乳糖操纵子
乳糖操纵子是参与乳糖分解的一个基因群，由乳糖系统的阻遏物和操纵序列组成，使得一组与乳糖代谢相关的基因受到同步的调控。1961年雅各布（F．Jacob）和莫诺德（J．Monod）根据对该系统的研究而提出了著名的操纵子学说。在大肠杆菌的乳糖系统操纵子中，β-半乳糖苷酶，半乳糖苷渗透酶，半乳糖苷转酰酶的结构基因以LacZ（z），Lac Y（y），Lac A（a）的顺序分别排列在染色体上，在z的上游有操纵序列Lac O（o），更前面有启动子Lac P（p），这就是操纵子（乳糖操纵子）的结构模式。编码乳糖操纵系统中阻遏物的调节基因Lac I（i）位于和p上游的临近位置。
细菌相关功能的结构基因常连在一起，形成一个基因簇。它们编码同一个代谢途径中的不同的酶。一个基因簇受到同一的调控，一开俱开，一闭俱闭。也就是说它们形成了一个被调控的单位，其它的相关功能的基因也包括在这个调控单位中，例如编码透过酶的基因，虽它的产物不直接参与催化代谢，但它可以使小分子底物转运到细胞中。
乳糖分解代谢相关的三个基因，lacZ、Y、A就是很典型的是上述基因簇。它们的产物可催化乳糖的分解，产生葡萄糖和半乳糖。它们具有顺式作用调节元件和与之对应的反式作用调节因子。三个结构基因图的功能是：
lacZ编码β-半乳糖苷酶（β-galactosidase），此酶由500kd的四聚体构成，它可以切断乳糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖
lacY编码β一半乳糖苷透性酶(galactoside permease)，这种酶是一种分子量为30kDd膜结合蛋白，它构成转运系统，将半乳糖苷运入到细胞中。
lacA编码β-硫代半乳糖苷转乙酰基酶（thiogalactosidetransacetylase），其功能只将乙酰-辅酶A上的乙酰基转移到β-半乳糖苷上。
无论是lacZ发生突变还是lacY发生突变却可以产生lac-型表型，这种lac-表型的细胞不能利用乳糖。lacZ-突变体中半乳糖苷酶失去活性，直接阻止了乳糖的代谢。lacY-突变体不能从膜上吸取乳糖。
这一个完整的调节系统包括结构基因和控制这些基因表达的元件，形成了一个共同的调节单位，这种调节单位就称为操纵子（opron）。操纵子的活性是由调节基因控制的，调节基因的产物可以和操纵子上的顺式作用控制元件相互作用。
lacZ、Y、A基因的转录是由lacI基因指令合成的阻遏蛋白所控制。lacI一般和结构基因相毗连，但它本身具有自己的启动子和终止子，成为独立的转录单位。由于lacI的产物是可溶性蛋白，按照理说是无需位于结构基因的附近。它是能够分散到各处或结合到分散的DNA 位点上（这是典型的反式-作用调节物。）
通过突变的效应是可以将结构基因和调节基因相区别的，结构基因发生突变，细胞中就失去这些基因合成的蛋白。但是调节基因发生突变会影响到它所控制的所有结构基因的表达。调节蛋白的突变的结果可以显示调节的类型。
lac基因簇是受到负调节（negative regulation）。它们的转录可被调节蛋白所关闭。若调节蛋白因突变而失活就会导致结构基因组成型表达。表明调节蛋白的功能是阻止结构基因的表达，因此称这些蛋白为“阻遏”蛋白。
乳糖操纵子的阻遏蛋白是由4个亚基（38kDa）组成的四聚体。一个野生型细胞中大约有10个四聚体。调节基因转录成单顺反子的mRNA，它和操纵子的比率与RNA聚合酶和启动子之比是相似的。
lac I的产物称为lac阻遏物（lac repressor），其功能是和lacZ、Y、A基因簇5′端的操
纵基因（lac O）,操纵基因位于启动子(lac P)和结构基因（lac ZYA）之间。当阻遏物结合在操纵基因上时就阻碍了启动子上的转录起始。lac O 从mRNA转录起始点的上游-5处延伸到转录单位+21处。这样它和启动子的末端发生重叠。新近的观点认为阻遏物影响了RNA聚合酶，从操纵基因和启动子二者相关位置来看阻遏物结合在DNA上会阻碍RNA聚合酶转录结构基因。但我们必须注意其它一些操纵子上的操纵基因其位置和乳糖操纵子并不相同，因而阻遏蛋白可以通过多种方式与操纵操纵基因结合阻断转录。
细菌对环境的改变必需作出迅速的反应。营养供给随时都可能发生变化，反复反常。要能得以幸存必需具有可以变换不同代谢底物的能力。单细胞真核生物也同样生活在不断变化环境中；而更为复杂的多细胞生物都具有一套恒定的代谢途径，而无需对外部环境作出反应。
在细菌中是很需要灵活性，也需要很经济，因为细菌遇到合适的环境就大量消耗营养对其本身也是不利的。在缺乏底物时就不必要合成大量相关的酶类，因此细菌产生了一种调节机制，即在缺乏底物时就阻断酶的合成途径，但同时又作好了准备，一旦有底物存在就立即合成这些酶。
特殊底物的存在导致了酶的合成，此现象称为诱导（induction）。这种类型的调控广泛存在于细菌中，在较低等的真核生物（如酶母）也有这种情况。E.coli的乳糖操纵子提供了这种调控机制的典型范例。
当E.coli生长在缺乏β一半乳糖苷的条件下是不需要β-半乳糖苷酶的，因此细胞中含量很低，大约每个细胞不高于5个分子，当加入底物后细菌中十分迅速地合成了这种酶，仅在2-3分钟之内酶就可以产生并很快增长到5000个分子/每个细胞。如在酶的浓度将达到细胞总蛋白的5-10%。如在培养基中除去底物，那么酶的合成也就迅速停止，恢复到原来的状态。
如果原来培养基中无乳糖，也无葡萄糖，那么细胞只在很低的基本水平合成β-半乳苷酶和透性酶。当加入Lac后，Ecoli的lac+ 细胞很快大量合成以上两种酶。进一步用32P标记mRNA作杂交实验（用λlac中的取得的DNA，与加入乳糖后不同时间内产生的32P-mRNA 进行分子杂交）结果表明加入的乳糖能激发lac的mRNA的合成。lac mRNA极不稳定，其半衰期仅有3分钟，这个特点随着诱导很快的恢复。当诱导物一除去转录立即停止，在很短的时间内所有的lac mRNA即被降解掉，细胞内的含量恢复到基础水平。
