第七章-原核基因表达调控-课件.ppt

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1、第七章 原核基因表达调控,原核基因表达调控总论操纵子调控转录水平上的其他调控转录后的调控,第一节 原核基因表达调控总论,遗传信息有序地传递到蛋白质或功能RNA分子的过程称为基因表达。对该过程的调节就称为基因表达调控。基因表达调控主要表现在转录水平上和转录后水平上的调控。原核生物中，营养状况和环境因素对基因的表达有重要影响。如某些代谢物（降解物）的出现、应急条件下细菌鸟苷四磷酸和鸟苷五磷酸的产生等均会导致基因表达受到调节。,一、原核基因表达调控分类,在正转录调控系统中，调节基因的产物是激活蛋白(activator)。根据其作用特征又可分为正控诱导系统和正控阻遏系统。在负转录调控系统中，调节基因的

2、产物是阻遏蛋白(repressor)。也可分为负控诱导系统和负控阻遏系统二大类。,二、原核基因表达调控主要特点,这种表达的调节主要是通过体内DNA区段与相应蛋白及其他因子相互作用来实现的,原核生物通过特殊代谢物调节的基因活性主要分为可诱导和可阻遏两大类:1.可诱导调节。是指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下，由原来关闭的状态转变为工作状态，即在某些物质的诱导下使基因活化。这类基因中最突出的例子是大肠杆菌的乳糖操纵子（分解代谢相关基因）。2.可阻遏调节。这类基因平时都是开启的，处在产生蛋白质或酶的工作过程中，由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭，阻遏了基因的表达。比如大肠杆菌中的色氨酸

3、操纵子（合成代谢相关基因）。,三、与基因表达调控相关的名词,1.看家基因（Housekeeping genes）:呈组成型表达,使细胞复制和生长所必需的基本过程能够正常进行。2.诱导性基因（Inducible genes）:在诱导因子或细胞因子的诱导下才活化表达的基因。,3.顺式作用元件和反式作用因子 Cis-acting element：是指具有调节功能的特定DNA序列或影响自身基因表达活性的DNA序列，在基因的同一条DNA分子上；如启动子。Trans-acting factor（转录因子TF）：由调节基因编码，调节基因是一种特殊的结构基因，其编码产物（RNA或蛋白质）可以扩散，控制其他基因

4、的表达。,基因表达的调节控制基本上是反式作用因子与顺式作用元件的相互作用。反式作用因子只识别DNA上非常短的一段序列（顺式元件）。,反式作用因子（转录因子）含有两种不同的结构域：a、DNA结合结构域（domaim）（1）、螺旋-反转-螺旋（Helix-turn-helix）（2）、锌指（Znic finger）（3）、Basic domains(Helix-loop-helix,and leucine zipper).基域通常以二聚体形式结合于 DNA上.,b、转录激活结构域（功能域）（1）、酸性激活域（2）、谷酰胺丰富域（3）、脯氨酸丰富域阻遏域（repressor domain）：专一性的

5、直接阻遏的结构域,三种DNA结合结构域模式：,Zinc-finger蛋白结构特征,Zinc-finger蛋白结构特征,HLH结构特征,HLH的结构特征,Leucine-zipper的结构特征,Lwucine-zipper结构特征,转录激活结构域主要有如下三个特征：（1）、酸性激活域（2）、谷酰胺丰富域（3）、脯氨酸丰富域阻遏域（repressor domain）是专一性的直接阻遏的结构域，也是一种功能结构域。,4.操纵子（Operon）:是原核生物基因表达和调控的基本单元，一个典型的操纵子包括:1.结构基因：是指参与特异性生物合成途径酶的基因，这些基因共同被调控。2.控制元件：如操纵基因 3.

