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第2章 染色体与DNA
名词解释
原癌基因：细胞内与细胞增殖相关的正常基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。 当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。
复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。
转座子 (transposon 或 transposable element)：位于染色体DNA上可自主复制与位移的基本单位。包括插入序列与复合转座子。
半保留复制：以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子代DNA，这样新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。
染色体： 染色体是遗传信息的载体，由DNA、RNA与蛋白质构成，其形态与数目具有种系的特性。在细胞间期核中，以染色质形式存在。在细胞分裂时，染色质丝经过螺旋化、折叠、包装成为染色体，为显微镜下可见的具不同形状的小体。
核小体：是构成真核生物染色体的基本单位，是DNA与蛋白质构成的紧密结构形式，包括200bp左右的DNA与9个组蛋白分子构成的致密结构。
填空题
1.真核细胞核小体的组成是 DNA与 蛋白
2.天然染色体末端不能与其他染色体断裂片段发生连接，这是因为天然染色体末端存在端粒结构。
3.在聚合酶链反应中，除了需要模板DNA外，还需加入引物、DNA聚合酶、dNTP与镁离子。
4.引起DNA损伤的因素有自发因素、物理因素、化学因素。
5.DNA复制时与DNA解链有关的酶与蛋白质有拓扑异构酶Ⅱ、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白。
6.参与DNA切除修复的酶有DNA聚合酶Ⅰ、DNA连接酶、特异的核酸内切酶。
7.在真核生物中DNA复制的主要酶是DNA聚合酶δ。在原核生物中是DNA聚合酶Ⅲ。
8.端粒酶是端粒酶是含一段RNA的逆转录酶。
9.DNA的修复方式有错配修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、DNA的直接修复。
选择题
1.真核生物复制起点的特征包括（B）
A. 富含G-C区 B. 富含A-T区 C. Z-DNA D. 无明显特征
2.插入序列（IS）编码（A）
A.转座酶 B.逆转录酶 C. DNA合成酶 D.核糖核酸酶
3.紫外线照射对DNA分子的损伤主要是(D)
A.碱基替换 B.磷酸脂键断裂 C。碱基丢失 D.形成共价连接的嘧啶二聚体
4.自然界中以DNA为遗传物质的大多数生物DNA的复制方式（C）
A.环式 B.D环式 C.半保留 D.全保留
5.原核生物基因组中没有（A）
A.内含子 B.外显子 C.转录因子 D.插入序列
6.关于组蛋白下列说法正确的是(D)
A.为中性蛋白 B.为酸性蛋白 C.进化上不具保守性 D.染色体结合蛋白
7.DNA聚合酶Ⅰ（C）
A.是复制酶，但不是修复酶 B.没有模板依赖性 C.有5′→3′外切酶活性
D. 5′→3′聚合酶活性极强
简述DNA复制的过程
DNA的复制过程可被分为3个阶段，即复制的起始、延伸与终止。每个DNA复制的独立单元主要包括复制起始位点与终止位点。
DNA复制的起始包括预引发与引发两个阶段。在预引发阶段，DNA解旋解链，形成复制叉，引发体组装；在引发阶段，在引发酶的催化下以DNA链为模板合成一段短的RNA引物。复制时DNA链的延伸由DNA聚合酶催化，以亲代DNA链为模板，引发体移动，从5′→3′方向聚合子代DNA链。当子链延伸到达终止位点是，DNA复制就终止了，切除RNA引物，填补缺口，在DNA连接酶的催化下将相邻的冈崎片段连接起来形成完整的DNA长链。
试述真原核生物的DNA复制的特点的不同之处
①真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制，多复制子。原核生物的染色体只有一个复制起点，单复制子也呈双向复制。
②真核生物冈崎片段长约200bp比原核生物略短。真核生物DNA复制速度比原核慢，速度为1000～3000bp/min(仅为原核生物的1/20～1/50）。
