查锡良 生物化学复习重点考研真题答案解析

9．一个双螺旋DNA片断的模板链含有顺序：（5＇）GTTAACACCCCTGACT-TCG

CGCCGTCG

（1）写出从这条链转录产生的mRNA的碱基顺序；

（2）从（1）中的mRNA的5＇末端开始翻译产生的肽链的氨基酸顺序是什么?

（3）如果这条DNA的互补链被转录和翻译，产生的氨基酸顺序和（2）中的一样吗?解释你的答案的生物学重要性。

答：（1）其转录产生的mRNA序列为：5＇-CGACGGCGCGAAGUCAGGGGUGUUAAC-3＇

（2）其编码的肽链为：Arg-Arg-Arg-Glu-Val-Arg-Gly-Val-Lys

（3）如果是这条DNA链的互补链转录和翻译，产生的肽链的氨基酸顺序不一样。因为反平行的互补链没有相同的碱基顺序。这种情况的重要生物学意义在于同一段DNA双螺旋可以用不同互补链为不同基因编码。提高DNA信息量。

10．简述第二信使必须具备的特点。

答：细胞信号转导过程构成了一个复杂的转导网络系统，其中的一些小分子被称为第二信使。第二信使必须具备的特点：（1）浓度变化迅速；

（2）可模拟外源信号的作用；

（3）阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应；

（4）有胞内靶分子；

（5）可作为别位效应剂作用于靶分子。

11．简答蛋白质生物合成的过程。

答：蛋白质合成大致分为三个阶段：起始复合物的形成、肽链延伸和终止。

（1）氨基酸的活化AA+ATP →AA-AMP+PPi，AA-AMP+tRNA→AA-tRNA+AMP+PPi，即形成氨酰tRNA。

（2）起始因子IF3与核糖核酸体作用，形成50S大亚基和30S-IF3的复合物，IF2、GTP 与fMet-RNA结合；30S-IF3与mRNA结合，然后两者结合，形成30S起始复合物，fMet-RNA占据复合物的P位。

（3）延长因子EF-Tu与GTP形成，EF-Tu·GTP，与氨酰tRNA结合，形成三原复合物的活化状态与mRNA结合，释放出EF-Tu·GDP，氨酰tRNA占据复合物的A位，EF-Ts使EF-Tu释放出来。

（4）在肽基转移酶的作用下，fMet与AA游离的氨基结合形成肽键。

（5）在EF-G移位酶的作用下核糖体向3′移动，使肽基-tRNA从A位进入P位。

（6）以后AA如上重复，当遇到停止密码UAA，UAG，UGA时，在终止因子RF1，RF2，RF3的作用下止翻译停，多肽链从核糖体中释放出来。

（7）多肽链进行翻译后加工，形成蛋白质。

12．如何通过实验证明：SD序列与反SD序列之间的相互作用是原核生物识别起始密码子的关键，而不是SD序列本身？

答：将mRNA中的SD序列突变为富含嘧啶的序列，同时将16S rRNA中的反SD序列突变为相应的富含嘌呤的序列，只要保证突变后的SD序列、反SD序列仍然可以互补配对，则不影响起始密码子的识别和mRNA翻译的正确起始。上述实验可以证明SD序列与反SD序列之间的相互作用而不是SD序列本身是原核生物识别起始密码子的关键。

13．什么是无细胞翻译系统？经常被使用的无细胞翻译系统有哪些？一个无细胞翻译系统中需要有哪些成分才能满足翻译条件？

答：（1）无细胞翻译系统是指保留蛋白质生物合成能力的细胞抽取物。

（2）常见的无细胞翻译系统有：大肠杆菌无细胞翻译系统、兔网织红细胞无细胞翻译系统、麦胚无细胞翻译系统和某些肿瘤细胞制备成的无细胞翻译系统。

（3）无细胞系统需要包含以下成分：核糖体、各种tRNA、各种氨酰-tRNA合成酶、蛋白质合成需要的起始因子和延伸因子以及终止释放因子、GTP、ATP、20种基本的氨基酸。

14．如何确定一个蛋白质在翻译过程中经历了跳跃翻译？

答：跳跃翻译是指某些蛋白质（如T4噬菌体的基因60编码的蛋白质）在翻译的时候，其可读框（0RF）中的一段核苷酸被忽略，由核糖体在移位反应中直接跳过，而接着翻译后面的核苷酸序列的现象。被跳过的这段核苷酸序列由于在翻译过程中并不决定任何氨基酸，因此被称为翻译水平的内含子。

确定某一个蛋白质在翻译过程中是否经历了跳跃翻译的方法是：

（1）比较蛋白质基因ORF所决定的氨基酸序列与该蛋白的实际氨基酸序列，两者不对等，后者缺失了部分序列；

（2）通过测序或杂交实验证明缺失序列所对应的核苷酸序列存在于该蛋白的mRNA／cDNA序列中；

（3）将该蛋白质基因转入其他翻译系统中翻译，翻译产物可能包含缺失序列。

15．根据中心法则，有三个过程涉及遗传信息从一个分子传递到另一个分子：复制（DNA-DNA）、转录（DNA-RNA）和翻译（RNA-蛋白质），这三个过程通过相关的化学机制传递遗传信息，请解释为什么说翻译中使用的遗传信息传递机制与另外两个过程相似。

答：复制和转录都依靠Watson-Crick碱基配对原则传递遗传信息，翻译也是依靠mRNA中的密码子与tRNA中的反密码子之间的碱基配对传递信息的，所以翻译中使用的遗传信息传递机制与另外两个过程相似。