6、调节基因：其产物识别控制元件,可以是另一个操纵子所编码的基因,原核生物的基因往往成套的诱导表达,一、The Lac Operon（乳糖操纵子）,二、The Trp Operon（色氨酸操纵子）,三、其他操纵子调节,第二节 操纵子调控,一、乳糖操纵子(The lactose Operon，Lac),乳糖作为碳源起作用所需要的酶只有在乳糖作为唯一碳源时才能合成。,E.coli 能够利用乳糖作为碳源.,一个乳糖操纵子由三个结构基因组成,lacZ,Control elements,编码-半乳糖苷酶,用于裂解乳糖产生半乳糖和葡萄糖,-5,+21,repressor,lacY,编码半乳糖苷透过酶用于乳糖透

7、过细胞壁,lacA,编码硫代半乳糖苷转乙酰酶，用于乳糖代谢,lac 操纵子,Lac repressor 阻遏物,转录阻滞,诱导剂,活化 Plac 转录,CRP+cAMP(glucose repressed),高水平转录,(Lactose),Lac repressor,Lac 阻遏物由 LacI编码,其活化形式是由相同的亚单位构成的四聚体.其占据操纵子结合位点（Olac,28bp)，在缺乏诱导物（如乳糖）的情况下，几乎阻止整个lacZYA的转录,-5,+21,RNA 聚合酶和阻遏物能够同时结合到 lac 启动子和操纵基因（operator）上，lac 阻遏物增加了RNA聚合酶对 lac 的结合能

8、力，约为2倍以上。这样RNA聚合酶紧密结合 Plac，但由于有阻遏物的结合并不引起转录的进行。,诱导物缺乏时:阻遏物阻止lac转录，但此时有 lacZYA 的低水平转录.,当乳糖存在时,基础转录水平的透过酶（permease）允许乳糖被吸收,而且-半乳糖苷酶催化乳糖分解成半乳糖.异乳糖（Allolactose）作为诱导物,结合到 lac 阻遏物上并使其灭活.,Allolactose(异乳糖)能引起阻遏物四聚体形成中发生变化，降低其对乳糖操纵基因的亲和性，从而使四聚体从lac 操纵基因上被移除，并使聚合酶迅速开始 lacZYA的转录.,Lactose/allolactose（乳糖/异乳糖）是La

9、c 发生转录释放RNA的一个天然诱导剂。IPTG(isopropyl-D-thiogalacto-pyranoside异丙基硫代半乳糖苷),是一个合成的诱导剂,能迅速刺激 lac 操纵子结构基因的转录.IPTG 被用于许多含有lac启动子的载体中诱导克隆基因的表达,如 pUC18.,Back,No IPTG,little protein XWith IPTG,a lot of protein X,诱导:cAMP receptor protein(CRP)（cAMP acceptor protein or catabolite activator protein,CAP）,The Plac 不是

10、强启动子,Plac 不含有 35 序列和 10 保守序列.,cAMP receptor protein(CRP)能增强转录水平.只有在与 cAMP 结合时才有活性,而 cAMP 又受 glucose的控制。,当葡萄糖存在时,细胞中 cAMP的水平很低,而且 CAP 以二聚体的形式存在，因此不能结合 DNA 以调节转录.,当葡萄糖缺乏时,cAMP 水平升高，CAP 结合 cAMP.CAP-cAMP 复合物结合到Plac 与 RNA 聚合酶结合位点的上游.诱导 DNA 发生90的弯曲，增强了 RNA 聚合酶结合启动子的能力，使转录增强50倍.,Back,C,A,B,Summary,A:RNA po

11、lymeraseB:lac repressor C:CAP-cAMP,二、Trp 操纵子,色氨酸操纵子编码用于色氨酸合成中的5个结构基因，,这5个结构基因构成在Ptrp 和 Otrp下游的一个单一转录单元.,当细胞内色氨酸缺乏时，这些基因同时进行表达。,A,B,C,162,trp 阻遏物（repressor),由一个独立的 trpR编码,特异性作用于 Otrp,一个 18 bp的回文序列,覆盖在 Ptrp 序列的 21 到+3区域,阻遏物与Trp形成复合物时只结合在 Otrp。因此,Trp 是一个附阻遏物，通过抑制末端产物的合成而抑制其自身的合成。(大约下调70 倍),阻遏物是由两个亚单位构成