③真核生物复制的终止在端粒处，原核生物的复制叉相遇时即终止。
④真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新开始复制；而在快速生长的原核生物染色体DNA复制中，起点可以连续发动复制。真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点。
⑤真核生物有多种DNA聚合酶，DNA聚合酶δ是真正的复制酶，在PCNA存在下有持续的合成能力。PCNA称为增殖细胞核抗原，相当于大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的β-夹子，RFC蛋白相当于夹子装配器。
原核生物的DNA聚合酶有三种DNA聚合酶ⅢDNA的真正复制酶：多亚基酶，含十种亚基，该酶DNA合成的持续能力强。
⑥真核生物线性染色体两端有端粒结构，它是由许多成串的重短复序列组成，端粒功能是稳定染色体末段结构，防止染色体间的末端连接，并可补偿滞后链5’-末段在消除RNA引物后造成的空缺，使染色体保持一定长度。端粒酶是含一段RNA的逆转录酶。
⑦RPA：真核生物的单链结合蛋白；RNaseH1与MF-1切除RNA引物，DNA聚合酶ε填补缺口。
简述半保留复制的生物学意义
DNA的复制过程（以大肠杆菌为例）
复制起始：
（1）、拓扑异构酶解开超螺旋。
（2）、Dna A蛋白识别并在ATP存在下结合于四个9bp的重复序列。
（3）、在类组蛋白（HU、ATP参与下, Dan A蛋白变性13个bp的重复序列,形成开链复合物。
（4） 、Dna B借助于水解ATP产生的能量在Dna C的帮助下沿5’ →3’ 方向移动，解开DNA双链，形成前引发复合物。
（5）、单链结合蛋白结合于单链。
（6）、引物合成酶（Dna G蛋白）开始合成RNA引物。
链的延长（冈崎片段的合成）：
在DNA聚合酶Ш的催化下，以四种5’ -脱氧核苷三磷酸为底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。DNA链的延伸同时进行前导链与滞后链的合成。两条链方向相反。
6、PCR的基本原理？
PCR是在试管中进行的DNA复制反应，基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理，以及体外DNA分子于不同温度下双链与单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，以促使双链DNA变成单链，单链DNA与人工合成的引物退火，然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA的合成，即高温变性、低温退火、中温延伸３个步骤构成PCR反应的一个循环，此循环的反复进行，就可使目的DNA得以迅速扩增。DNA模板变性：模板双链DNA?单链DNA，94℃。退火：引物＋单链DNA?杂交链，引物的Tm值。引物的延伸：温度至70 ℃左右， Taq DNA聚合酶以４种dNTP为原料，以目的DNA为模板，催化以引物３’末端为起点的5’→3’DNA链延伸反应，形成新生DNA链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR，就是如此反复循环，使目的DNA得到高效快速扩增。
第三章
启动子：是一段位于结构基因5，端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地相结合并具有转录起始的特异性。指RNA聚合酶识别、结合与开始转录的一段特定的DNA序列。
增强子：能强化转录起始的序列称为增强子。
转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则合成RNA，即将DNA所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。
RNA的编辑：是某些RNA，特别是mRNA的一种加工方式，它导致了DNA所编码的遗传信息的改变。
外显子(Exon) ：真核细胞基因DNA中的编码序 列，这些序列被转录成RNA并进而翻译为蛋白质。
内含子(Intron) ：真核细胞基因DNA中的间插序列，这些序列被转录成RNA，但随即被剪除而不翻译。