六、论述题

假如你纯化得到一种新的蛋白质因子，但不知道它在细胞中的功能，可以采取哪些方法研究其生物学功能？

答：可以采取以下五个方法研究纯化而得的新蛋白质因子的生物学功能

（1）测定该蛋白质的末端氨基酸序列（一般可以准确测得两端各十几个氨基酸残基的序列），根据测得的末端氨基酸序列设计引物，通过RT—PCR获得该蛋白的mR—NA序列和基因序列，从中推出该蛋白的一级结构；

（2）将该蛋白的基因序列和GenBank等数据库中的已知序列进行比对，寻找同源蛋白，根据同源蛋白的功能推测该蛋白的可能功能；

（3）将该蛋白的一级结构和蛋白质数据库中的已知蛋白进行比对，寻找同源蛋白，根据同源蛋白的功能推测该蛋白的可能功能；

（4）根据该蛋白的cDNA序列，设计和构建该蛋白的表达质粒，转染特定细胞，通过Western blot等方法验证该蛋白在细胞中过量表达，观察细胞表型变化，判断该蛋白的可能功能；

（5）根据该蛋白的mRNA序列，设计和构建该蛋白基因的RNA干扰质粒，转染特定细胞，通过Western blot等方法验证该蛋白在细胞中的表达量下降或完全被抑制，观察细胞表型变化，判断该蛋白的可能功能。

