【教学目标】
第一节基因表达调控的基本概念
掌握：基因表达及其调控的概念，管家基因的概念。
熟悉：基因表达的方式，组成性表达、诱导和阻遏表达。
了解：基因表达的时间性及空间性；基因表达调控的生物学意义：适应环境、维持生长和增殖、维持个体发育与分化。
第二节基因表达调控的基本原理
掌握：基因表达调控的基本原理，基因表达的多级调控，基因转录激活调节的基本要素。
熟悉：顺式、反式的概念。
第三节原核基因表达调节
掌握：原核基因转录调节特点；乳糖操纵子调控模式，操纵子的结构与功能，乳糖操纵
子的结构，阻遏蛋白的负性调节，CAP（分解代谢物基因激活蛋白）的正性调节、协调调节。
熟悉：其他转录调节机制，可诱导的正调控，转录衰减，基因重组。
了解：SOS反应。
第四节真核基因表达调节
掌握：真核基因组结构特点；真核基因表达调控特点；真核基因转录激活调节的基本要素及其作用机理。
熟悉：顺式作用元件（启动子、增强子、沉默子）；反式作用因子（转录因子的结构及其分类）。
了解：mRNA转录激活及其调节。
【考评测试】
一、单项选择题
1.下列哪项是基因表达调控的基本控制点（ ）
A.基因结构的活化
B.转录的起始
C.转录后加工
D.翻译后加工
E.翻译的起始
2.下列关于启动子的叙述中，正确的是（ ）
A.翻译起始时，核蛋白体结合的mRNA序列
B.开始转录生成mRNA的DNA序列
C.转录开始时，RNA聚合酶结合的DNA序列
D.与阻遏蛋白结合的DNA序列
E.产生阻遏蛋白的DNA序列
3.下列关于顺式作用元件的叙述错误的是（ ）
A.DNA特定序列
B.转录因子
C.增强子是顺式作用元件
D.对基因转录起调节作用
E.可与反式作用因子特异结合
4.在乳糖操纵子的表达中，乳糖的作用是（ ）
A.作为辅阻遏物与阻遏蛋白结合
B.作为阻遏物与操纵基因结合
C.作为诱导物与阻遏蛋白结合，使其变构，失去结合DNA的能力
D.与启动基因结合，促进转录
E.与操纵基因结合，促进转录
5.cAMP对转录的调控作用是（ ）
A.cAMP转变为CAP
B.CAP转变为cAMP
C.cAMP与CAP形成复合物
D.cAMP为第二信使，与转录无关
E.cAMP可直接结合在启动基因促进转录
6.下列属于顺式作用元件的是（ ）
A.启动子
B.结构基因
C.RNA聚合酶
D.转录因子Ⅰ
E.转录因子Ⅱ
7.下列哪项不是真核基因组的结构特点（ ）
A.真核基因组结构庞大
B.真核基因是不连续的
C.真核基因转录产物为多顺反子
D.真核基因组重复序列含量丰富
E.约80%～90%的哺乳类基因组可能没有直接的遗传学功能
8.关于“基因表达”的概念叙述错误的是（ ）
A.其过程总是经历基因转录及翻译的过程
B.某些基因表达产物是蛋白质分子
C.某些基因表达经历基因转录及翻译等过程
D.某些基因表达产物是RNA分子
E.某些基因表达产物不是蛋白质分子
9.下列情况不属于基因表达阶段特异性的是（ ）
A.一个基因在分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的心肌细胞不表达
B.一个基因在胚胎发育过程不表达，出生后表达
C.一个基因在胚胎发育过程表达，出生后不表达
D.一个基因在分化的骨骼肌细胞表达，在未分化的骨骼肌细胞不表达
E.一个基因在分化的骨骼肌细胞不表达，在未分化的骨骼肌细胞表达
10.反式作用因子是指（ ）
A.对自身基因具有激活功能的调节蛋白
B.对另一基因具有激活功能的调节蛋白
C.具有激活功能的调节蛋白
D.具有抑制功能的调节蛋白
E.对另一基因具有功能的调节蛋白
11.Lac阻遏蛋白结合乳糖操纵子（元）的（ ）
A.CAP结合位点
B.O序列
C.P序列
D.Z基因
E.I基因
12.cAMP与CAP结合，CAP介导正性调节发生在（ ）
A.有葡萄糖及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
13.基本转录因子中直接识别、结合TATA盒的是（ ）
A.TFⅡA
B.TFⅡB