复制子：生物体的复制单位称为复制子（replicon) ，是在同一个复制起点控制下的一段DNA序列。
转录单元：是一段启动子开始至终止子结束的DNA序列。
转录起点：是与新生RNA链的第一个核苷酸相对应的DNA链上的碱基，通常为一个嘌呤。转录开始时模板上的第一个碱基，在原核中常为A或G，而且位置固定。
填空
1转录的基本过程包括：模板识别，转录起始，转录的延伸，转录的终止。
2基因表达包括：转录与翻译 两个阶段。
3RNA的编辑方式：碱基突变，尿甘酸的缺失与添加。
4在原核生物中，-35区与-10区之间的距离大约是16~19bp
5帽子结构的功能：〔1〕在翻译中起识别作用〔2〕使mRNA免遭核苷酸的破坏
6原核生物只有一种RNA聚合酶而真核生物有三种，每一种都有其特定的功能。聚合酶Ⅰ合成rRNA,聚合酶Ⅱ合成mRNA，聚合酶Ⅲ合成tRNA与5s rRNA。三种聚合酶都是具有多亚基的大的蛋白复合体。
7 转录因子通常具有两个独立的结构域：一个结合DNA，一个激活转录。
8 在真核细胞mRNA的修饰中，“帽子”结构由甲基组成，“尾”由多聚腺嘌呤组成。
9原核生物的绝大部分起启动子都存在共同的序列，即位于-10bp处的 区与-35bp处的 区，他们都是RNA聚合酶与启动子结合的位点，能与σ因子相互识别而具高度亲与性。真核生物中，在转录起始位点上游-25—-35bp处有 区与位于-70--80bp处 的 区。
选择题
1δ因子的结合依靠（A）
A对启动子共有序列的长度与间隔的识别
B与核心酶的相互作用
C翻译起始密码子的距离
D转录单位的长度
2下列哪一项是对三元转录复合物的正确描述（C）
Aδ因子、核心酶与双链DNA在启动子形成的复合物
B全酶、TFI与解链DNA双链形成的复合物
C全酶、模板DNA与新生RNA形成的复合物
D三个全酶在转录起始位点形成的复合物
3δ因子与DNA之间相互的最佳描述是(C)
A游离与与DNA结合的δ因子的数量是一样的，而且δ因子合成的越多，转录起始的机会越大
Bδ因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到在启动子碰到核心酶，他与DNA的结合不需要依靠核心酶
Cδ因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到碰到启动子，再有核心酶存在时与之结合
Dδ因子加入三元复合物而启动RNA合成
4 δ因子专一性表现在（B）
Aδ因子修饰酶催化δ因子变构，使其成为可识别应激启动子的δ因子
B不同基因编码识别不同启动子的δ因子
C不同细菌产生可互换的δ因子
Dδ因子参与起始依靠特定的核心酶
5在大肠杆菌的热激反应中，某些蛋白质表达的开启与关闭的机制是（C）
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形
C在高温时合成新的δ因子，调节热激基因的表达
D高温时，已存在的聚合酶δ因子与启动子的结合能力强
6 真核生物中rRNA包括（D）
A 28s,23s,5s rRNA B 23s,16s,5s rRNA
C 23s,16s,5.8s rRNA D 28s,23s,5.8s,5s rRNA
7 内含子的剪切位点具有的特征（A）
A 5，—GU，3，—AG B 5，—AG，3，—GU
C 5，—GA，3，—UG D 5，—UG，3，—GA
8 部分原核基因的转录终止子在终止位点前均有（A）
A 回文序列 B 多聚T序列 C TATA序列 D 多聚A序列
9 mRNA5，端帽子结构为（C）
A pppmG B GpppG C m7GpppG D GpppmG
简答题
1增强子的特点
〔1〕有远距离效应〔2〕无方向性〔3〕顺势调节〔4〕无物种与基因的特异性
〔5〕具有组织的特异性〔6〕有相位性，其作用与DNA的构象有关〔7〕有的增强子可以对外部信号产生反应。
2比较DNA复制与转录的异同点
相同点：都以DNA链作为模板，合成方向均为5，端到3，端，聚合反应均遵循碱基配对原则，通过核苷酸之间形成的3，，5，—磷酸二酯键使核苷酸键延长。
不同点：

复制
转录
模板
两条链均被复制
模板链转录（不对称转录）
原料
Dntp
NTP
酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
产物
子代双链DNA（半保留复制）
mRNA tRNA rRNA
配对方式
A-T G-C
A-U A-T G-C
引物