第13章　基因表达调控

一、选择题

1．真核细胞参与基因表达调节的调控区比原核细胞复杂是因为（　　）。

A．真核细胞的细胞核具有双层膜

B．原核细胞的基因总是以操纵子的形式存在 

C．原核细胞调节基因表达主要是在翻译水平 

D．真核细胞需要控制细胞特异性的基因表达

【答案】D查看答案

2.Dna A蛋白在复制的调控中的作用是（　　）。

A．功能上类似于酵母起点识别复合物，与DNA结合，导致DNA双螺旋的局部解链

B．增加DNA pol Ⅲ的进行性

C．起始后随链上冈崎片段的合成

D．与复制起始区一系列13bp的富含A-T的重复序列结合，在复制叉前进时防DNA的弯折

【答案】A查看答案

3.Dna A蛋白是一种（　　）。

A．正调节系统的反式作用因子

B．正调节系统的顺式作用元件

C．负调节系统的反式作用因子

D．负调节系统的顺式作用元件

【答案】A查看答案

4．转录因子是（　　）。

A．调节DNA结合活性的小分子代谢效应物

B．调节转录延伸速度的蛋白质

C．调节转录起始速度的蛋白质

D．保护DNA免受核酸内切酶降解的DNA结合蛋白

【答案】C查看答案

5．将乳糖加到以葡萄糖为碳源的大肠杆菌培养基之中，则大肠杆菌细胞内参与乳糖代谢的酶（　　）。

A．将被合成，因为乳糖是乳糖操纵子的诱导物

B．将不受影响，无论葡萄糖存在与否

C．将不被合成，因为在葡萄糖存在时，有分解物阻遏作用

D．将部分地被合成，接着在翻译水平上被中断

【答案】C查看答案

6．色氨酸操纵子中的衰减作用导致（　　）。

A．DNA复制的提前终止

B．在RNA中形成一个抗终止的发夹环

C．在RNA中形成一个翻译终止的发夹环

D．RNA pol从色氨酸操纵子的DNA序列上解离

【答案】D查看答案

7．一种大肠杆菌的突变株在含有乳糖没有葡萄糖的培养基中不能合成β-半乳糖糖苷酶最可能是因为编码哪一种蛋白质的基因无义造成的（　　）。

A．RNA聚合酶的α亚基

B．RNA聚合酶的σ因子

C．降解物激活蛋白（CAP）

D．lac阻遏蛋白

【答案】C查看答案

8．阻遏蛋白结合的位点是（　　）。

A．调节基因

B．启动因子

C．操纵基因

D．结构基因

【答案】C查看答案

9．在乳糖操纵子模型中，操纵基因专门控制什么是否转录与翻译（　　）。

A．结构基因

B．调节基因

C．启动因子

D．阻遏蛋白

【答案】A查看答案

10.IPTG能够诱导β-半乳糖苷酶的表达是因为（　　）。

A．刺激乳糖操纵子阻遏蛋白的活性

B．IPTG与乳糖操纵子结合诱导转录

C．IPTG与lacI基因的产物结合，抑制它的活性

D．抑制β-半乳糖苷酶的降解

【答案】C查看答案

11．真核生物中组装RNA pol Ⅱ起始复合物需要的蛋白质数比原核生物中转录起始复合物所需的蛋白质数多得多，最主要的原因是（　　）。

A．真核生物中细胞专一性的调节要求转录受到严格调控，多亚基的蛋白质复合物有利于这一需求的满足

B．真核生物中的DNA结合蛋白比原核生物多

C．真核生物中的基因数比原核生物多

D．真核生物启动子含有TATA框，原核生物启动子含有-35序列和-10序列

【答案】A查看答案

12．有关转录调控的机制，下列叙述中哪一个是错误的（　　）。

A．转录因子只能起阻遏因子的作用

B．效应物分子可以抑制转录因子与DNA结合

C．去诱导作用使转录速度降低

D．去阻遏作用使转录速度增加

【答案】A查看答案

13．代谢物阻抑（catabolite repression）是指大肠杆菌中（　　）。

A．乳糖操纵子正调控CAP需要cAMP

B．葡萄糖代谢抑制cAMP的生成

C．葡萄糖代谢抑制利用其他碳源所需酶的生物活性

D．葡萄糖代谢抑制利用其他碳源所需酶的生物合成

【答案】D查看答案

14．生物体调节基因表达最根本的目的是（　　）。

A．适应环境

B．调节代谢

C．维持生长

D．维持分裂

【答案】A查看答案

15．原核生物基因表达调控的乳糖操纵子系统属于（　　）。

A．复制水平调节

B．转录水平调节

C．逆转录水平调节

D．翻译水平调节

【答案】B查看答案

16．大肠杆菌乳糖操纵子中的阻遏蛋白，在阻遏作用时呈什么形式?（　　）

A．相同亚基组成的二聚体

B．不相同亚基组成的二聚体

C．相同亚基组成的四聚体

D．不相同亚基组成的四聚体

【答案】C查看答案

17.cAMP对转录起始的调控是（　　）。

A．单独与操纵基因结合，封闭基因转录

B．以cAMP-CAP复合物与操纵基因结合，使基因开放

C．与RNApolll结合，促进酶的活性

D．与阻遏蛋白结合，去阻遏作用

【答案】B查看答案

18．衰减子的作用是（　　）。

A．促进转录

B．抑制转录

C．终止转录

D．使转录速度减慢

【答案】B查看答案

19．真核生物的转录调控多采用（　　）。

A．可诱导型操纵子

B．可阻遏型操纵子

C．正调控方式

D．负调控方式

【答案】C查看答案

20．下列有关乳糖操纵子调控系统的论述何者是错误的？（　　）

A．乳糖操纵子是第一个发现的操纵子

B．乳糖操纵子由三个结构基因及其上游的启动子和操纵基因组成

C．乳糖操纵子的调控因子有阻遏蛋白、cAMP和诱导物等

D．乳糖操纵子调控系统的诱导物是乳糖

E．乳糖操纵子调控系统的诱导物是别乳糖

【答案】D查看答案

21．一种大肠杆菌的突变株在含有乳糖没有葡萄糖的培养基中不能合成β-半乳糖糖苷酶最可能是因为编码哪一种蛋白质的基因无义（nonsense）造成的？（　　）

A．RNA聚合酶的α亚基

B．RNA聚合酶的σ因子

C．降解物激活蛋白（CAP）

D．1ac阻遏蛋白

E．1ac转乙酰酶

【答案】C查看答案

【解析】降解物激活蛋白的失活可导致乳糖操纵子失去正调控，在这种情况下，β-半乳糖苷酶不能有效地表达，lac阻遏蛋白的无义突变只会导致β-半乳糖苷酶基因表达。

22．将乳糖加到以葡萄糖为碳源的大肠杆菌培养基之中，则大肠杆菌细胞内参与乳糖代谢的酶（　　）。

A．将被合成，因为乳糖是乳糖操纵子的诱导物

B．将被合成，但没有活性

C．将不被合成，因为在葡萄糖存在时，有分解物阻遏作用

D．将部分地被合成，接着在翻译水平上被中断

E．将不受影响，无论葡萄糖存在与否

【答案】C查看答案

【解析】参与乳糖代谢的三种酶的表达同时受控于正、负调控两种机制，只有在正调控发挥作用，负调控不起作用的时候，这三种酶才能有效地表达。当培养基中加入乳糖的时候，参与负调控的阻遏蛋白将失去活性，但如果培养基中含有葡萄糖，则细菌优先利用葡萄糖，这时参与乳糖代谢的酶仍然不能有效地表达，这是因为葡萄糖降低了细胞内cAMP的水平，而cAMP浓度的降低，导致降解物激活蛋白丧失活性，正调控机制失去作用，这时三种酶不可能正常地表达。

23．真核细胞参与基因表达调节的调控区比原核细胞复杂是因为（　　）。

A．真核细胞的细胞核具有双层膜

B．原核细胞的基因总是以操纵子的形式存在

C．原核细胞调节基因表达主要是在翻译水平

D．真核细胞需要控制细胞特异性的基因表达

E．真核细胞基因组含有太多的重复序列

【答案】D查看答案

【解析】多细胞的真核生物出现了细胞分化现象，分化的细胞内的许多基因具有组织特异性表达的性质，这大大增加了基因表达调节的复杂性。

24．可降低细胞内cAMP含量的酶是（　　）。

A．腺苷酸环化酶

B．ATP酶

C．酪氨酸蛋白激酶

D．磷酸二酯键

E．蛋白激酶

【答案】D查看答案

25．（多选）属于乳糖操纵子诱导物的是（　　）。

A．异乳糖

B．乳糖

C．IPTG

D．O－硝基苯酚－β－半乳糖苷（ONPG）

【答案】AC查看答案

【解析】在乳糖操纵子中，异乳糖是乳糖操纵子的天然诱导物，IPTG是乳糖的类似物，能代替异乳糖作为诱导物，但不能作为β－半乳糖苷酶的底物进入代谢途径。

二、填空题

1．1961年，法国生物学家Monod和Jacob提出了关于原核生物基因结构及表达调控的　  学说。

【答案】操纵子查看答案

2．操纵子由　  、　  和　  三种成分组成。

【答案】调节基因；结构基因；控制元件查看答案

3．β-半乳糖苷酶基因的表达受到　  和　  两种机制的调节。

【答案】正调控；负调控查看答案

4．葡萄糖效应是指　  。

【答案】葡萄糖的存在对其他糖类利用的限制查看答案

5．反式作用因子通常通过　  、　  和　  键与相应的顺式作用因子结合。

【答案】氢键；离子键；疏水键查看答案

6．一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近，该基因的转录效率就越　  。

【答案】高查看答案

7.SOS应答系统（SOS response）是DNA损伤修复的一个重要途径，Rec A蛋白在这里的主要功能是通过引起　  蛋白的降解，从而解除它对　  相关基因转录的抑制。

【答案】Lex A阻遏；DNA损伤修复查看答案

8．有些基因的表达较少受环境的影响，在一个生物体的几乎所有细胞中持续表达，因此被称为　  ；另有一些基因表达极易受环境的影响，在特定环境信号刺激下，相应的基因被激活，基因表达产物增加，这种基因是可　  的基因，相反，如果基因对环境信号应答时被抑制，这种基因是可　  的基因。