C.TFⅡC
D.TFⅡD
E.TFⅡE
14.色氨酸操纵子（元）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.翻译水平调节
E.转录／翻译调节
15.RNA诱导的沉默复合物（RISC）中不包括（ ）
A.siRNA
B.mRNA
C.rRNA
D.核酸酶
E.蛋白酶
16.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
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
17.TFⅡH具有（ ）
A.ATP酶活性
B.解旋酶活性
C.拓扑异构酶活性
D.转移磷酸基团的活性
E.TATA盒结合活性
18.活性基因染色质结构的变化不包括（ ）
A.出现正性超螺旋
B.CpG去甲基化
C.组蛋白****化
D.形成茎环结构
E.对核酸酶敏感
19.关于增强子叙述正确的是（ ）
A.远离转录起始点的转录调控元件
B.真核生物细胞核内的组蛋白
C.原核生物的启动序列在真核生物中称为增强子
D.一些较短的DNA重复序列
E.结构基因的DNA序列
20.真核生物RNA聚合酶Ⅱ，由转录因子识别启动（ ）
A.σ因子
B.TFⅠ
C.TFⅡ
D.TFⅢ
E.TATA盒
21.当乳糖操纵子需要被强烈诱导时，必须要有存在，缺乏（ ）
A.乳糖、葡萄糖
B.葡萄糖、乳糖
C.阿拉伯糖、乳糖
D.阿拉伯糖、葡萄糖
E.葡萄糖、阿拉伯糖
二、多项选择题
1.顺式作用元件包括（ ）
A.启动子
B.增强子
C.沉默子
D.转录因子
E.操纵子
2.转录因子DNA结合域常见形式有（ ）
A.发夹结构
B.锌指结构
C.碱性亮氨酸拉链
D.碱性螺旋-环-螺旋结构
E.顺式作用元件
3.操纵子学说是原核生物基因调控的重要方式。下列操纵子中主要为负调控方式的是（ ）
A.乳糖操纵子
B.色氨酸操纵子
C.阿拉伯糖操纵子
D.cAMP结合蛋白
E.葡萄糖操纵子
4.一个操纵子必须含有（ ）
A.一个编码基因
B.数个编码基因
C.一个启动序列
D.数个启动序列
E.一个操纵序列
5.属于基因表达终产物的是（ ）
A.tRNA
B.mRNA
C.rRNA
D.蛋白质
E.多肽链
6.基因表达调控的意义是（ ）
A.适应环境、维持生存
B.维持细胞生长、分裂
C.调节细胞发育、分化
D.维持个体生长、发育
E.调节组织、器官的形成
7.下述蛋白质基因表达具有组织特异性的是（ ）
A.磷酸甘油醛脱氢酶
B.胰岛素
C.血红蛋白
D.****酸脱氢酶
E.HMG‐CoA裂解酶
8.通常组成最简单的启动子的元件有（ ）
A.TATA盒
B.GC盒
C.CAAT盒
D.转录起始点
E.RBS序列
9.在乳糖操纵子机制中起正性调节的因素是（ ）
A.阻遏蛋白去阻遏
B.cAMP水平升高
C.葡萄糖水平升高
D.cAMP水平降低
E.葡萄糖水平降低
三、名词解释
1.管家基因
2.启动子
3.基因表达
4.多顺反子
5.锌指结构
6.RNA干扰
7.操纵子
8.顺式作用元件
9.反式作用因子
四、简答题
1.结合乳糖操纵子（元）结构，说明其工作原理。
2.比较原核生物和真核生物转录调控的不同。
【科学素养读物】
遗传密码的破译
遗传密码的破译是20世纪60年代分子生物学最辉煌的成就，其先后经历了20世纪50年代的数学推理阶段和1961-1965年的实验研究阶段。
1953年，沃森和克里克提出DNA的双螺旋结构模型后，科学研究证明了遗传信息的流动方向：DNA→mRNA→蛋白质。也就是说，蛋白质由mRNA指导合成，遗传密码应该在mRNA上。1954年，物理学家GeorgeGamov根据在DNA中存在4种核苷酸，在蛋白质中存在20种氨基酸的对应关系，做出如下数学推理：如果每一个核苷酸为一个氨基酸编码，只能决定四种氨基酸（41＝4）；如果每两个核苷酸为一个氨基酸编码，可决定16种氨基酸（42＝16）。上述两种情况编码的氨基酸数少于20种氨基酸，显然是不可能的。那么如果三个核苷酸为一个氨基酸编码，可编码64种氨基酸（43＝64）；若四个核苷酸编码一个氨基酸，可编码256种氨基酸（44＝256），以此类推。Gamov认为只有43＝64这种关系是理想的，因为在有四种核苷酸条件下，64是能满足于20种氨基酸编码的最小数。而44＝256以上，虽能保证20种氨基酸编码，但不符合生物体在亿万年进化过程中形成和遵循的经济原则。