RNA引物
不需要引物
DNA复制与转录的异同
相同点：
都需要模板
都以三磷酸核苷酸为底物（NTP或dNTP）
合成方向都是5→’3’
不同点
转录不需引物；
只转录DNA分子中的一个片段（称为转录单位或操纵子,operon)；
双链DNA中只有一条链具有转录活性（称为模板链）；
哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。
RNA聚合酶无校对功能。
原核生物与真核生物mRNA的比较
（1）、原核生物mRNA的半衰期短；
（2）、许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在；
（3）、原核生物5’端无帽子结构，3’或只有短的poly(A)。
（4）、真核生物mRNA5’端有帽子结构，
（5）、绝大多数真核生物mRNA3’具有poly(A)尾巴，是转录后加上的，是mRNA从核到质转移所必需的形式，提高mRNA的稳定性。
大肠杆菌的转录过程：
（1）、识别阶段：RNA聚合酶在σ亚基的引导下结合于启动子上；
（2）、DNA双链局部解开；
（3）、起始阶段：在模板链上通过碱基配对合成最初RNA链；
（4）、延伸阶段：核心酶向前移动，RNA链不断生长；
（5）、终止阶段：RNA聚合酶到达终止子；
（6）、RNA与RNA聚合酶从DNA上脱落。
论述题
1 真核生物转录的前体hnRNA如何加工为成熟的mRNA？
真核生物mRNA的结构组成：5，端存在帽子结构，3，端通常具有poly(A)尾巴，无内含子，部分碱基发生甲基化。
①5，端加帽：当RNA聚合酶Ⅱ聚合的转录产物达到25碱基长时，在其5，端加上一个以5，→3，方向相连的7—甲基鸟苷帽，防止5，核苷酸外切酶的攻击，有利于剪接、转运与翻译的进行；②3，端加尾：很多真核生物的hnRNA的3，端经过剪切后再加上多聚A残基即poly(A)尾巴，这有助于整个分子的稳定；③剪接：在真核生物的mRNA加工过程中，内含子序列被切除，两侧的外显子片段连接。剪接反应在核内进行，需要内含子有5，—GU，AU—3，以及一段分支点序列。其过程是：内含子先以一个具尾的环状分子或套索状分子形式被删除，然后被降解，剪接包括snRNP与保守序列结合，形成剪接体，在其内发生剪接与连接反应；④编辑；⑤甲基化修饰：当序列为5，—RRACX—3，时会在第6位N原子位置发生甲基化。
2概括细菌细胞的转录过程
转录是通过RNA聚合酶的作用，以一条DNA链为模板产生一条单链RNA过程。步骤如下：
⑴与RNA聚合酶全酶的结合：一个RNA聚合酶全酶分子与待转录的DNA编码序列上游的启动子序列松弛的结合。
⑵起始：RNA聚合酶往下游移动了几个核苷酸到达启动子的另一段短序列—Pribnow框，紧密地与DNA结合。DNA上的启动子区域解链，RNA便从Pribnow框下游的几个核苷酸处开始合成，通常是DNA的反义链作为模板，合成几个核苷酸后，δ因子被释放并循环使用，以下步骤不再需要δ因子。
⑶延伸：RNA聚合酶核心酶沿着DNA模板移动，使DNA解链，与DNA模板的下一碱基互补核苷三磷酸聚合到链上。RNA聚合酶继续在DNA上移动，RNA链从模板链被释放出来，DNA双螺旋重新形成。
⑷当所有编码序列被转录后，RNA聚合酶移动一个终止序列，即终止子。转录复合体解体，RNA聚合酶与新形成的RNA从DNA模板上脱落下来。
3、复杂转录单位的原始转录产物的加工方式有几种？分别是什么？
（1）剪、利用多个5’端转录起始为点或接位点产生不同的蛋白质。
（2）、利用多个加poly（A）位点与不同的剪接方式产生不同的蛋白质。
（3）、虽无剪接，但有多个转录起始位点或加poly（A）位点的基因。
第四章
.SD序列：在原核生物mRNA起始密码AUG上游，存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列，如-AGGAGG-，称为S-D序列。位于原核生物起始密码子上游7-12个核苷酸处的保守区，该序列与16SrRNA3’端反向互补。又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS)
正转录调控：
负转录调控：
填空题
1．tRNA的种类有：起始tRNA与延伸tRNA，同工tRNA，校正tRNA。
2. tRNA的二级结构为三叶草型，三级结构为倒L型。tRNA结构