【答案】管家基因；诱导；阻遏查看答案

9．在色氨酸操纵子中，色氨酸的作用是为　  同阻遏蛋白结合。

【答案】辅阻遏物查看答案

10．基因表达的调控主要包括　  和　  ，但关键在于　  。

【答案】转录水平调控；翻译水平调控；转录水平调控查看答案

11．正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用　  调控，而真核细胞常用　  调控模式。

【答案】负调控；正调控查看答案

12．______和______因发现乳糖操纵子而获得诺贝尔奖。

【答案】Jacob；Monod查看答案

13．正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用______调控而真核细胞常用______调控模式。

【答案】负；正查看答案

14．大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到______和______两种机制的调节。

【答案】操纵子；衰减子查看答案

15．______或______可诱导原核细胞出现严谨反应。

【答案】某一种氨基酸的饥饿；某一种氨酰－tRNA合成酶的缺失查看答案

16．鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过______机制实现的。

【答案】基因重排查看答案

17．存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构模体通常有______、______和______三种形式。

【答案】富含脯氨酸；富含酸性氨基酸；富含谷氨酰胺查看答案

18．反式作用因子通常通过______、______和______键与相应的顺式作用因子结合。

【答案】氢键；离子键；疏水查看答案

19．同源异型蛋白有相同的形成三个α螺旋的60个氨基酸：其中______螺旋在处与DNA相结合。这一家族的转录因子在很多生物体的______进程中起重要的调节作用。

【答案】第3个；大沟；发育查看答案

三、判断题

1．色氨酸操纵子（trpoperon）中含有衰减子序列。（　　）

【答案】正确查看答案

2．真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。（　　）

【答案】正确查看答案

3．操纵子调控系统由信息区及其下游的启动子和操纵基因组成。（　　）

【答案】错误查看答案

4．原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。（　　）

【答案】正确查看答案

【解析】转录是基因表达的第一步，因此当然是基因表达调节的主要位点。

5．衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。（　　）

【答案】正确查看答案

【解析】衰减子需要转录与翻译的偶联，在真核细胞中，不存在这种偶联关系，因此，真核细胞不可能具有这种调节模式。

6．某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。（　　）

【答案】正确查看答案

【解析】某些蛋白质能够与DNA分子的不同区域结合，分别充当激活蛋白和阻遏蛋白发挥作用。

7．真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。（　　）

【答案】错误查看答案

【解析】真核细胞由RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ负责的基因转录通常存在增强子调控元件，RNA聚合酶Ⅲ所负责转录的基因一般没有增强子调控元件。

8．由于增强子的作用与距离无关，所以某一个增强子可同时提高与它同在一条染色体DNA上所有基因的转录效率。（　　）

【答案】错误查看答案

【解析】增强子的作用尽管与所控制的基因的距离关系不大，但并不能够同时增强多个基因的转录效率，增强子一般对离它最近的基因效率最高。

9．一个蛋白质具有锌指结构，则这个蛋白质一定能与DNA特异性地结合。（　　）

【答案】错误查看答案

【解析】可以举出一个例外，PKc（蛋白质激酶c）具有锌指结构，但并不能和DNA特异性结合。

10．可诱导操纵子负责调节糖分解代谢，可阻遏操纵子负责调节氨基酸代谢。（　　）

【答案】正确查看答案

11．乳糖可以诱导乳糖操纵子的表达，所以乳糖对乳糖操纵子的调控属于正调控系统。（　　）

【答案】错误查看答案

12．真核生物基因表达的调控单位是操纵子。（　　）

【答案】错误查看答案

13.CAP-cAMP对乳糖操纵子的调节是正调节作用。（　　）

【答案】正确查看答案

14．衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。（　　）

【答案】正确查看答案

15．基因表达的调控关键在于转录水平的调控。（　　）

【答案】正确查看答案

16．调节基因产生的阻遏蛋白是一种变构蛋白，具有阻遏活性。（　　）

【答案】正确查看答案

17．原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。（　　）

【答案】正确查看答案

18．增强子通过结合默写蛋白质因子来改变染色质DNA的结构而促进转录。（　　）

【答案】正确查看答案

19．由于增强子的作用与距离无关，所以某一个增强子可同时提高与它同在一条染色体 DNA上所有的基因的转录效率。（　　）

【答案】错误查看答案

20．某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。（　　）

【答案】正确查看答案

21．某些DNA序列既可以作为增强子也可作为沉默子。（　　）

【答案】正确查看答案

22．真核细胞转录与翻译在不同细胞部位进行。（　　）

【答案】正确查看答案

23．操纵子和启动子是反式隐形、顺式显性的，而编码阻遏蛋白的基因既是反式显性又是顺式显性。（　　）

【答案】正确查看答案

四、名词解释题

1．基因表达（gene expression）。

答：基因表达是指基因转录及翻译的过程，在一定调节机制控制下，大多数基因经历基因激活、转录及翻译等过程，产生具有特异生物学功能的蛋白质分子。

2．基因表达调控（control of gene expression）。

答：基因表达调控是指调节基因表达所涉及的全部机制，在适应环境、维持生长、增殖和维持个体发育与分化过程中具有重要的生物学意义。

3．基因组（genome）。

答：基因组是指含有一个生物体生存、发育、活动和繁殖所需要的全部遗传信息的整套核酸。

4．组织特异性（tissue specificity）。

答：生物基因组的遗传信息并不是同时全部都表达出来的，不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。

5．阶段特异性（stage specificity）。

答：生物基因组的遗传信息并不是同时全部都表达出来的，细胞分化发育的不同时期，基因表达的情况是不相同的，这就是基因表达的阶段特异性。

6．管家基因（housekeeping gene）。

答：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，通常被称为管家基因。例如，催化三羧酸循环各阶段反应的酶编码基因。