破译密码的实验研究先后由三个实验逐步发展了四种破译方法，最终于1965年完成。
1．在体外无细胞蛋白质合成体系中加入人工合成的polyU开创了破译遗传密码的先河
1961年，美国NIH的Nirenberg和Mathaei，完成了polyU作为模板进行肽链的合成。
当他们把翻译产物分离、纯化和做序列分析后，发现合成的肽链中的氨基酸残基全部是苯丙氨酸，即polyPhe，于是第一次确认了UUU是Phe的密码子。随后，他们又以polyA和polyC为模板，证明其可分别指导合成polyLys和polyPro，即确定了AAA是Lys的密码子，CCC是Pro的密码子。但是类似的实验不能证明GGG是何种氨基酸的密码子，因为polyG产生牢固的氢键结合，形成三股螺旋，而不与核糖体结合。
2．混合共聚物实验对密码子中碱基组成的测定
1963年，Speyer和Ochoa等发展了用两个碱基的共聚物破译密码的方法。例如，以A和C为原料，合成polyAC。polyAC含有8种不同的密码子：CCC、CCA、CAA、AAA、AAC、ACC、ACA和CAC。各种密码子占的比例随着A和C的不同而不同，例如当A和C的比例等于5∶1时，AAA∶AAC的比例＝5×5×5∶5×5×1＝125∶25。以此类推，实验显示AC共聚物作模板翻译出的肽链由6种氨基酸组成，它们是Asp、His、Thr、Pro、Glu和Lys，其中Pro和Lys的密码子已证明分别是CCC和AAA。根据共聚物成分不同的比例和翻译产物中氨基酸比例亦不同的关系，Speyer等确定了Asp、Glu和Thr的密码子含2A1C；His的密码子含1A2C；Thr的密码子也可以含1A2C；Pro为3C或1A2C；Lys为3A。但上述方法不能确定A和C的排列方式，而只能显示密码子中碱基组成及组成比例。此外，通过反复改变共聚物成分比例的方法亦十分麻烦和费时。
3．aatRNA与确定的密码子结合1964年，Nirenberg和Leder建立了破译密码的新方法，即tRNA与确定密码子结合实验。原理是：在缺乏蛋白质合成所需因子的条件下，特异氨基酰tRNA也能与核糖体mRNA复合物结合。例如，当polyU与核糖体混合时，仅有PhetRNA与之结合；相应地，ProtRNA特异地与polyC结合。还有GUU可促进ValtRNA结合，UUG促进LeutRNA结合等。虽然所有64个密码子都可按设想的序列合成，但并不是全部密码子均能以这种方法决定，因为有一些三核苷酸序列与核糖体结合并不像UUU或GUU等那样有效，以致不能确定它们是否能为特异的氨基酸编码。
4．用重复共聚物破译密码
同时，Nishimura、Jones和Khorana等人应用有机化学和酶学技术，制备了已知的核苷酸重复序列。蛋白质在核糖体上的合成可以在这些有规律的共聚物的任一点开始，并把特异的氨基酸掺入肽链。例如，重复序列CUCUCUCUCU…是多肽LeuSerLeuSer…或者是多肽SerLeuSer…的信使分子，使用共聚物构成三核苷酸为单位的重复顺序，如（AAG）n，可合成三种类型的多肽：polyLys、polyArg和polyGlu，即AAG是Lys的密码子，AGA是Arg的密码子，GAA是Glu的密码子。又如（AUC）n序列是polyIle、polySer和polyHis的模板。
如此，至1965年科学家们破译了所有氨基酸的密码子。1968年RobertW.Holley、HarG.Khorana、MarshallNirenbeng因为研究遗传信息的破译及其在蛋白质合成中的作用，阐明蛋白质生物合成中遗传密码及其功能获得了诺贝尔生理学或医学奖。（王建光）