3.原核生物蛋白质合成的起始tRNA是甲酰甲硫氨酰—tRNA（fMet-tRNA fMet）,它携带的氨基酸是甲酰甲硫氨酸（fMet），而真核生物蛋白质合成的起始tRNA是甲硫氨酰—tRNA（Met-tRNA Met），它携带的氨基酸是甲硫氨酸（Met）。
4．新生肽链每增加一个氨基酸单位都要经过AA-tRNA与核糖体的结合，肽键形成，移位三步反应。
5. 核糖体的作用位点有：A位点、P位点、E位点。
5．在真核生物中蛋白质合成起始时先形成起始因子与起始tRNA复合物，再与40S亚基形成40S起始复合物。
6．氨酰tRNA合成酶既能识别氨基酸，又能识别相应的tRNA。
7．多肽合成的起始密码子是AUG，而UAA，UAG，UGA是终止密码子。
8．遗传密码的特点包括连续性，简并性，摆动性，普遍性与特殊性。
9．核酸复制时，DNA聚合酶沿模板链3’→5’方向移动；转录时，RNA聚合酶沿模板链3’→5’方向移动；翻译时，核糖体沿模板链5’→ 3’方向移动。
10．原核生物蛋白质合成形成起始复合物时，其mRNA先与核糖体的30S亚基结合，然后再与结合起始因子与GTP的甲酰甲硫氨酰—tRNA结合，形成30S起始复合物，然后再与50S形成70S起始复合物。
选择题
1．在蛋白质合成中催化肽键合成的是（D）
A．延长因子EF-Ts B. 延长因子EF-Tu C. 启动因子IF3 D.转肽酶
2．翻译后加工过程的产物是（B）
A．一条多肽链 B. 一条多肽链或一条以上的多肽链
C．多条多肽链 D. 多肽链的降解产物
3.已知某蛋白质多肽链编码序列为………GGA，则其mRNA转录本（A）
A． 以5’ ………GGA………3’为模板，沿转录本5’→ 3’方向延长
B. 以5’ ………GGA………3’为模板，沿转录本3’→ 5’方向延长
C. 以3’………GGA………5’为模板，沿转录本5’→ 3’方向延长
D. 以3’………GGA………5’为模板，沿转录本3’→ 5’方向延长
4.细菌核糖体RNA中大亚基由以下物质组成（C）
A．5S rRNA , 18S rRNA, 5.8S rRNA与49种蛋白质
B. 5S rRNA , 28S rRNA, 5.8S rRNA与49种蛋白质
C．5S rRNA , 23S rRNA与34种蛋白质 D. 5S rRNA , 16S rRNA与34种蛋白质
5.肽链生物合成时信号肽序列（B）
A．决定糖类残基的附着点 B.将新生肽链导入内质网
C.控制蛋白质分子的最终构象 D.具有疏水性
6.真核生物的翻译起始复合物在何处形成（B）
A. 起始密码子AUG处 B. 5’端的帽子结构
C．TATA框 D.CAAT框
7.蛋白质生物合成的终止信号由（D）
A．tRNA识别 B.EF识别 C.IF（或eIF ）识别 D.RF识别
8.能编码多肽链的最小DNA单位是（A）
A．顺反子 B.操纵子 C .启动子 D.复制子
9.参与原核生物肽链延长的因子是（C）
A．IF1 B. IF2 C.EF-Tu D.RF1
10. 参与真核生物肽链延长的因子是（D）
A． eRF B. eIF1 C.EF-Tu D.eEF1α
简答题：
1．简述核糖体的结构及功能特点：
答：核糖体的结构：①真核生物：由60S大亚基与40S小亚基组成的80S的核糖体；②原核生物：由50S大亚基与30S小亚基组成的70S的核糖体
功能特点：合成蛋白质 。在单个核糖体上，包括至少5个功能活性中心，在蛋白质合成过程中，各有专一的识别作用与功能：mRNA的结合部位——小亚基 ，结合或接受AA-tRNA的部位——大亚基A位，结合或接受肽基tRNA部位——大亚基，肽基转移部位——大亚基P位，形成肽键部位（转肽酶中心）——大亚基E位。
2.简述氨基酸的活化过程
答：游离的氨基酸必须经过活化以获得能量，才能参与蛋白质的合成，活化反应由氨酰tRNA合成酶催化。活化分两步：①活化：aa + ATP+ E→氨基酰-AMP释放出 PPi
②转移：氨基酰-AMP转移到 tRNA 并释放出 AMP。
3、论述蛋白质的翻译过程。
答：蛋白质的翻译即合成过程可分为四个阶段：氨基酸的活化、肽链合成的起始、延伸与终止。
① 氨基酸的活化：游离的氨基酸必须经过活化以获得能量，才能参与蛋白质的合成，活化反应由氨酰tRNA合成酶催化，最终氨基酸连接在tRNA的3’端合成氨酰- tRNA。
② 肽链合成的起始：核蛋白体大小亚基分离 ，mRNA在小亚基上定位结合，起始氨基酰tRNA与小亚基结合，核蛋白体大亚基结合。