7．衰减子（attenuator）。

答：衰减子是指位于结构基因上游前导区的终止子，可终止和减弱转录。衰减机制首先是从色氨酸操纵子的研究中弄清的。

8．顺式作用元件（cis-acting element）。

答：顺式作用元件是指同一DNA分子中具有转录调节功能的特异 DNA序列。按功能特性，真核基因顺式作用元件分为启动子、增强子及沉默子。

9．增强子（enhancer）。

答：增强子是指远离转录起始点（1～30 kb）、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。

10．反式作用因子（trans-acting factor）。

答：大多数转录调节因子以反式作用调节基因转录。这些识别、结合顺式作用元件的特异性调节蛋白又称转录调节因子，简称转录因子（transcription factor，TF）。

11．阻抑蛋白（repressor）。

答：阻抑蛋白是指与操作子结合的调控蛋白质。对于可诱导操纵元来说，阻抑蛋白本身就是操作子结合的活性形式；而对于可阻遏的操作元来说，阻抑蛋白需要与辅阻遏物（corepressor）结合后才能与操作子结合。

12．诱导（induction）。

答：诱导是指调节基因的产物随着某些分子浓度的增加而增加的过程称作诱导。调节基因产物的数量随着分子信号的变化而变化。

13．辅阻遏物（corepressor）。

答：辅阻遏物是指能与阻遏蛋白结合而阻断转录的效应物。

14．核心启动子（core promotor）。

答：核心启动子是指在特定的启动子中，那些位于转录起始点附近的启动子元件，最多包括3个元件：TATA盒、起始子和下游组件。

15．亮氨酸拉链（1eucine zipper）。

答：亮氨酸拉链是指一种一侧集中着许多疏水性氨基酸的双α螺旋。其疏水性表面是两个蛋白质之间形成二聚体的接触点，其重要特点是两蛋白质接触面的a螺旋常常排列着亮氨酸残基，且每7个氨基酸残基出现一次，这样就使亮氨酸残基在这种α螺旋的疏水表面形成一直线，一种早期的蛋白质蛋白质相互作用模型想象两个蛋白质这种α螺旋之间的亮氨酸残基是交错对插的，因而称为亮氨酸拉链。

16．顺式作用元件（cis—acting element）。

答：顺式作用元件是指可影响自身基因表达活性的真核DNA序列，这种DNA序列通常不编码蛋白质，多位于基因旁侧或内含子中。真核生物的顺式作用元件分为启动子、增强子、沉默子等。

五、问答题

1．请给出一个基因可以产生不同的表达产物的所有可能机制。

答：一个基因可以产生不同的表达产物的可能机制包括：（1）使用不同的启动子进行转录；（2）Pre-mRNA的选择性剪接；（3）Pre-mRNA的选择性加尾；（4）编辑；（5）再次程序化的遗传解码；⑥翻译后水平的选择性加工。

2．为什么多细胞的真核生物的基因表达比原核生物要复杂？为什么研究真核生物的基因表达更困难？

答：真核生物与原核生物相比：

（1）真核生物含有更多的遗传信息，作为遗传信息载体的DNA分子与组蛋白形成核小体的结构，并在此基础上形成染色质；

（2）真核生物的遗传信息有多个染色体DNA携带，这使得各个基因的协调表达变得复杂；

（3）真核生物的转录与翻译在时空上是分开的，这使得mRNA的运输成为必要；

（4）真核生物的基因转录在运输到细胞质之前需要经历复杂的后加工，许多被转录序列从来没有离开过细胞核；

（5）真核生物内的高度分化细胞经常合成大量的单一基因产物，尽管各种分化细胞含有一套完整的基因组。

3．试写出一个基因可产生不同的表达产物的所有可能机制。

答：（1）使用不同的启动子进行转录。

（2）Pre－mRNA的选择性剪接。

（3）Pre－mRNA的选择性加尾。

（4）编辑。

（5）再次程序化的遗传解码。

（6）翻译后水平的选择性加工。

4．在研究细菌SOS调谐子（regulon）的作用机理时，有人通过巧妙地使用Mud噬菌体发现了几个新的受SOS调谐子控制的基因。Mud噬菌体是Mu噬菌体的衍生物，在这些噬菌体DNA的特殊位点上插入了一个无启动子的β－半乳糖苷酶的基因。你认为使用Mud噬菌体如何能够确定那些在受到紫外线照射后被诱导表达的基因？

答：Mu噬菌体随机地整合到细菌的基因组DNA上，当它插入到受损伤诱导的启动子的下游的时候，它所携带的β－半乳糖苷酶基因的基因将会受到这种启动子的控制。当细胞受到紫外线的照射的时候，β－半乳糖苷酶基因就会表达，因此能够确定在受到紫外线照射后被诱导表达的基因。

5．大肠杆菌的一个操纵子含有以下三个结构基因（依次排列）：核糖体蛋白S21（rpsU），参与DNA复制的引发酶（DnaG）和RNA聚合酶的σ因子（rpoD）。在不考虑RNA降解的因素下，试提出一种机制解释DNA引发酶表达量比σ因子表达量低。

答：一种解释可能是因为引发酶（dnaG）的起始密码子AUG处于特殊的二级结构之中（如茎环结构的茎中），而不能被有效地识别，从而导致其翻译的效率下降；另外一种可能性是它的起始密码子上游的SD序列与标准的SD序列有较大的差异，这同样可以导致翻译效率的降低。

6．假如你正在研究一种新发现的生物内一组参与有丝分裂的蛋白质的合成的调控。当你将5－氮胞苷

（5－azacytidine）加到此种生物的细胞之中，结果你惊奇地发现：有丝分裂不能再正常地进行了。根据上述信息判断参与控制有丝分裂的一组基因表达以何种方式调节？

