达受到操纵基因的调控。 它是细 菌基因转录调控的差不多模型。
2. Inducible operon 可诱导操纵子，诱导物所诱导的操纵子为可诱导操 纵子，如 lac 操纵子，在诱导物作用下可产生本身代谢所需要的酶。
3. Operator 操纵基因，是操纵子结构基因编码区之前的 DNA 区段， 能够结合阻遏物或活化物。它位于基因启动子的后面或与启动子重叠，可 操纵一个临近基因或基因群的表达。
4. Corepressor 共阻遏物，一类小分子，能阻止产生合成它们的酶，如 Trp 操纵子结构基因编码的酶所合成的 Trp。
5. Repressible operon 可抑制操纵子， 共阻遏物所抑制的操纵子为可阻 遏操纵子， 即共阻遏物的存在能够抑制结构基因所编码酶的表达，如 trp 操 纵子。
6. Attenuator 衰减子， E. coli Trp 操纵子上游位于启动子与第一个结 构基因之间的序列转录后产物配对形成的终止结构。该结构有前导肽序列 的转录产物 3和 4互补配对形成。
7. Alarmones 信号素，原核生物应急反应中所产生的信号分子，它们 通过与靶蛋白的结合来改变其活性即刻产生调控作用，从而使自身对代谢 做出调剂。
8. Prophage 原噬菌体，某些温顺噬菌体侵染细菌后，其 DNA 整合到 宿主染色体上， 处于整合状态的噬菌体 DNA 为原噬菌体。 它是繁育和传递 噬菌体本身遗传信息的一种重要方式。
9. Riboswitch 核糖开关，是原核生物中一类调剂 RNA 元件，它能够 直截了当感受小分子的代谢来操纵转录和翻译，是不依靠调控蛋白的一种 调剂方式。
10. sRNAs细菌内小 RNA , sRNAs是细菌内长80~100 nt的RNA调 控序列。它们一样不由大的 dsRNA 前体形成，而使被小基因所编码。大多 数的 sRNA 通过与靶 mRNA 配对来抑制转录，有些情形也也促进转录。
11. Antisense RNAs反义RNA，是一类小分子 RNA，一样通过与 mR NA 配对来抑制 mRNA 的翻译，要紧在翻译水平上调剂基因表达的一种 RN A （少数可调剂其转录）。
H简答
1. 简述 lac operon 的调控机制。
Lac操纵子由操纵基因0、结构基因Z、A、丫及调剂基因组成。lac操 纵子在启动子的-35区缺乏UP元件，为弱的启动子。CAP和Lac抑制子分 不通过阻碍RNAP与启动子的结合来对lac基因进行调控。
1）乳糖存在，葡萄糖不存在： CAP 以二聚体形式结合到操纵基因上， 与 RNAP 相互作用，将其募集到启动子出并与之结合； 2）乳糖不存在，葡 萄糖存在： Lac 抑制子与操纵基因结合，不论 CAP 是否存在，它都排斥 R NAP,使其不能跟启动子结合而抑制转录。乳糖存在的情形下抑制子会失 去活性而无法与操纵基因结合。
2. 如何利用实验证明 CAP 蛋白的作用机制。
CAP 蛋白的作用机制是募集 RNAP 到启动子上,能够用活化子旁 路实
验来证明。 1）用蛋白与蛋白的相互作用取代 CAP 跟 RNAP 的相互作 用：一个蛋白与DNA结合域耦联，另一个蛋白取代 RNAP的a -CTD , R NAP能够被激活。2） a -CTD被DNA结合域取代，RNAP能够被激活。3） 无任何活化子,但 RNAP 是高浓度的,基因以激活水平表达。这三个实验 讲明 CAP 蛋白只是募集 RNAP 到启动子上。