12、的二聚体。整个结构包括一个中心区和两个DNA阅读区(carboxyl-terminal of each subunit 每个亚单位的羧基末端),The attenuator 弱化子(10 x down),1.位于162 nt的转录前导序列末端，在trpE 起始密码之前.,2.缺失时,无论是基础水平还是在活化状态的转录均增强.,3.弱化子是一个 因子非依赖性终止位点(富含GC回文结构),后接8个连续的 U残基.,4.当在RNA转录中形成发夹结构时，弱化子作为一个高效的转录终止子只产生140bp的转录物。,前导 RNA 的结构,Complementary 3:4 termination of tr

13、anscription,Complementary 2:3 Elongation of transcription,前导序列包括4个有互补序列的区域(sequence 1,2,3,4)，可形成不同的结构。,14个氨基酸（由前导RNA 中第27-68 bp的碱基编码）,第十和第十一密码 编码trp残基(rare AA),有一个有效的核糖体结合位点,前导肽决定所获得的色氨酸的多少并调节着转录的终止,弱化作用(Attenuation):依赖于转录和翻译的高度配合,RNA 聚合酶暂停在序列 2的末端，直到一个核糖体开始翻译前导肽。,High trp(弱化作用),Lack of trp(前进通过整个转录

14、),High trp,Trp 被插入 trp 密码部位,翻译前导链的末端,核糖体封闭序列 2,3:4处转录发生终止,Figure,Lack of trp,氨酰 tRNA缺乏,核糖体暂停在trp密码处,封闭着序列 1,形成 2:3 发夹(anti-terminator),转录物进入 trpE 并越过此处,Figure,Low Trp,High Trp,弱化作用的调节在氨基酸合成中是普遍的(6 operons),例如 His 操纵子有一个前导序列，其编码含有7个连续的组氨酸的多肽.(His 操纵子不含有阻遏物-操纵基因调节).,三、其他操纵子,1.半乳糖操纵子（galactose operon）,

15、其调节基因galR远离操纵基因（O）和编码基因（ETK）；galR-和galOc突变体中，ETK永久表达；诱导物为半乳糖。gal操纵子还有两个特点：有两个启动子，mRNA可从两个不同的起始点转录；有两个O区，一个在P区上游-73-67，另一个在结构基因galE内部。,RNA聚合酶识别两个起始位点S1和S2，cAMP-CRP复合物对S1和S2起始有不同作用，抑制从S2部位转录，促进从S1转录。体内有葡萄糖时，不能形成cAMP-CRP复合物，则S2部位转录，产生本底水平表达合成半乳糖差向异构酶（galE的产物），促使尿苷二磷酸（UDP）-葡萄糖转变成UDP-半乳糖（大肠杆菌细胞壁合成前体），供细菌

16、生理所需。当体内有半乳糖（无葡萄糖）时，cAMP-CRP复合物抑制从S2部位转录，促进从S1转录。产生大量的相关酶，以利用半乳糖合成葡萄糖-1-磷酸供机体利用。Gal操纵子的双启动子功能，既保证了细胞壁合成所需的本底表达，又可在半乳糖存在时，利用其做碳源，充分体现了其经济型。,2、阿拉伯糖（arabinose）操纵子,结构基因：araB基因编码核酮糖激酶，araA编码L-阿拉伯糖异构酶，araD编码L-核酮糖-5-磷酸-4-差向异构酶。它们是一个基因簇，简写为araBAD。araE和araF负责将阿拉伯糖运入细胞内，它们位于远离这个基因簇的地方，分别编码一个膜蛋白和一个位于细胞壁与细胞膜之间的