β-半乳糖苷酶和透性酶合成是和lac mRNA同时被诱导的，但当除去诱导物时在细胞中β-半乳糖苷酶和透性酶要比lac mRNA稳定，因此酶的活性在一段较长的时间内保持被诱导水平。这种对营养供给发生改变作出迅速反应的调控类型，不仅提供了代谢新底物的能力，而且习惯于关闭在培养基中实然加入的一些成份的内部合成。比如E.coli的Trp的合成是通过Trp合成酶的作用。如果在细菌生长的培养基中加入Trp的话，那么立即停止Trp合成酶的生产。这种作用称为阻遏（repression）效应。它使细菌避免合成多余的物质。
在细菌中同时存在着诱导和阻遏的现象。诱导是细菌调节其分解底物供给生长的能力。阻遏是细菌调节其合成代谢产物的能力。无论是酶作用的小分子底物的调节，还是酶活性的产生，它们的启动是独自的，小分子底物称为诱导物（inducers）某些物质能阻止酶合成它们本身，此物质就称辅阻遏物（corepressors）。
诱导和酶阻遏是高度特异的，只有底物/产物或紧密相关的分子才能起作用，但小分子的活性并不依赖于和靶酶的相互作用。某些诱导物与自然的β-半乳糖苷酶相似，但并不能被酶分解，比如异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（isopropylthiogalactoside,IPTG）。其半乳糖苷键中用硫代替了氧，失去了水解活性，但硫代半乳糖苷和同源的氧代化合物与酶位点的亲和力相同，IPTG虽不为β-半乳糖苷酶所识别，但它是lac基因簇十分有效的诱导物。
能诱导酶的合成，但又不被分解的分子,称为安慰诱导物（gratuitous inducer）。由于乳糖虽可诱导酶的合成，但又随之分解，产生很多复杂的动力学问题，因此人们常用安慰诱导
物来进行各种实验。它的存在表明一个重要的问题，就是这个控制系统必须具有某种成份，它不同于靶酶，能识别合适的底物；而它的这种识别相关底物的能力也不同于酶。
对诱导物作出反应的这种成份就是阻遏蛋白，它由lacI编码，其作用是控制lacIYA结构基同的转录，对环境作出反应。三个结构基因转录成单个的多顺反子mRNA。阻遏蛋白的活性状态决定了此启动子是否打开或关闭。在缺乏诱导物时，这些基因不能转录，因为阻遏蛋白是活性状态结合在操纵基因上。当诱导物存在时，阻遏物与之结合，变成为失活状态，离开操纵基因，启动子开始转录，起始于lacZ 5¢端，终止于lacA的3¢端。
诱导物如何控制阻遏蛋白的活性呢？阻遏物对于操纵基因有很高的亲和性，在缺乏诱导物时，阻遏物总是结合在操纵基因上，使得邻近的结构基因不能转录。但当诱导物存在时，它和阻遏物结合形成了一个阻遏物复合体，不再和操纵基因结合。
右图为Lac操纵子（Lac operon）的结构以及负调控图：
（a）Lac操纵子的结构图
（b）无诱导物存在时，阻遏物与操作基因（operator）结合使得结构基因不能正常转录
（c）诱导物（乳糖或IPTG）存在，与阻遏物结合时阻遏物从操纵基因上下来，RNA聚合酶可通过启动子和操作基因正常转录出一条多顺反子mRNA从可翻译得到三种酶操纵子控制的重要特性是阻遏物的双重性：它既能阻止转录，又能识别小分子诱导物。阻遏物有2个结合位点：一个是结合诱导物的，另一个是结合操纵基因的。当诱导物在相应位点结合时，它改变了阻遏蛋白的构象，干扰了另一位点的活性。这种类型的调控叫变构调控。（allosteric control）
诱导完成一种协同调控（coordinate regulation）：所有的一组基因都一道表达或一道关闭。mRNA一般总是从5¢开始转录，所以诱导总是导致β-半乳糖苷酶，Lac透性酶和Lac乙酰转移酶按一定顺序出现。此多顺反子mRNA的共同转录解释了为什么在诱导物的不同条件下，lacZ、Y、A三个基因的产物总保持同样的当量关系。
诱导触动了“开关”使基因簇表达。诱导物交替变换它们的效应，其它的因子影响了转录和翻译的绝对水平，但三个基因之间的关系事先已被它们的结构所决定了。
我们要注意操纵子的潜在特点。Lac操纵子含有lacZ，它编码糖代谢所必须的β-半乳糖苷酶；含有的lac编码透性酶，此酶是负责将底物转达运到细胞中。但操纵子在非诱导状态时，基因尚未表达，也就不存在透性酶。那么诱导物开始怎样进入细胞呢？
其实在细胞中透过酶等总是以最低量存在的，足以供给底物开始进入之需。操纵子有一个本底水平（basal level）的表达，即使没有诱导物的存在，它也保持此表达水平（诱导水平的0.1%），而有的诱导物是通过其它的吸收系统进入细胞的。
野生型的操纵子以被调节的方式进行表达，调节系统若发生突变可能使表达停止或者在没有诱导物存在时仍然表达。前者称为不可诱导性（uninducible）突变；后者对调节没有反应能力，无论诱导物是否存在都进行表达，故称为组成型突变（constitutive mutants）。
操纵子调节系统的成份通过突变已被鉴别出来，它们作用于结构基因的表达以及编码区的外侧序列。这些成份分为二类：以启动子和操纵子，作为调节蛋白（RAN聚合酶，阻遏物）靶顺序的通过顺式作用突变而被鉴定出来。lac位点通过反式作用突变被鉴定是为编码阻遏蛋白的基因。
操纵基因是原来通过组成型突变鉴别出的，称为“Oc”，其分布特点提供了第一个顺式元件的证据，它是有功能的，但本身不编码。与OC突变相邻接的结构基因以组成型表达，这是由于突变改变了操纵基因，使阻遏蛋白不能与之结合。这样阻遏蛋白就不能阻止RNA 聚合酶起始转录。从而使操纵子持续转录。