答：（1）5-氮胞苷是胞苷的类似物，在细胞内可转变为5-氮胞苷三磷酸，但是其嘧啶环上5号位是N原子，而不是通常的C原子。当将它加到正在分裂的细胞之中，它可以代替胞苷酸参人到新合成的DNA链上。由于5－氮胞苷的嘧啶环上5号位是N原子，所以参入到DNA链上的5－氮胞嘧啶是不能被甲基化修饰的。

（2）真核细胞DNA的甲基化样式是可遗传的，而且甲基化是抑制基因的表达的。如果将5－氮胞苷加到你刚发现的此种生物的细胞之中，结果你观察到有丝分裂不能再正常地进行了，这意味控制这类细胞有丝分裂的一组基因编码的是一些细胞分裂抑制因子。它们原来是被甲基化的，因而不能表达出来而抑制细胞的分裂，当加入的5－氮胞苷参入到DNA分子中以后，原来不表达的基因就表达，从而使细胞的有丝分裂不能正常地进行。

7．高盐浓度可减弱组蛋白与DNA的相互作用，但它对许多调节蛋白影响甚小，你如何解释这种现象？

答：（1）组蛋白与DNA的相互作用靠的是离子键（带正电荷的组蛋白与带负电荷的DNA），是一种非特异性作用；

（2）调节蛋白如各种转录因子主要通过次级键（氢键和疏水键）与DNA上特殊的核苷酸序列结合，表现出高度的特异性；

（3）高盐浓度可破坏组蛋白与DNA形成的离子键而减弱组蛋白与DNA的相互作用，但对次级键影响不大，甚至增强次级键，所以对许多调节蛋白影响甚小。

8．简要说明如何区别正调控和负调控系统。

答：正调控和负调控系统是在没有调节蛋白存在的情况下，按照操纵子对于新加入的调节蛋白的响应情况来定义的。

（1）在正调控系统中，没有调节蛋白存在时，基因是关闭的，加入调节蛋白后基因活性被开启，调节蛋白称无辅基诱导蛋白（apoinducer）。

（2）在负调控系统中，没有调节蛋白存在时，基因是表达的，加入调节蛋白后基因表达活性被关闭，调节蛋白质称阻遏蛋白（repressor）。

9．色氨酸操纵子的弱化作用导致什么结果?

答：RNA聚合酶从色氨酸操纵子DNA序列上的解离，在大多数生长条件下，Trp-tRNAT-是丰富的，有利于通过弱化作用进行转录终止。

10．为什么lac操纵子结构基因的表达通常处在被阻遏的状态，而trp操纵子的结构基因的表达通常处在消阻遏的状态?

答：（1）依据细菌等原核生物对各种碳源的利用情况，可将碳源分为速效碳源（如葡萄糖）和迟效碳源（如乳糖）。

（2）在速效碳源和迟效碳源同时存在的条件下，细菌通常优先利用速效碳源，只有当速效碳源利用尽后，细菌在一个简短的适应期后才会合成分解迟效碳源相关的酶。

（3）乳糖作为一种迟效碳源，通常情况下，编码与乳糖代谢有关的基因总是处在被阻遏的状态。只有当以乳糖作为细胞的唯一碳源时，乳糖的别构形式别乳糖起到一种诱导剂的作用，诱导与乳糖代谢有关酶的表达。因此1ac操纵子是酶合成被诱导的例子，其结构基因的表达通常处在被阻遏的状态。

（4）色氨酸是合成蛋白质的前体，随时都需要。因此，编码与色氨酸合成有关酶的基因通常处在消阻遏的状态。只有当trp操纵子的结构基因表达的产物催化色氨酸合成过量的情况下，色氨酸作为一种辅阻遏物激活阻遏蛋白，使其结合到操纵基因上，阻遏结构基因的继续表达。

所以，trp操纵子是酶合成阻遏的例子，其结构基因的表达通常处在消阻遏的状态。

六、论述题

1．叙述E．coli乳糖操纵子基因表达的调节作用。

答：（1）E．coli能够利用乳糖作为它唯一的碳源，这就要求合成代谢乳糖的有关酶类，使乳糖能够进入E．coli细胞，并将乳糖水解为半乳糖和葡萄糖。水解乳糖的酶为β-半乳糖苷酶，催化乳糖透过E．coli质膜的酶为半乳糖苷透性酶，此外，还有一个酶称为β-半乳糖苷转乙酰基酶。

（2）在E．coli乳糖操纵子模型中依次排列着启动子、操纵基因和三个结构基因，它们分别编码上述三种酶，三个基因受同一个控制成分控制。在无乳糖存在时，调节基因转录和翻译，产生具有活性的阻抑蛋白，并与操纵基因结合，阻止启动基因上的RNA聚合酶进行转录，这是一种负调节作用。此阻抑蛋白是由四个相同亚基组成的，每个亚基都有两个结合位点，一个是辨认操纵基因，并与之结合的位点；另一个是结合效应物的变构位点。

（3）在有乳糖存在时，因乳糖是乳糖操纵子的效应物，它可与阻抑蛋白的变构位点结合，使之发生变构而失去活性，因而不能与操纵基因结合，于是RNA聚合酶能够进行转录，产生三种酶，使E．coli能利用乳糖。

在上述过程中，无论是代谢途径的诱导或合成途径的阻遏，阻遏蛋白所起的均为负调节作用。

（4）当培养基中加入葡萄糖时，细菌通常是优先利用葡萄糖而不是乳糖，其原因是在乳糖操纵子中，还有另一种蛋白在起作用，这个蛋白质叫降解物基因活性蛋白（CAP），又称cAMP受体蛋白，是个二聚体，当它特异的结合在启动基因时，能促进RNA聚合酶与启动基因结合，同时促进RNA聚合酶进行转录（正调节作用）。然而游离的CAP是不能与启动基因结合的，必须要细胞中有足够的cAMP存在时，CAP先与 cAMP结合，然后才能与启动基因结合。由于培养基中有葡萄糖存在，葡萄糖的降解产物能降低细胞内 cAMP含量，影响CAP与启动基因结合，也影响RNA聚合酶与启动基因结合，因此，β-半乳糖苷酶等三个酶也不能产生。