17、阿拉伯糖结合蛋白。调节基因：araC基因编码AraC蛋白；调控元件：PC：araC基因的启动子；PBAD：结构基因的启动子；cAMP-CRP结合位点；3个AraC蛋白结合位点：araI、araO1和araO2。,ara-operon操纵子如何调节,3.阻遏蛋白LexA的降解与细菌中的SOS应答,当细菌DNA遭到破坏时，细胞内会启动一个被称为SOS的诱导型DNA修复系统。参与SOS DNA修复系统的基因都受LexA阻遏蛋白的抑制，SOS体系的诱导表达过程中LexA阻遏蛋白被移开。,一般情况下，约有1000个RecA蛋白单体分散在每个细胞中。当DNA严重受损时，单链DNA缺口数量增加，RecA与这

18、些缺口处单链DNA相结合，被激活成为蛋白酶，将LexA蛋白切割成没有阻遏和操纵区DNA结合活性的两个片段，导致SOS体系（包括recA基因）高效表达，DNA得到修复。,4.二组分调控系统和信号转导,最简单的细胞信号系统称为二组分系统（two-component systems），由二种不同的蛋白质组成：即位于细胞质膜上的传感蛋白（sensor protein）及位于细胞质中的应答调节蛋白（response regulator protein）。传感激酶常在与膜外环境的信号反应过程中被磷酸化，再将其磷酰基团转移到应答调节蛋白上，磷酸化的应答调节蛋白即成为阻遏或诱导蛋白，通过对操纵子的阻遏或激活作

19、用调控下游基因表达。,5.多启动子调控的操纵子,（1）rRNA操纵子 大肠杆菌rRNA操纵子（rrnE）上有两个启 动子P1和P2。在对数生长期，P1起始的转录产物比P2起始的产物多35倍。当细菌处于紧急状态，细胞中ppGpp浓度增加，P1的作用被抑制。因为rRNA是细胞中蛋白质合成机器核糖体的重要组成部分，不能完全停止供应，由P2起始rrnE基因转录。,6.固氮基因调控,地球上仅有几类用原核生物能够直接利用氮气，包括根瘤菌属的固氮菌（1）根瘤的产生：根瘤菌属的小种在根毛部位通过细菌细胞壁与植物血凝素相互作用来专一性结合特定的植物（2）固氮酶：固氮作用的发挥是通过固氮酶来进行的。,（3）与固氮

20、有关的基因及其调控。nifAL基因座控制固氮酶系统基因的表达和活性。nifA基因产物（蛋白）起激活或增强固氮酶活性。nifL蛋白则为除其自身（nifAL）操纵子外的负调控因子。ntrA、ntrB及ntrC共同调控nifA基因活性ntrA基因产物在ntrC基因产物的帮助下激活nif基因，ntrC活性又受NH3影响，NH3浓度高时ntrC几乎无活性细胞中NH3浓度较高时，ntrB产物+GlnBntrC产物去磷酸化nifAL不转录细胞中NH3浓度较低时，GlnB被尿苷化并与 ntrB产物脱离ntrC产物磷酸化激活nifAL转录,c.豆血红蛋白（leghemoglobin，Lb）及根瘤素基因的调控植物

21、基因组中由根瘤菌诱导表达的20余种蛋白统称为根瘤素。,（2）核糖体蛋白S1操纵子 核糖体蛋白S1操纵子（rpsA）也受应急反应调节。rpsA有4个启动子，P1、P2是强启动子，平时主要依靠它们来启动基因的表达，合成S1蛋白。P3、P4是弱启动子，只有在紧急情况下，P1、P2启动子受ppGpp的抑制，由P3、P4起始合成的S1蛋白维持了生命的最低需要。（3）DnaQ蛋白操纵子 DnaQ蛋白是DNA聚合酶全酶的亚基，这一操纵子受RNA聚合酶活性的调节。在细胞中RNA聚合酶活性较低时，操纵子的转录由弱启动子P2控制；而RNA聚合酶活性较高时，就开始利用强启动子P1。也就是说，在细胞生命活动比较缓慢时