操纵基因只控制与它相邻接的一些lac基因。若将第二个Lac操纵子导入细菌的质粒上，它有自己特有的操纵基因。操纵基因互不干扰。因此如果一个操纵子有一个野生型的操纵基因，在通常条件下，它将被阻遏。当第二个操纵子带有OC突变时，它将持续表达。
这些特点表明操纵基因是一个典型的顺式作用位点。操纵基因只控制与其相邻接的基因而不影响存在于细胞中的其它DNA上的等位座位。像OC这样的突变称为顺式-显性（cis-dominant）。顺式作用位点中发生突变就不能和相关蛋白相结合，当两个顺式作用位点彼此靠得很近时（如启动子和操纵基因），我们通过互补测验是不能分别突变发生在那一个位点上，而只有通过它们对表型的影响来加以区别。顺式显性是控制邻接顺序的那些DNA 位点的特性。如果一个控制位点其功能是作为多顺反子mRNA的一部分。它将表现出顺式显性的特点。特别表现在控制位点不能和被它调节的基因相分离。从遗传学的观点来看这些位点和基因是在DNA上还是在RNA这并不重要。
lacI-突变型也可导致持续转录。无论是点突变还是缺失都可产生这样的结果。后者可能是丢失了和DNA结合的功能区。因此与诱导物是否存在无关。这种现象是符合负控制系统的。lac+基因编码一个阻遏蛋白，它可以关闭lacZYA的转录。阻遏蛋白失去和操纵基因结合能力时，则为组成型突变。转录能在启动子上自由地起始。同时lacI- 突变由于阻遏蛋白的失活使lacZYA呈组成型表达。
当lacI- 和lacI+二者同时存在于同一个细胞时，通过确定二者的关系可以帮助人们得出正确的结论。这只能通过构建部分二倍体（partial diploid）来完成的。即一个拷贝的操纵子位于细胞的主染色体上，而另一个放在质粒上，此质粒仅带少量基因，可以独立复制。
在细胞中若既有lacI+又有lacI-，则可以正常调节。当除去诱导物时，结构基因又重新被阻遏。这表明lacI+可以产正常的阻遏物，当诱导物不存在时它可以反式阻遏lacI ZYA+基因，按遗传学的观点野生型的可诱导性对于组成型突变型是显性的。这是负控制的重要标志。
操纵子非诱导性突变不能都得到表达，它们可以分成两种组成型突变：(1) 启动子突变是顺式作用，若这种突变阻碍了RNA聚合酶与Plac的结合，也就不能阅读操纵子，因为它不能转录。(2) lacI突变若阻遏物失去和诱导物结合的能力也会导致和前者相同的现象。这种突变称为lacIs。
这种反式作用对野生型来说是显性的。阻遏蛋白被保持在对操纵基因的识别和阻碍转录的这种活性状态中。诱导物是否加入对其没有影响。这是由于细胞中突变的阻遏物结合在所有的lac操纵基因上并阻断转录，同时还不能取下，野生型阻遏物的存对它也毫无影响。
lacI突变的特点可以从阻遏蛋白结构的得以解释。在阻遏蛋白上具有两种不同类型的结合位点。通过这些结合位点来控制基因的表达以对环境作为反应。DNA-结合识别操纵基因。诱导结合位点与小分子诱导物结合。一旦与诱导物作用使其构象发生改变而失去与操纵基因DNA结合的能力。通过lacI突变失去某些活性可以鉴别出阻遏物亚基中的两个结合位点。DNA-结合位点的突变是组成型的（因为阻遏物不能和DNA结合来阻断转录）。诱导物结合位点的突变是不可诱导性的（由于诱导物不能减少阻遏物和DNA的亲和力）。
阻遏物功能的一个重要的特点是多聚体蛋白。在细胞中阻遏蛋白的亚基随机结合成四聚体。当不同的lacI等位基因存在时，它们的产物作为亚基结合成异聚四聚体，其特性和同聚四聚体不同。这种亚基之间的作用类型是具有多聚体蛋白的性质，被称为等位基因间的互补（interallelic complementation）。
负的互补（negative complementation）发生在某些阻遏蛋白突变体之间。正如在lacI-d 与lacI+基因的重组中所见到的一样。此lacI-d的突变仅导致阻遏蛋白不能和操纵基因结合。因此它像lacI-等位基因一样，使操纵子呈组成型表达。由于lacI-类型的突变产生的阻遏物没有活性，它相对于野生型基因是隐性的，而“-d”这个符号表示负互补这种突变类型是显性的。这种突变称反式显性（trans-dominant），也称为显性失活（dominant negatives）。
这种显性的原因是由于lacI-d等位基因产生一个“坏”的亚基不仅它本身不能结合操纵基因的DNA，而且它还通作为四聚体的一部分阻止四聚体中“好”的亚基与DNA结合。这就意味着阻遏蛋白四聚体是作为一个总体，而不是单个单体的简单的集合。这对完成阻遏来说是很必要的。在体外将“好”的亚基和“坏”的亚基混合起来也会产生损坏的作用。
lacI-d的突变是发生在阻遏蛋白的DNA结合位点这就可以解释混合的四聚体可以阻止与操纵基因的结合。结合位点数目的减少使四聚体和操纵基因的亲和力减少。lacI基因的左末端对于蛋白产物来说正好是在N-末端DNA-结合位点。lacI-隐性突变发生在此位点以外的任何区域。但可以起到DNA结合的间接作用。
lacIs是不可诱导性突变，它是不能对诱导物作出反应。此可能由于阻遏蛋白失去了诱导物结合位点，或者不能将它们的作用传递到DNA-结合位点。lacIS突变位点是很有规律的延着基因成束间隔排列。这些间隔可能存在着肽链的改变。
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R P O Z Y A
①Z、Y、A是指结构基因，用于表达性状；
lacZ编码β-半乳糖苷酶，它可以切断乳糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖；
lacY编码β-半乳糖苷透性酶，它构成转运系统，将半乳糖苷运入到细胞中；
lacA编码β-半乳糖苷乙酰转移酶，只将乙酰-辅酶A上的乙酰基转移到β-半乳糖苷上；
②R是指调节基因，调节分泌阻遏物或诱导物；