③肽链的延伸：肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步：（一）进位:根据mRNA下一组遗传密码指导，使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。（二）成肽:肽酰转移酶将相邻的两个氨基酸相连形成肽键，该过程不需要能量的输入；（三）转位：移位酶利用GTP水解释放的能量使核糖体沿mRNA移动一个密码子，释放出空载的tRNA并将新生肽链运至P位点。
③ 肽链合成的的终止与释放：释放因子识别并与终止密码子结合，水解P位上多肽链与tRNA之间的二脂键，接着，新生肽链与tRNA从核糖体上释放，核糖体大、小亚基解体，蛋白质合成结束。
4、原核生物翻译的起始过程
（1）核糖体大小亚基分离
（2）30s小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合
（3）在IF-2与GTP的帮助下fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位，tRNA的反密码子与mRNA上密码子配对。
（4)带有tRNA、mRNA与三个翻译起始因子的小亚基起始复合物与50s的大亚基结合，GTP水解释放翻译起始因子。
5、以大肠杆菌为例简述蛋白质合成的过程
从以下四个方面详细论述
（1）氨基酸的活化：
（2）肽链合成的起始：
（3）肽链的延生：
（4）肽链合成的终止：
第六章
乳糖操纵子模型内容
（1）Z、Y、A基因产物由同一条多顺反子mRNA分子所编码。
（2）乳糖操纵子mRNA分子的启动区（P）位于阻遏基因（I）与操纵区（O）之间，不能单独起始半乳糖苷酶与透过酶基因的高效表达。
（3）乳糖操纵子的操纵区是DNA上的一小段序列（仅为26bp），是阻遏物的结合位点。
（4）当阻遏物与操纵区相结合时，lacmRNA的转录起始受到抑制。
（5）诱导物通过与阻遏物结合，改变其三维构象，使之不能与操纵区相结合，诱发lac mRNA的合成。
色氨酸操纵子转录水平上的调控
通过核糖体与mRNA前导序列结合，对转录终止进行调控。
Attenuator(衰减子)： 是位于转录单位开始区的一种内部终止子，由核糖体在mRNA上的位置决定该终止发夹是否形成。若不形成发夹，RNA聚合酶通读终止子，基因得以表达。
当缺乏色氨酸时，核糖体在trp密码子上暂停，此密码子是1区的一部分。所以1区被核糖体隔离，不能与2区碱基配对，这意味着在4区转录之前2区已与3区配对，迫使4区保持单链形式，不能形成终止子发夹，RNA聚合酶穿越衰减子继续转录。
核糖体可以合成前导肽，并延伸到mRNA上的UGA密码子，UGA密码子位于1区与2区之间。当核糖体前进到此点时，通过2区并阻止其形成碱基配对，导致3区与4区配对，产生终止子发夹。因此，在这种情况下，RNA聚合酶在衰减子处终止。
乳糖操纵子(lac operon)的结构
1、结构基因
（1）lacZ：编码b －半乳糖苷酶 （使乳糖水解）
（2）lacY：编码b －半乳糖苷透过酶
（使b －半乳糖苷透过细胞壁、质膜进入细胞内）
（3）lacA：编码b －半乳糖苷乙酰转移酶（将乙酰基转移到b －半乳糖苷上）
2、调节基因（regulatory gene）
（1）概念： 其产物参与调控其他结构基因表达的基因
（2）特点：
a、可在结构基因群附近、也可远离结构基因
b、不仅对同一条DNA链上的结构基因起作用，而且能对不同DNA链上的结构基因起作用
（3）调控蛋白：
类型：a、阻遏蛋白（repressive protein）与操纵元件结合后能减弱或阻止所调控基因转录的调控蛋白 b、激活蛋白（activating protein）：与操纵元件结合后能增强或启动所调控基因转录的调控蛋白
3、操纵元件（operator）
（1）与启动子邻近或与启动子部分序列重叠
（2）具有回文结构，能形成十字形结构。
（3）与不同构像的蛋白质结合，可以分别起阻遏或激活基因表达的作用
4、启动子(promoter)
是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。
（1）-10序列--- Pribnow盒：TATAAT；
（2）-35bp序列：TTGACA
操纵子至少有一个启动子，一般在第一个结构基因5’上游，控制整个结构基因群的转录