22、，DnaQ蛋白的合成靠弱启动子P2来维持。当细胞增殖速度加快，RNA聚合酶活性升高时，P1就被激活。,一、选择性因子的转录调节,第三节 转录水平上的其他调控,因子作为一个双功能蛋白，识别特异性启动子，与核心酶（2）结合，其释放是转录延伸的标志。,Promoter recognition,不同的因子 结合到同一 RNA 聚合酶上,此复合物则具有识别不同的启动子的能力,70 因子是大肠杆菌在正常的生长条件下最普遍的一个因子,许多细菌能产生不同类型的 factors 以满足在正常情况下和非正常条件下转录调节所需,E.coli:热休克,Sporulation in Bacillus subtilis（

23、枯草杆菌的出芽调节）,噬菌体 factors,Heat shock,当环境温度超过 37C时，在E.coli中大约可有17种蛋白发生特异性表达.这些蛋白通过 RNA聚合酶利用一个选择性的 因子由rhoH 基因编码的32来转录而得到表达.32 有其自身的特异性启动子序列.,热休克蛋白32 和标准 70 所对应启动子的比较,Heat shock,暂时性表达 17 种热休克蛋白,温度进一步增加(至50C),在 E.coli 中只生产热休克蛋白以维持其生存,从37C 到 42C,Back,枯草杆菌(Bacillus subtilis）芽孢的形成,在非最佳环境条件下，枯草杆菌通过一个基本的细胞分化过程（

24、包括细胞分割成母细胞和前芽孢）形成芽孢。,芽孢的形成过程包括 细菌细胞不对称的分割成两部分,前孢子（最终形成芽孢）和母细胞（最终被丢弃）.,植物性的 B.subtilis 细胞含有不同套的 因子 芽孢的形成是通过另一套 因子调节形成的在细胞分割发生前不同的 因子被特异性活化,在前芽孢和母细胞中交叉调节转录.这种组分分区的交叉调节使得前芽孢和母细胞在整个分化过程中紧密的协作。,噬菌体 因子,许多噬菌体合成其自身的 因子以应对于替代宿主细胞自身的转录机器（通过替代正常细胞的因子和改变RNA 聚合酶识别启动子的特异性），从而合成噬菌体自身的基因.,B.subtilis SPO1 噬菌体表达一系列 因

25、子，从而调节不同的噬菌体基因表达特定的序列.,正常的细菌全酶,表达早期基因,编码用于后期基因转录的factor,编码28,表达中期基因(基因34 和33),二、其他因子的调节作用,组蛋白类似蛋白的调节作用 细菌中的一些非特异性DNA结合蛋白，可以抑制某些基因的转录。H-NS蛋白转录调控因子的作用 能够与基因启动子结合，对基因转录起激活或抑制作用的DNA结合蛋白，有300多个抗终止因子的调节作用 与RNA聚合酶结合，使其对终止信号不敏感。大肠杆菌的Nus蛋白。,第四节 转录后的调控,基因表达的转录调控是生物最经济的调控方式。但转录生成mRNA以后，会在翻译或翻译后水平进行“微调”，是对转录调控的

26、补充，它使基因表达的调控更加适应生物本身的需求和外界条件的变化。调控方式有：mRNA自身结构元件对翻译起始的调控mRNA稳定性对转录水平的影响调节蛋白的调控作用反义RNA的调节作用稀有密码子对翻译的影响重叠基因对翻译的影响翻译的阻遏魔斑核苷酸水平对翻译的影响,1.翻译起始的调控遗传信息的翻译起始于mRNA上的核糖体结合位点（RBS）起始密子AUG上游的一段非翻译区。在RBS中有SD序列，与核糖体16S rRNA的3端互补配对，促使核糖体与mRNA相结合。RBS的结合强度取决于SD序列的结构及与AUG的距离。SD与AUG相距一般以410核苷酸为佳，9核苷酸最佳。SD序列的微小变化，往往会导致表达