2．以转铁蛋白受体和铁蛋白合成的调节为例，说明mRNA的二级结构是如何调节基因的表达的？如何确定这两种蛋白质浓度随着铁离子变化而表现出的波动不是通过基因转录的调节而实现的。

答：（1）转铁蛋白受体mRNA的5′端含有一个特殊的发夹结构，可被一种特殊的蛋白质因子识别并结合，后来证明这种特殊的蛋白质其实就是顺乌头酸酶。然而这种蛋白质因子只有在高浓度的铁离子的存在下，才有活性。当这种蛋白质因子与转铁蛋白受体mRNA的5′端发夹结构结合以后，就阻止了转铁蛋白的合成；当上述发夹结合没有结合蛋白质的时候，转铁蛋白受体可正常地合成。

（2）铁蛋白mRNA的3′端含有5个特殊的发夹结构，也可被一种特殊的蛋白质因子识别并结合。当细胞内铁离子浓度比较高的时候，该蛋白质因子有活性，能与发夹结构结合。铁蛋白mRNA的3′端上的发夹结构因结合了蛋白质以后，稳定性提高，可以更为有效地作为模板，因而翻译的效率将有所提高；当上述发夹结构没有结合蛋白质的时候，铁蛋白mRNA很容易降解，翻译的效率大幅度降低。

（3）可使用Northern blot确定转录效率在高铁和低铁两种情况下有无变化。或者使用突变的方法去除两种蛋白质mRNA的发夹结构，再测定翻译效率的变化。

第14章　基因重组与基因工程

一、选择题

1．基因工程中常用到的限制性内切核酸酶为（　　）。

A限制性内切核酸酶Ⅰ

B．限制性内切核酸酶Ⅱ

C．限制性内切核酸酶Ⅲ

【答案】B查看答案

2．在构建基因文库时，要携带较大片段的外源DNA，可选用的质粒载体一般为（　　）。

A．柯斯质粒（cosmid）

B．入噬菌体载体

C．pUC118

D．pBR322

【答案】A查看答案

3．在进行cDNA文库的构建时，要提取高质量的mRNA，而无处不在的RNA酶很容易降解mRNA，因此提取过程中要采取一定措施，下面不属于mRNA提取过程中的相关措施是（　　）。

A．实验用的器皿要用DEPC水清洗

B．加RNA酶的抑制剂

C．破碎细胞时用强变性剂

D．实验用样品在常温下进行研磨

【答案】D查看答案

4.Klenow片段（　　）。

A．只有5"→3"的聚合酶活性

B．只有3"→5"聚合酶活性

C．具有5"→3"的聚合酶活性和5"→3"外切酶活性

D．具有5"→3"的聚合酶活性和3"→5"外切酶活性

【答案】D查看答案

5．对克隆载体pUC118／119描述错误的是（　　）。

A．由pUC18／19改造而来

B．插入有噬菌体M13的基因间隔区

C．不可进行蓝白斑筛选

D．带有lac启动子

【答案】C查看答案

6．基因组DNA文库准确的要领概念是指（　　）。

A．存在于转化细菌内，是克隆载体所携带的所有基因组DNA的集合

B．在体外，将目的基因插入能自我复制的载体中得到重组DNA分子

C．将重组DNA分子导入受体细胞中，并进行繁殖

D．选择得到含有重组DNA分子的细胞克隆，并进行大量繁殖，从而使目的基因得到扩增

【答案】A查看答案

7．利用基因克隆技术扩增基因是根据（　　）。

A．基因定向重排

B．增强子重组

C．SD序列的存在

D．载体自主复制

【答案】D查看答案

8.cDNA第一链合成所需的引物是（　　）。

A．polyA

B．polyC

C．polyG

D．polyT

【答案】D查看答案

9．在哺乳动物基因工程中广泛使用的载体是（　　）。

A．质粒DNA

B．噬菌体DNA

C．病毒DNA

D．基因组DNA

【答案】C查看答案

10．在重组DNA技术领域所说的分子克隆是指（　　）。

A．建立单克隆抗体

B．建立多克隆抗体

C．有性繁殖DNA

D．无性繁殖DNA

【答案】D查看答案

11．以大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ进行缺口平移时，主要是利用它的（　　）；用于DNA连接后的大缺口填充，主要是利用它的（　　）；用于DNA的序列分析，主要是利用它的（　　）。

A．5"→3"的外切酶活性及其聚合酶活性

B．5"→3"的聚合酶活性

C．3"→5"的聚合酶活性

D．3"→5"的外切酶活性

【答案】A；B；B查看答案

二、填空题

1．基因文库是指整套由______DNA片段插入______获得的分子克隆的总和。在理想情况下基因文库应包括该______的______遗传信息。

【答案】基因组；克隆载体；基因组；全部查看答案

2．基因文库的构建大致可分成5个步骤，即______、______、______、  和______。

【答案】染色体DNA的片段化；载体DNA的制备；体外连接与包装；重组噬菌体感染大肠杆菌；基因文库的鉴定与扩增查看答案

3．基因克隆的本质是使目的基因在特定的条件下得到______和______。

【答案】扩增；表达查看答案

4．限制性内切核酸酶有  类，基因工程中使用的主要是  型限制酶。

【答案】3；Ⅱ查看答案

三、判断题

1.Ga180的突变可导致Ga11、Ga17及Ga110基因，在缺乏半乳糖的环境中也能持续表达，证明Ga180基因的产物是一种转录激活蛋白。（　　）

【答案】错误查看答案

【解析】是一种转录抑制蛋白。

2．在基因工程中进行两条DNA的连接操作通常使用大肠杆菌DNA连接酶。（　　）

【答案】错误查看答案

【解析】实验室使用的DNA连接酶有两种：T4DNA连接酶和大肠杆菌DNA连接酶，前者以ATP提供连接所需的能量，后者以NAD+提供能量。T4DNA连接酶可以连接黏性末端，也可以连接平末端；大肠杆菌DNA连接酶只连接黏性末端。