③O是指操纵基因，与乳糖的结合部位；
④P是指启动子，启动基因的转录和翻译。
生物化学试题及答案（13-1） 医学试题精选 20**-01-01 22:05:03 阅读756 评论0 字号：大中小订阅 第十三章基因表达调控 [測试题] 一、名词解释 1．基因表达(gene expression) 2．管家基因(housekeeping gene) 3．反式作用因子(trans-acting element) 4．操纵子(operon) 5．启动子(promoter) 6．增强子(enhancer) 7．沉默子(silencer) 8．锌指结构(zinc finger) 9．RNA干涉（RNA interference，RNAi） 10．CpG岛 11．反转重复序列(inverted repeat) 12．基本转录因子(general transcription factors) 13．特异转录因子(special transcription factors) 14．基因表达诱导(gene expression induction) 15．基因表达阻遏(gene expression repression) 16．共有序列(consensus sequence ) 17．衰减子（attenuator） 18．基因组（genome） 19．DNA结合域（DNA binding domain） 20．顺式作用元件(cis-acting element) 21．基因表达的时间特异性(temporal specificity) 22．基因表达的空间特异性(spatial specificity) 23．自我控制（autogenous control） 24．反义控制（antisense control） 二、填空题 25．基因表达的时间特异性和空间特异性是由____ 、____和____相互作用决定的。 26．基因表达的方式有____和____。 27．可诱导和可阻遏基因受启动子与＿相互作用的影响。 28．基因表达调控的生物学意义包括____ 、____。 29．操纵子通常由2个以上的＿序列与____序列,____序列以及其他调节序列在基因组中成簇串联组成。30．真核生物基因的顺式作用元件常见的有____ 、____ 、____。 31．原核生物基因调节蛋白分为____ 、____ 、____三类。____决定____对启动序列的特异识别和结合能力；____与____序列结合，阻遏基因转录。 32．就基因转录激活而言，与其有关的要素有____ 、____ 、____ 、____。 33．乳糖操纵子的调节区是由____ 、____ 、____构成的。 34．反义RNA对翻译的调节作用是通过与 ____ 杂交阻断30S小亚基对____的识别及与____序列的结合。35．转录调节因子按功能特性分为____ 、____两类。 36．所有转录调节因子至少包括____ 、____两个不同的结构域。
描述乳糖操纵子的作用机理？ 1.针对大肠杆菌利用乳糖的适应现象，法国的Jacob和Monod等人做了一系列遗传学和生化学研究实验，于1961年提出乳糖操纵元(lac operon)学说，如图19-3所示。图19-3中z、a和b型是大肠杆菌编码利用乳糖所需酶类的基因，p是转录z、a、b所需要的启动子，调控基因i编码合成调控蛋白R，R能与o结合而阻碍从p开始的基因转录，所以o就是调节基因开放的操纵序列，乳糖能改变R结构使其不能与o结合，因而乳糖浓度增高时基因就开放，转录合成所编码的酶类，这样大肠杆菌就能适应外界乳糖供应的变化而改变利用乳糖的状况，这个模型是人们在科学实验的基础上第一次开始认识基因表达调控的分子机理。 2.操纵子(operator)是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列，常与启动子邻近或与启动子序列重叠，当调控蛋白结合在操纵子序列上，会影响其下游基因转录的强弱。以前许多书中将操纵子称为操纵基因(operator gene)。但现在基因定义是为蛋白质编码的核酸序列，而操纵序列并不是编码蛋白质的基因，却是起着调控基因表达强弱的作用，正如启动序列不叫启动基因而称为启动子一样，操纵序列就可称为操纵子。以前将operon译为操纵子则可改译为操纵元，即基因表达操纵的单元之意。 举乳糖操纵元中的操纵子为例，如图19－5所示，其操纵子(o)序列位于启动子(p)与被调控的基因之间，部分序列与启动子序列重叠。仔细分析该操纵子序列，可见这段双链DNA具有回文(palindrome)样的对称性一级结构，能形成十字形的茎环(stem loop)构造。不少操纵子都具有类似的对称性序列，可能与特定蛋白质的结合相关。 阻遏蛋白与操纵子结合，就妨碍了RNA聚合酶与启动子的结合及其后β－半乳糖苷酶等基因的转录起始，从而阻遏了这群基因的表达。最早只把与阻遏蛋白结合、起阻遏作用的序列