27、效率成百上千倍的差异，这是由于核苷酸的变化改变了形成mRNA 5端二级结构的自由能，影响了30S亚基与mRNA的结合，从而造成了蛋白质合成效率上的差异。,2.mRNA稳定性对转录水平的影响所有细胞都有一系列核酸酶，用来清除无用的mRNA。一个典型的mRNA半衰期为2-3min。mRNA分子被降解的可能性取决于其二级结构。3.调节蛋白的调控作用细菌中有些mRNA结合蛋白可激活靶基因的翻译。相反，mRNA特异性抑制蛋白则通过与核糖体竞争性结合mRNA分子来抑制翻译的起始。大肠杆菌中的核糖体蛋白就存在翻译抑制现象。,碱基序列正好与有意义的mRNA互补的RNA称为反义RNA。RNA调节是原核基因表达转

28、录后调节的另一种重要机制。细菌相应环境压力的改变，会产生一些非编码小RNA分子，能与mRNA中的特定序列配对并改变其构象，导致翻译过程的开启或关闭等作用。,4.反义RNA的调节作用,5.稀有密码子对翻译的影响dnaG、rpoD及rpsU属于大肠杆菌基因组上的同一个操纵子，而这3个基因产物在数量上却大不相同，每个细胞内50个拷贝的dnaG蛋白，2800个拷贝的rpoD蛋白；40000个拷贝的rpsU蛋白。基因转录出来的三个蛋白相应的mRNA拷贝数大体相同，由于翻译的调控使得蛋白的拷贝数发生了很大的变化。研究dnaG序列发现其中含有不少稀有密码子。分别计算大肠杆菌中25种结构蛋白和dnaC、rpo

29、D序列中64种密码子的利用频率，可以看出dnaG与其他两类有明显不同。,很明显，稀有密码子AUA在高效表达的结构蛋白及因子中均极少使用，而在表达要求较低的dnaG蛋白中使用频率就相当高。许多与dnaG一样含量少的蛋白，由于细胞内对应于稀有密码子的tRNA较少，高频率使用这些密码子的基因翻译过程容易受阻，影响了蛋白质合成的总量。,6.重叠基因对翻译的影响正常情况下，trp操纵子中5个基因产物是等量的，但trpE突变后，其邻近的trpD产量比下游trpBA产量要低得多。研究trpE和trpD以及trpB和trpA两对基因中核苷酸序列与翻译的关系，发现trpE基因的终止密码子和trpD基因的起始密码

30、子共用核苷酸。trpE苏氨酸苯丙氨酸终止 ACUUUC-UGAuggcu AUGGCU 甲硫氨酸丙氨酸 trpD,由于trpE的终止密码子与trpD的起始密码重叠，trpE翻译终止时核糖体立即处在起始环境中，这种重叠的密码保证了同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制。trpB和trpA基因也存在着翻译耦联现象。实验证明，耦联翻译可能是保证两个基因产物在数量上相等的重要手段。大肠杆菌gal操纵子中也存在基因重叠现象。,7.翻译的阻遏：某些噬菌体8.魔斑核苷酸水平对翻译的影响鸟苷四磷酸（ppGpp）和鸟苷五磷酸（pppGpp）是在色谱上检出的斑点，当时称魔斑（magic spot）。,科学上，把培