5、终止子（terminator）是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列
（1）不依赖ρ因子的终止子
（2）依赖ρ因子的终止子
在一个操纵元中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一个终止子
大肠杆菌乳糖操纵子（lactose operon）包括3个结构基因：Z、Y与A，以及启动子、控制子与阻遏子等。转录的调控是在启动区与操纵区进行的。
LacI——阻抑蛋白， LacZ——β-糖苷酶，LacY——透性酶，LacA——转乙酰基酶。
三种酶的功能：
①. β-半乳糖酶：将乳糖分解成半乳糖与葡萄糖
②. 渗透酶：增加糖的渗透，易于摄取乳糖与半乳糖
③. 转乙酰酶：β-半乳糖转变成乙酰半乳糖
lac 操纵子小结
通常情况（葡萄糖供应正常）阻遏蛋白与操纵序列结合，基因不转录。
细胞外的乳糖通过透性酶吸收到细胞内；细胞内的β-半乳糖苷酶将乳糖转变为异乳糖。异乳糖结合到乳糖阻抑物上使之从操纵序列上脱离，聚合酶迅速开始lacZYA基因的转录。这就是负控诱导。
然而，还需要细菌生长系统中缺少葡萄糖，使cAMP含量增加，才有足够量的cAMP与CRP结合形成CRP-cAMP复合物结合于Plac上游。使DNA双螺旋发生弯曲，转录才可以有效地进行。
组氨酸操纵子：
与His降解代谢有关的两组酶类被称为hut酶(histidine utilizing enzyme)，控制这些酶合成的操纵子被称为hut operon。由一个多重调节的操纵子控制，有两个启动子，两个操纵区及两
个正调控蛋白。
转录后调控
一、 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4～10核苷酸为佳，9核苷酸最佳。
二、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。
SD序列的微小变化，往往会导致表达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。
三、蛋白质的调控作用
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。
四、反义RNA的调节作用
RNA调节是原核基因表达转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。
第七八章
操纵子(operon)：是指数个功能上相关的结构基因串联在一起，构成信息区，连同其上游的调控区（包括启动子与操纵基因）以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位，所转录的RNA为多顺反子。在原核生物中，若干结构基因可串联在一起，其表达受到同一调控系统的调控，这种基因的组织形式称为操纵子。
反式作用因子（trans-acting factor)：能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上，参与调控靶基因转录效率的蛋白质。
弱化子：在trp mRNA 5’端有一个长162bp的mRNA片段被称为前导区，其中123～150位碱基序列如果缺失，trp基因表达可提高6-10倍。mRNA合成起始以后，除非培养基中完全没有色氨酸，转录总是在这个区域终止，产生一个仅有140个核苷酸的RNA分子，终止trp基因转录。这个区域被称为弱化子，该区mRNA可通过自我配对形成茎-环结构。
顺式作用元件(cis-acting element)影响自身基因表达活性的非编码DNA序列。
断裂基因（splite gene）：真核生物结构基因，由若干个编码区与非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
基因的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列。
基因表达的时间特异性：
基因表达的空间特异性：
填空题
1、真核生物中反式作用因子的DNA结合结构域有：螺旋－转角－螺旋，碱性－螺旋-环-螺旋，锌指，碱性－亮氨酸拉链，同源域蛋白。
2、转录调节因子按功能可以分为：基本转录因子与特异转录因子。
3、真核生物有3类RNA聚合酶，负责转录rRNA基因的RNA聚合酶是：RNA聚合酶I