基因表达调控 一、选择题 （一） A 型选择题 1 ．基因表达调控的最基本环节是 A ．染色质活化 B ．基因转录起始 C ．转录后的加工 D ．翻译 E ．翻译后的加工 2 ．将大肠杆菌的碳源由葡萄糖转变为乳糖时，细菌细胞内不发生 A ．乳糖→ 半乳糖 B ．cAMP 浓度升高 C ．半乳糖与阻遏蛋白结合 D ．RNA 聚合酶与启动序列结合 E ．阻遏蛋白与操纵序列结合 3 ．增强子的特点是 A ．增强子单独存在可以启动转录 B ．增强子的方向对其发挥功能有较大的影响 C ．增强子不能远离转录起始点 D ．增强子增加启动子的转录活性 E ．增强子不能位于启动子内 4 ．下列那个不属于顺式作用元件 A ．UAS B ．TATA 盒 C ．CAAT 盒 D ．Pribnow 盒 E ．GC 盒 5 ．关于铁反应元件（IRE ）错误的是 A ．位于运铁蛋白受体(TfR) 的mRNA 上 B ．IRE 构成重复序列 C ．铁浓度高时IRE 促进TfR mRNA 降解 D ．每个IR E 可形成柄环节构 E ．IRE 结合蛋白与IRE 结合促进TfR mRNA 降解 6 ．启动子是指 A ．DNA 分子中能转录的序列 B ．转录启动时RNA 聚合酶识别与结合的DNA 序列 C ．与阻遏蛋白结合的DNA 序列 D ．含有转录终止信号的DNA 序列 E ．与反式作用因子结合的RNA 序列 7 ．关于管家基因叙述错误的是 A ．在同种生物所有个体的全生命过程中几乎所有组织细胞都表达 B ．在同种生物所有个体的几乎所有细胞中持续表达 C ．在同种生物几乎所有个体中持续表达 D ．在同种生物所有个体中持续表达、表达量一成不变 E ．在同种生物所有个体的各个生长阶段持续表达 8 ．转录调节因子是 A ．大肠杆菌的操纵子 B ．mRNA 的特殊序列 C ．一类特殊的蛋白质 D ．成群的操纵子组成的凋控网络 E ．产生阻遏蛋白的调节基因 9 ．对大多数基因来说，CpG 序列高度甲基化 A ．抑制基因转录 B ．促进基因转录 C ．与基因转录无关 D ．对基因转录影响不大 E ．既可抑制也可促进基因转录 10 ．HIV 的Tat 蛋白的功能是 A ．促进RNA pol Ⅱ与DNA 结合 B ．提高转录的频率
【（福医大）生理&生化期末试题汇编（via：zhangyu）】 10级 3种酶的作用特点及结构特点分别是限制酶，LPL，端粒酶， RNA的三种结构特点及功能， 论述是DNA复制的基本特点， 糖酵解和有氧氧化关于作用场所，关键酶，产生的能量，生理意义以及产物的比较 10生化 名解： DNA变性，酶的特异性，遗传密码，抑癌基因，氧化磷酸化，不对称转录 问答： 1. 蛋白质二三级结构αβ特征 2. DNA复制特点 3. 脂肪动员及激素调节 4. mRNA结构特点及功能 5. 遗传密码的定义和特点 6. 乳糖操纵子阻遏蛋白的负性调节 7. 胰高血糖素升高血糖通过G蛋白信号转导途径 09影生化 英译汉：变性生物氧化启动子酶原 名解：同工酶顺式作用元件密码子 DNA变性蛋白质三级结构糖酵解 脂肪动员 大题：1 DNA复制基本规律 (考的概率一直很高)
2 血氨来源及在血液中存在形式(P190) 3 乳糖操纵子概念作用（几乎年年考） 4 两条氧化呼吸链（P166那两条） 5 ρ因子终止转录（P273） 6 肾上腺素调节血糖（细胞信号转导+糖代谢调节，一般不是肾上腺素就是胰高血糖素，概率很高） 09影生理 名解：静息电位小肠分节运动牵涉痛瞳孔对光反射红细胞沉降率 射血分数呼吸运动允许作用食物特殊动力效应渗透性利尿 大题：1 钠泵名解加功能 2 心肌兴奋性变化 3 最重要消化液（胰液），为什么 4 睾酮作用 5 大失血如何引起醛固酮分泌，意义 10级影像生理题目 名解心输出量、静息电位、渗透脆性、微音器电位、特异性投射系统、下丘脑调节肽、肺泡通气量、胃肠激素、呼吸商、水利尿 问答 1 动脉血压的形成及其影响因素 2局部电位及其特点 3牵张反射？分类、生理意义、机制 4激素传递信息的主要方式 5 波尔效应？生理意义 6肾小球率过滤的影响因素 另附08届打听到一题：感受器一般生理特性
操纵组（英语：Operon）又称操纵子或操纵元，是一组关键的核苷酸序列，包括了一个操纵基因（Operator），一个普通的启动子，及一个或以上的结构基因被用作生产信使RNA（mRNA）的基元。操纵子主要在原核生物及线虫动物门出现。它们是由弗朗索瓦·雅各布及雅克·莫诺于1961年所发现。 操纵子是与调节子及刺激子有关：操纵子包含了一组受操纵基因调节的基因，调节子包含了一组受单一调节蛋白质的基因，而刺激子则包含一组受单一细胞调节的基因。 作为转录的基元 操纵子包含一个或以上的结构基因，这个结构基因会被转录成为一个多基因性的mRNA。一个单一的mRNA分子会为多于一个蛋白质编码。在结构基因上游的是启动子序列，能给核糖核酸聚合酶（RNA聚合酶）提供结合位点及引发转录。在启动子附近的是一组DNA称为操纵基因。操纵子亦会包含调控基因，如阻遏基因能为调控蛋白质编码，使之与操纵基因结合及阻止转录。调控基因未必是操纵子的一部份，但是位于基因组的某一处。阻遏基因会到达操纵基因阻碍结构基因的转录。原核生物的一个转录区段可视为一个转录单位，也称作操纵子。 启动子 主条目：启动子 一个启动子是一组DNA序列能使一个基因进行转录。启动子是由RNA聚合酶所确认，并且引发转录。在RNA的合成中，启动子是一种方法区分哪一个基因用作制造mRNA，及进而控制细胞制造哪一种蛋白质。 操纵基因 操纵基因是DNA的一节能调控与操纵子连结的结构基因的活动，这种调控是透过独特阻遏基因或活跃基因的相互作用。这是一个调控过程将基因“关掉”或“开启”。 基因调节 控制操纵子基因是属于基因调节的一种，能使生物调控不同基因对环境条件的表现。操纵子调节可以是负向或正向的。负向调节涉及与阻遏基因与操纵基因的结合，以阻止转录。 在负向可诱导操纵子中，一个调节的阻遏蛋白质一般会与操纵基因结合，并阻止操纵子中基因的转录。若存在着一个诱导物分子，它会与阻遏基因结合，并改变它的构造，使它不能与操纵基因结
一、单项选择题 1.维持蛋白质二级结构的主要化学键是： A．盐键B．疏水键C．肽键D．氢键E．二硫键 2.下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA： A．尿嘧啶 B．腺嘌呤 C．胞嘧啶 D．鸟嘌呤 E．胸腺嘧啶 3．磺胺类药物的类似物是： A．四氢叶酸 B．二氢叶酸 C．对氨基苯甲酸 D．叶酸 E．嘧啶 4.酶与一般催化剂的不同点，在于酶具有： A．酶可改变反应平衡常数 B．极高催化效率 C．对反应环境的高度不稳定 D．高度专一性 5.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A与许多维生素有关，但除外：