31、养基中营养缺乏，蛋白质合成停止后，RNA合成也趋于停止这种现象称为严紧控制（rel+）；反之则称为松散控制（rel-）。研究发现，在氨基酸缺乏时，rel+菌株能合成鸟苷四磷酸（ppGpp）和五磷酸（pppGpp），而rel-菌则不能。ppGpp的主要作用是影响RNA聚合酶与启动子结合的专一性。当细胞缺乏氨基酸时产生ppGpp，可在很大范围内做出应急反应，如抑制核糖体和其他大分子的合成，活化某些氨基酸操纵子的转录表达，抑制与氨基酸运转无关的转运系统，活化蛋白水解酶等。,复习题,一、选择题：1、关于管家基因叙述错误的是(A)在生物个体的几乎各生长阶段持续表达(B)在生物个体的几乎所有细胞中持续表达

32、(C)在生物个体全生命过程的几乎所有细胞中表达(D)在生物个体的某一生长阶段持续表达(E)在一个物种的几乎所有个体中持续表达2、一个操纵子通常含有(A)数个启动序列和一个编码基因(B)一个启动序列和数个编码基因(C)一个启动序列和一个编码基因(D)两个启动序列和数个编码基因(E)数个启动序列和数个编码基因,3、下列情况不属于基因表达阶段特异性的是，一个基因在(A)分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达(B)胚胎发育过程不表达，出生后表达(C)胚胎发育过程表达，在出生后不表达(D)分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼肌细胞不表达(E)分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨骼肌细胞表达 4、

33、乳糖操纵子的直接诱导剂是(A)葡萄糖(B)乳糖(C)一半乳糖苷酶(D)透过酶(E)异构乳糖,5、Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子的(A)CAP结合位点(B)O序列(C)P序列(D)Z基因(E)I基因6、cAMP与CAP结合、CAP介导正性调节发生在(A)葡萄糖及cAMP浓度极高时(B)没有葡萄糖及cAMP较低时(C)没有葡萄糖及cAMP较高时(D)有葡萄糖及cAMP较低时(E)有葡萄糖及CAMP较高时,7、Lac阻遏蛋白由(A)Z基因编码(B)Y基因编码(C)A基因编码(D)I基因编码(E)以上都不是8、色氨酸操纵子调节过程涉及(A)转录水平调节(B)转录延长调节(C)转录激活调节(D)翻译水平调

34、节(E)转录翻译调节,9、与O序列结合（），与P序列结合（），与CRP结合（），与CRP位点结合（）。(A)Lac阻遏蛋白(B)RNA聚合酶(C)环一磷酸腺苷(D)CAP-cAMP(E)异构乳糖10、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DNA E与操纵基因结合,A,B,C,D,11、DNA损伤修复的SOS系统 A是一种保真性很高的复制过程 BLexA蛋白是一系列操纵子的阻遏物 CRecA蛋白是一系列操纵子的阻遏物 D它只能修复嘧啶二聚体12关于“基因表达”的概念叙述

35、错误的是A其过程总是经历基因转录及翻译的过程 B某些基因表达经历基因转录及翻译等过程C某些基因表达产物是蛋白质分子D某些基因表达产物不是蛋白质分子E某些基因表达产物是RNA分子,13当培养基内色氨酸浓度较大时，色氨酸操纵子处于A诱导表达 B阻遏表达 C基本表达 D组成表达 E协调表达 14色氨酸操纵子的调控作用是受两种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tRNATrp CtRNA DcAMP E以上都不是15为什么葡萄糖可参与乳糖操纵子的代谢阻遏？（）A与乳糖操纵子的调控毫无关联B乳糖分解生成葡萄糖，因此葡萄糖的存在可成为细胞内具有正常

36、乳糖水平的信号 C因为葡萄糖也是半乳糖苷酶的底物D葡萄糖的存在增加了细胞内乳糖阻抑物的含量,16在大肠杆菌的热激反应中，某些蛋白质表达的开启和关闭的机制是（）。A温度升高使特定阻抑蛋白失活B编码热敏感蛋白的基因的启动子区域在较高温度下发生变性C在高温时成新的因子，调节热激基因的表达 D高温时，已存在的聚合酶因子与启动子的结合能力增强 17在色氨酸操纵子中，衰减作用通过前导序列中两个色氨酸密码子的识别而进行，如果这两个密码子突变为终止密码子，会有什么结果？（）A该操纵子将失去对色氨酸衰减调节的应答功能B突变为组成型基因，不受色氨酸存在与否的调节C将合成色氨酸合成酶 DABC现象都不会发生 EAB