3. 什么缘故常利用 lacZ 作为 reportors？
在乳糖类似物IPTG的诱导下，LacZ编码B -半乳糖苷酶，它能够跟X -gal 反应生成蓝色物质。
LacZ 具有操作简单、 准确度高、辨论率高、 直截了当反映蛋白表达水 平等优点，因此适合做报告基因。
4. Lac repressor如何结合于 operators?
Lac阻遏蛋白的DNA结合结构域为HTH模体，其中一个a螺旋适合 插入DNA的大沟，与其中的特异碱基结合。另一个a螺旋横跨DNA大沟 与 DNA 主链相联系， 以保证第一个螺旋显现在正确的位置， 同时也增加蛋 白质-DNA相互作用的结合能。
Laz 阻遏物能够使 DNA 弯曲，使作用的区段在有效范畴之内。 Laz 阻 遏物以四聚体而不是二聚体结合，然而，每一个操纵基因只与 4 个亚基中 的两个接触。 Laz 阻遏物含有两个作用位点，一个与操纵基因作用， 另一个 与诱导子作用。当阻遏物与诱导子结合时，其结构发生变化，二聚体不能 同时结合 DNA 使活性降低。
5. 举例讲明原核activators的要紧作用机制。
原核活化子作用的要紧机制有二： 1）通过募集 RNA 聚合酶激活 转
录，如lac操纵子的活化子；2）通过变构作用激活RNAP : i改变RNA P的构象使启动活化，如glnA启动子的NtrC活化子；ii诱导启动子 DNA 构象改变，如 merT 启动子的 MerR 活化子。
6. 举例讲明原核repressors的要紧作用机制。 原核阻遏蛋白的作用机制有二:
1）抑制 RNAP 跟启动子的结合，
由于该位点与 RNAP 的结合位点重复，因此 RNAP 被排斥，如 laz 操纵子 中的Lac阻遏蛋白；2）阻遏蛋白结合到非启动子位点，与RNAP相互作用， 从而抑制转录起始，如E. coli的Gal阻遏蛋白。
7. 简述lac operon的调控机制（该题与1重复）。 8. 简述 trp operon 的调控机制。
Try操纵子（typ operon）负责Try的生物合成，当培养基中有足够的T ry 时，那个操纵子自动关闭，缺乏 Try 时操纵子被打开， trp 基因表达， Tr p 或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程中起作用。
Trp 操纵子的调控机制要紧有两种: 1）阻遏作用: trp 操纵子转录起始 的调
控是通过阻遏蛋白 Trp 实现的。在配体 Try 的存在下， TrP 二聚体构象 改变，结合于操纵基因，抑制结构基因的表达。 2）衰减作用： trp 操纵子转 录终止的调控是通过衰减作用实现的。如果 E. coli 中 Trp 水平较高，核糖 体迅速地翻译出前导序列中的序列 1，生成十四肽， 并在序列 3 转录往常占 据序列 2转录产物，使前导序列转录产物 3和 4互补，形成类似终止子的 衰减子结构；如果Trp水平较低，核糖体在序列1的Trp密码子暂停，使得 序列 2和 3互补，从而阻止衰减子的形成，使翻译连续进行。
9. 细菌营养环境极差（如缺乏氨基酸）时如何进行应急反应？ 在缺乏氨基酸的环境下， 细菌会停止大部分活动， 应急反会使应会 RN
A水平降低5~10%，使两种信号素ppGpp及pppGpp集合，它们通过与靶 蛋白的结合来改变其活性。未负载的 tRNA 与 A 位点结合，触发应急反应， RelA被活化，合成（p）ppGpp,它们降低了某些基因如rDNA的转录增加 另一些基因的转录，部分是因为改变了与 RNAP 的结合及改变 RNAP 启动 子的特异性。
10. 细菌如何利用 Riboswitch 调控基因表达？
11. 细菌如何调控 translation initiation ？ 简言之，细菌在转录起始要紧通
过调控蛋白对其调控，包括活化
子和抑制子。活化子要紧通过募集 RNA 聚合酶激活转录及改变 RNAP 的构 象使启动活化来对转录进行正调控； 而抑制子则通过排斥 RNAP 及与 RNA P 相互作用，从而抑制转录起始。
12. 简述 入 repressor & Cro protein 的作用（action）。
入抑制子由cl基因编码，由两个结构域组成，N端含DNA结合区， 以二聚化的形式结合DNA ,入抑制子既能够激活也能够抑制转录。当作为 抑制子起作用时，它结合到与启动子有重合的位点而排斥
RNAP;当作为
活化子时，入抑制子类似于CAP，通过募集RNAP到启动子上使其活化。
Cro蛋白只抑制转录，类似于Lac抑制子，它也是以二聚体形式与 DN A 结合，对 RNAP 排斥。
13. 简述细菌 sRNAs 的结构特点、产生气制及功能。
特点：其 sRNA 比真核生物的调控 RNA 大专门多，为 80~110 nt； 功能：大多数 sRNA 与靶 mRNA 互补使其降解从而抑制翻译，也有促 进翻译的报道。
14. 简述入噬菌体Establishment of lysogeny的过程。
当建立了溶源性时，cl基因从PRE开始转录，当这一状态得以坚 持
时，cl基因从PRM开始转录。结合在0R1和0R2上的抑制子不但激活 了坚持模式的表达同时关闭了建立模式的表达。同时，
PR操纵了裂解基因
和c H的表达，cH的表达可操纵抑制子的转录使噬菌体进入溶源状态。 而P L操纵了许多裂解基因的同时也操纵协助建立溶源性的
15. 简述 N 蛋白和 Q 蛋白的抗终止机制。
N蛋白调控早期的基因表达，作用于 3个终止子，它阻止在 入早期操 纵子的终止，其作用的位点为nut。RNAP 一通过nut位点，N蛋白即结合 到 RNA 上，并通过 RNA 装载到 RNAP 上。在这种状态下， RNAP 能够抗 击N和cro以外的终止子。N与nus基因的产物一起起作用，但如果 N有 较高的浓度， 它也有如此的作用， 表明 N 蛋白自身具有促进抗终止的作用。
Q蛋白识不于晚期启动子 PR' -10和-35区之间的DNA序列QBE。无 Q时，RNAP结合并起始转录，但在进行仅16或17 nt后暂停，然后终止 于下游约200 bp的终止子tR'如果Q存在，RNAP 一离开启动子，Q就 结合QBE,并移动到在邻近停留的 RNAP, RNAP装载了 Q蛋白就能通过 tR'。
c皿基因。
Gene regulation in eukaryotes 复习题（一）
I名词讲明
1. Chromosome （略，与染色体部分同） 2. Chromatin （略，与染色体部分同）
3. Two-hybrid assay 双杂交法，用来判定蛋白是否相互作用的方法， 基因 A 表达的蛋白与 DNA 结合结构域融合，基因 B 表达的蛋白与活化结 构域融合，如果二者相互作用，则它们相当于一个活化子，报告基因的表 达将被启动。
4. Chromatin Immunoprecipitation （ChIP） 染色质免疫沉淀，用来判定 给定蛋白是否与基因组 DNA 结合的方法。 简单的讲，加入交联剂使检测蛋 白跟目的 DNA 结合，将 DNA 切割成小片段，然后用抗体将与检测蛋白结 合的 DNA 回收，并用 PCR 的方法确定结合的位点。
基因分子生物学原理复习题及答案