A．B1 B．B2 C．B6 D．PP E．泛酸 6．正常血浆脂蛋白按密度低→高顺序的排列为： A．CM→VLDL→IDL→LDL B．CM→VLDL→LDL→HDL C．VLDL→CM→LDL→HDL D．VLDL→LDL→IDL→HDL E．VLDL→LDL→HDL→CM 7. 低密度脂蛋白： A．在血浆中由前β-脂蛋白转变而来 B．是在肝脏中合成的 C．胆固醇含量最多 D．富含apoB100 8. P/O比值是指： A．每消耗一分子氧所需消耗藁 椎姆肿邮?br>B．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的克数 C．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的克原子数 D．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的克分子数 E．每消耗一分子氧所需消耗无机磷的克数
9．转氨酶的辅酶组分含有： A．泛酸 B．吡哆醛（或吡哆胺） C．尼克酸 D．核黄素 E．硫胺素 10.最直接联系核苷酸合成与糖代谢的物质是： A．葡萄糖 B．6磷酸葡萄糖 C．1磷酸葡萄糖 D．1，6二磷酸葡萄糖 E．5磷酸葡萄糖 二、多项选择题 （在备选答案中有二个或二个以上是正确的，错选或未选全的均不给分） 1．芳香族氨基酸是： A．苯丙氨酸B．酪氨酸C．色氨酸D．脯氨酸 2.DNA水解后可得到下列哪些最终产物： A．磷酸 B．核糖 C．腺嘌呤、鸟嘌呤 D．胞嘧啶、尿嘧啶
14 原核生物基因的表达调控 生物体在其生命活动中，基因的表达严格有序，任何影响到基因开启与关闭、转录和翻译等基因表达程序的调节作用，都属于对基因表达的调控。原核生物是单细胞生物，没有核膜和明显的核结构。它们与周围环境关系密切。在长期进化过程中产生了高 度的适应性和应变能力，这是它们赖以生存的保证。由此可见，原核生物的基因表达既 与自身的遗传结构相适应，又体现了它们对环境的应变能力。 原核生物基因表达调控主要发生在转录水平上，这可以最经济地在基因表达的第一 步实行最有效的控制。原核生物以操纵子为单位的调控系统即体现了这一特点。然而， 转录调控的方式多种多样，如噬菌体基因表达的时序调控；大肠杆菌色氨酸合成代谢的 衰减调控，即是转录调控的明显例证。此外，也有许多翻译水平上的调控机制，如核糖体 蛋白质合成的自身调节；反义RNA或小RNA对mRNA翻译的调控作用等等。有时， 原核生物甚至还能从DNA水平上对基因表达进行调节，如沙门氏杆菌的相变过程，就 是以基因重排的方式调控基因转录。
327 14畅1 大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制 14畅1畅1 大肠杆菌对乳糖的利用和酶诱导 早在20世纪初期就发现，酵母细胞只有在某种底物存在时才产生相应的酶。这种由底物诱导而产生酶的效应，称为诱导作用（i nducti on ）。酶诱导普遍存在于细菌中，如大肠杆菌（E 畅co li ）的乳糖利用 系统便是诱导过程的典型例证。大肠杆菌的乳糖代谢需要有β半乳糖苷酶（βgalactosidase ）的催化，该酶能把乳糖水解为半乳糖（gal acto se ）和葡萄糖（g l u co se ）（图141）。如果在大肠杆菌的培养基中所用的碳源不是乳糖，而是其他种类的糖（如葡萄糖），那么细胞内的β半乳糖苷酶的分子极少，平均只有0畅5～5个分子。可是，一旦培养基的碳源完全用乳糖取代葡萄糖，则在2～3m i n 内，细胞中就合成了大量β半乳糖苷酶分子，数量骤增，分子数可达1000～10000个。当从培养基中除去半乳糖，细菌很快就停止合成β半乳糖苷酶。显然，新合成的β半乳糖苷酶是在底物乳糖诱导下产生的。可见，乳糖是合成β半乳糖苷酶的诱导物，而β半乳糖苷酶是可诱导酶（i n duci b l e enzym e ）。这个系统称为可诱导系统（i nduci b l e system ）。 大肠杆菌对乳糖的分解利用，除了需要β半乳糖苷酶外，还需要半乳糖苷透性酶（gal acto si de permease ）。半乳糖苷透性酶是一种膜蛋白，可协助乳糖分子穿膜进入细胞。除上述两种酶外，还产生了硫代半乳糖苷转乙酰基酶（thi ogal acto si de transacetyl ase ）。 14畅1畅2 大肠杆菌乳糖操纵子的负控制 为解释上述现象，1961年法国分子生物学家F 畅Jacob 和J 畅M onod 通过对大肠杆菌乳糖代谢系统的一系列研究，根据其基因的活动和表达的调节提出了操纵子学说（operon hypo thesis ）。实验证明，3种蛋白质：β半乳糖苷酶（Z ）、半乳糖透性酶（Y ）和硫代半乳糖苷转乙酰基酶（A ）的编码基因l a cZ 、l acY 图141 乳糖操纵子的结构 （引自G riffiths 等，2005） 和l acA 依次连接在一起，形成了一个转录单位。操纵子学说主张，该转录单位的转录是从启动子 14畅1 大肠杆菌乳糖操纵子的调控机制