37、C现象都会发生,18下面哪些说法是正确的？（）AlacA的突变体是半乳糖苷透性酶的缺陷B在非诱导的情况下，每个细胞大约有.4分子的半乳糖苷酶C乳糖是一种安慰诱导物DRNA聚合酶同操纵基因结合E多顺反子mRNA是协同调节的原因FLac阻抑物是一种由.4个相同的亚基组成的四聚体G腺苷酸环化酶将.cAMP降解成AMP.HCAP和.CRP蛋白是相同的I35和10序列对于RNA聚合酶识别启动子都是重要的J色氨酸的合成受基因表达、阻抑、衰减作用和反馈抑制的控制KTrp的引导mRNA能够同时形成三个“茎环”结构L在转录终止子柄部的.AT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耦联的N在

38、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子上，但并不与之脱离OAraC蛋白既可作为激活蛋白，又可作为阻抑蛋白起作用PAraC的表达不受调控,B,E,F,H,J,N,O,二、名词解释管家基因、操纵子、安慰性诱导物、弱化子、前导区、反义RNA,三、问答题1、简述乳糖操纵子的调控机制。1）乳糖操纵子的组成：大肠杆菌乳糖操纵子含Z、Y、A三个结构基因，分别编码半乳糖苷酶、透酶和半乳糖苷乙酰转移酶，此外还有一个操纵序列O，一个启动子P和一个调节基因I。2）阻遏蛋白的负调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵区O处，乳糖操纵子处于阻遏状态，不能合成分解乳糖的三种酶；有乳糖存

39、在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵区，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。3）cAMP-CRP的正调节：在启动子上游有cAMP-CRP结合位点，当大肠杆菌从以葡萄糖为碳源的环境转变为以乳糖为碳源的环境时，cAMP浓度升高，与CRP结合，再结合于cAMP-CRP结合位点，激活RNA聚合酶活性，促进结构基因转录，加速合成分解乳糖的三种酶。4）协调调节：乳糖操纵子中的I基因编码的阻遏蛋白的负调控与CRP的正调控两种机制，互相协调、互相制约。,2、论述弱化作用如何调控E.coli中色氨酸操纵子的表达。Trp操纵子mRNA前导序列编码一个长14个氨基酸的前导肽。这个多肽含有两个相

40、邻的Trp残基，因此色氨酰-tRNA对前导肽的翻译是必不可少的。当RNA聚合酶转录前导序列的同时核糖体就紧接着结合到新生的mRNA上翻译产生前导肽。mRNA的前导序列包括两对相似的反向重复序列。序列1+2、3+4或2+3能通过碱基配对形成茎环结构。由序列3和4配对形成的茎环结构与Trp操纵子的终止子基本相同，在其茎环的3一侧具有7个连续的U形成的尾巴。当形成这种弱化子结构时，它就能像终止子一样使转录终止。两个Trp密码位于序列1内，而且前导肽的终止密码在序列l和2之间。如果色氨酸的量是充足的，前导肽的翻译进行到终止密码UGA，结合的核糖体覆盖了l和2两个区域，使3，4两个序列形成茎环结构并起到终止子的作用，导致RNA聚合酶分子脱离DNA模板。如果色氨酸缺乏，存在的色氨酰-tRNA也很少，导致核糖体停止在两个Trp密码之前，这样核糖体仅盖住区域l，并在序列4被转录之前，序列2和序列3形成茎环结构，阻止了序列3与序列4配对。于是，出现通读，操纵子的其他部分被继续转录。事实上，是mRNA上核糖体所在的位置决定mRNA的二级结构和弱化作用是否发生。,