3．克隆载体含有在受体细胞内复制的起点，因此可以不自主复制，是一个复制子。（　　）

【答案】正确查看答案

4．在基因工程中进行原核表达，通常采用的强启动子都是可诱导的，以便待菌体生长后再诱导外源基因表达。（　　）

【答案】正确查看答案

5．重组DNA分子要想在宿主细胞中复制，必须具有自身的复制起始元件。（　　）

【答案】正确查看答案

6．为了保证重组DNA分子在受体细胞中能够稳定地独立存在下来，通常用rec-r-m- 表型的细胞株作为受体菌。（　　）

【答案】正确查看答案

7．“基因组”是某物种所有基因的组合。（　　）

【答案】正确查看答案

四、名词解释题

1．基因工程（gene engineering）。

答：基因工程是指在体外将不同生物或人工合成的DNA按照设计方案重新组合，并引入特定的受体细胞中，在载体一起随细胞的繁殖而扩增或表达，产生特定的基因产物或新的遗传性状的技术。基因工程又称遗传工程或DNA重组技术。

2.DNA克隆。

答：DNA克隆是指任何外源DNA与载体重组后，转入受体细胞中复制繁殖的过程，DNA克隆的技术与DNA重组技术一致。

3．转染（transfection）。

答：转染是指将携带目的基因的表达载体导入真核细胞的过程和方法。

4．同源重组（homologous recombination）。

答：同源重组又称基本重组，是指重组生物体中的DNA序列的在同源序列间的重新组合。

五、问答题

1.DNA分子克隆包括哪些步骤?有何应用价值?

答：（1）其基本步骤包括：①制备目的基因；②将目的基因与载体用限制酶切割和连接，制成DNA重组子；③导人宿主细胞；④筛选、鉴定；⑤扩增和表达。

（2）应用价值：载体在寄主细胞内可自我复制，并带动重组的分子片段共同增殖，从而产生大量的DNA分子片段。主要目的是获得某一基因或NDA片段的大量拷贝，有了这些与亲本分子完全相同的分子克隆，就可以深入分析基因的结构与功能，随着引入的DNA片段不同，可用于构建两种DNA库，一种是基因组文库（genomiclibrary），另一种是cDNA库。

2．克隆载体的宿主细胞应具备什么样的条件?

答：（1）易于接受外源DNA，为感受态细胞；（2）宿主细胞必须无限制酶，即其防护宿主DNA系统应为S、R-、M；（3）宿主细胞应无重组能力，即recA-；（4）宿主细胞应易于生长和筛选，克隆载体的选择标志必须与之匹配；（5）符合安全标准。

3．从基因文库中进行克隆筛选，采用菌落原位杂交的基本流程有哪几个步骤?

答：（1）将克隆转移到一张硝酸纤维素膜或尼龙膜上；（2）用碱处理使细胞中的DNA释放出来并且发生解链；（3）然后通过烘烤或紫外线照射将DNA固定在膜上；（4）将转好的膜在含有探针的杂交液中杂交，使得探针与目标DNA紧密结合，漂洗后将非特异结合的探针去掉；（5）探针被地高辛标记时，可以通过抗体和地高辛的二次杂交和显色反应在含有特定DNA片段的克隆对应位置出现紫色印记，如果探针被同位素标记，可以通过放射自显影使得X光片感光而在相应位置出现感光信号。

4．构建原核表达载体的基本策略是什么?

答：（1）将真核基因克隆到一个强大的原核启动子和SD序列的下游，使得真核基因处于原核调控体系中；（2）采用真核基因的cDNA序列作为构建表达载体的目的基因，这样就解决了原核细胞没有RNA剪接功能的问题；（3）构建载体时，将真核基因插在几个原核密码子的后面，翻译后就得到了原核多肽和真核多肽的融合蛋白，这样就可以避免被原核蛋白酶的识别和降解，最后可以将融合多肽切除。

5．假如某一种哺乳动物有A和B两种细胞，其中A细胞只比B细胞多表达一种蛋白质X，你如何快速地得到蛋白质X的cDNA。

答：（1）提取A细胞的总mRNA，以总mRNA作为模板制备总cDNA。

（2）提取B细胞的总mRNA。

（3）将A细胞的总cDNA与B细胞的总mRNA进行杂交，因为B细胞不表达X基因，因而只有X基因的cDNA没有相应的mRNA杂交。这使得只有X基因的cDNA保持单链状态。

（4）使用羟基磷灰石可以将呈单链状态的X基因的cDNA与其他的cDNA分开。

6．何为基因治疗，如何将目的基因送人体内，在医学临床中的应用前景如何？

答：（1）基因治疗是指将外源基因导入目的细胞并有效表达，从而达到治疗疾病的目的。

（2）目前已有多种基因转移方法可将目的基因送人体内（或者说导入受体细胞）。如：用反转录病毒、腺病毒、脂质体与受体介导的蛋白等为载体，将外源基因导入受体细胞，但迄今进行的临床基因治疗中，几乎均采用反转录病毒载体介导的基因转移。

六、论述题

1．大肠杆菌作为基因工程表达菌的特点是什么?

答：大肠杆菌作为基因工程表达菌的特点有：

（1）原核细胞有其固有的RNA聚合酶，该聚合酶和真核细胞的RNA聚合酶不同，不能识别真核基因的启动子序列。因此，在用原核细胞表达真核基因时，一般应使用原核启动子。