一、简述乳糖操纵子的结构和诱导机制（英文）-（大题） Functional and regulatory components of the lac operon(作用) Lac R = Regulatory gene，that encodes for the lac Repressor protein that is concerned with regulating the synthesis of the structural genes in the operon. Lac R is adjacent to the Promoter site of the operon. The lac repressor is inactivated by lactose, and is active in the absence of lactose. O = Operator，specific nucleotide sequence on DNA to which an active Repressor binds. P = Promoter，specific nucleotide sequence on DNA to which RNA polymerase binds to initiate transcription. If the Repressor protein binds to the operator, RNAp is prevented from binding with the promoter and initiating transcription. Under these conditions the enzymes concerned with lactose utilization are not synthesized. Structual gene Lac Z, Y and A = Structural Genes in the lac operon. Lac Z encodes for Beta-galactosidase; Lac Y encodes the lactose permease; Lac A encodes a transacetylase.（lac = lactose），the inducer molecule. When lactose binds to the Repressor protein, the Repressor is inactivated; the operon is derepressed; the transcription of the genes for lactose utilization occurs. Response to lactose（作用机制） ①Lack of inducer: the lac repressor binds to operator and blocks all. This prevents binding RNAp to promoter subsequent transcription of lac genes but a very low level of trans-cription of lacZYA . ②Lactose is present, the low basal level of permease allows its uptake, andβ-galactosidase catalyzes the conversion of some lactose to allolactose. ③Allolactose acts as an inducer, binding to the lac repressor and inactivate it. RNAp initiates transcription of lac structual genes. 二、Microbes are preferred to plants and animals as sources of enzymes because：（英文）1）they are generally cheaper to produce. 2）their enzyme contents are more predictable and controllable, 3）plant and animal tissues contain more potentially harmful materials than microbes, including phenolic compounds (from plants), endogenous enzyme inhibitors and proteases. 三、固定化酶的优点（Advantages of Immobilized Enzymes）（英文） Immobilised enzymes are very important for commercial uses as they possess many benefits which include: ①Convenience: Minuscule amounts of protein dissolve in the reaction, so workup can be much easier. Upon completion, reaction mixtures typically contain only solvent and reaction products. ②Economical: The immobilized enzyme is easily removed from the reaction making it easy to recycle the biocatalyst. ③Stability: Immobilized enzymes typically have greater thermal（热的）and operational stability than the soluble form of the enzyme.