4、典型的原核启动子的四个特征是：转录起始位点，原核基因转录起始位点通常是嘌呤，-10区，-35区。
5、乳糖操纵子的结构结构基因有：lacZ，lacY，lacA。
选择题
1、在什么情况下，乳糖操纵子的转录活性最高（ A ）
A 高乳糖，低葡萄糖 B 高乳糖，高葡萄糖
C 低乳糖，低葡萄糖 D低乳糖，高葡萄糖
2、在真核基因表达调控中，( B )调控元件能促进转录的速率。
A 弱化子 B 增强子 C repressor D TATA Box
3、外显子是（ D ）
A 基因突变的表现 B DNA被水解断裂开的片段
C 不转录的DNA D真核生物基因的编码序列
4、关于外显子与内含子的叙述，正确的是（ C ）
A 仅外显子在DNA模板上有相应的互补序列 B hnRNA上只有外显子而无内含子序列
C 除去内含子及连接外显子的过程称为剪接 D 除去外显子的过程称为剪接
5、不属于转录后修饰的是（ C ）
A 腺苷酸聚合 B 5′端加帽子结构
C 外显子切除 D 内含子切除
6、AAUAAA序列是（ D ）
A 启动子的辨认序列 B 真核生物的转录终止点
C 真核生物的反式作用因子 D 真核生物转录终止修饰点
7、下列哪项不是真核生物转录后水平的调控机制（ D ）
A 5′端加帽与3′端多聚腺苷酸化 B mRNA选择性剪接
C mRNA运输的控制 D 外显子切除
问答题
1、乳糖操纵子的作用机制。
答：（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，透酶与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与一个调节基因I。
（2）阻遏蛋白的负性调节：没有乳糖存在时，I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列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;有乳糖存在时，乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构，不能结合于操纵序列，乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。所以，乳糖操纵子的这种调控机制为可诱导的负调控。
（3）CAP的正性调节：在启动子上游有CAP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CAP结合,使CAP发生变构，CAP结合于乳糖操纵子启动序列附近的CAP结合位点，激活RNA聚合酶活性,促进结构基因转录，调节蛋白结合于操纵子后促进结构基因的转录，对乳糖操纵子实行正调控，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CAP的正调控两种机制，互相协调，互相制约。
2、原核与真核生物基因表达调控的比较。
答：相同点：都具有转录水平的调控与转录后水平的调控，并且也以转录水平的调控最为重要；真核结构基因的上游与下游也存在着许多特异的调控成分，并依靠特异蛋白因子与这些调控成分的结合与否控制着基因是否转录
不同点：原核的染色质是裸露的DNA，而真核的染色质则是由DNA与组蛋白紧密结合形成的核小体。原核中染色质的结构对基因的表达没有明显的调控作用，而在真核中这种作用是明显的。在原核基因转录的调控中，既有激活物的调控，也有阻遏物的调控，二者等同重要。在真核生物中虽然也有正调控成分与负调控成分，但迄今已知的主要是正调控。
原核基因转录与翻译是偶联的，而真核生物的转录与翻译不是偶联的， RNA在细胞核中合成，只有经转运穿过核膜，到达细胞质后，才能被翻译成蛋白质。使得真核基因的表达有多种转录的调控机制。原核生物细胞内基因表达基本一致，且对于外界环境条件变化的反应也基本相同。真核生物大都是多细胞的复杂有机体，在个体发育中由一个受精卵逐步分化形成不同的细胞类型与各种组织，分化是不同基因表达的结果，在不同发育阶段与不同细胞类型中，基因的时空表达受到严密的调控。
32、真核生物转录后水平的调控机制？
（1）、5，端加帽与3，端多聚腺苷酸化的调控意义：5，端加帽与3，端多聚腺苷酸化是保持mRNA稳定的一个重要因素，它至少保证mRNA在转录过程中不被降解。
（2）、mRNA选择性剪接对基因表达调控的作用
（3）、mRNA运输的控制
4、典型的DNA重组实验通常包含