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。 5、在葡萄糖存在的情况下乳糖操纵子不表达，只有在葡萄糖不存在而乳糖存在的情况下表达。 色氨酸操纵子要点 色氨酸操纵子负责色氨酸的生物合成，当培养基中有足够的色氨酸时，这个操纵子自动关闭，缺乏色氨酸时操纵子被打开，trp基因表达，色氨酸或与其代谢有关的某种物质在阻遏过程（而不是诱导过程）中起作用。 阻遏-操纵机制对色氨酸来说是一个一级开关，主管转录是否启动，相当于粗调开关。trp操纵子中对应于色氨酸生物合成的还有另一个系统进行细调控，指示已经启动的转录是否继续下去。这个细微调控是通过转录达到第一个结构基因之前的过早终止来实现的，由色氨酸的浓度来调节这种过早终止的频率。 当培养基中色氨酸的浓度很低时，前导区结构是2-3配对，不形成3-4配对的终止结构，所以转录可继续进行。 当培养基中色氨酸浓度较高时，核糖体可顺利通过两个相邻的色氨酸密码子，3-4区自由配对形成基一环终止子结构，转录被终止，trp操纵子被关闭。
2008—2009学年第一学期Array 一、单项选择题（每题1.5分，共75分） 1、关于基因下列哪个叙述是不正确的 A．是核酸分子中储存遗传信息的遗传单位 B．是RNA和蛋白质相关遗传信息的基本存在形式 C．构成基因的核酸物质是DNA，少数生物是RNA D．基因存在于染色体及线粒体的DNA和RNA上 E．基因功能表达具有相对的独立性 2、关于结构基因的叙述错误的是 A. 结构基因可以决定特定RNA的一级结构 B. 结构基因的实质是一段DNA序列 C. 结构基因的表达产物是蛋白质 D. 结构基因是由信息链和反义链构成 E. 真核生物的结构基因是断裂基因 3、下列关于基因描述正确的是 A. 基因就是断裂基因 B. 基因就是结构基因 C. 基因包括结构基因和断裂基因 D. 基因是RNA和蛋白质相关遗传信息的基本存在形式 E. 结构基因就是断裂基因 4、下列关于大肠杆菌启动子说法错误的是 A. 大肠杆菌启动子长约40—60bp B. 包括转录起始部位、-10bp区和-35bp区 C. RNA聚合酶的σ因子可以识别结合在-10bp 区和-35bp区 D. 大肠杆菌启动子在-35bp区和-10bp区具有保守序列 E. 位于结构基因上游3′端，具有方向性 5、下列关于增强子的描述不正确的是 A. 能够被反式作用因子识别和结合 B. 实质是一段DNA序列 C. 可以调控（通常是增强）基因转录 D. 属于反式作用因子的一种 E. 通常位于转录起始点上游-100bp— -300bp处 6、一个操纵子通常有 A. 一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. 数个启动序列和一个编码基因 D. 数个启动序列和数个编码基因 E. 两个启动序列和数个编码基因 7、下列关于tRNA的叙述不正确的是 A. 二级结构呈三叶草状 B. 三级结构呈倒L型 C. 具有反密码环 D. 通常含有74-95个核苷酸 E. 5′端是CCA-OH结构 8、基因突变常见的类型不包括哪一项 A. 点突变 B. 插入 C. 缺失 D. 倒位 E.以上都不正确 9、原核生物与真核生物基因组比较，以下哪项是原核生物的特点
1.乳糖操纵子的正负调控机制 ⑴乳糖操纵子（lac）是由调节基因（lac I）、启动子（lac P）、操纵基因（lac O）和结构基因（lac Z、lac Y、lac A）组成的。lac I 编码阻遏蛋白，lac Z、lac Y、lac A分别编码β-半乳糖苷酶，β-半乳糖苷透性酶和β-半乳糖苷转乙酰基酶。 ⑵阻遏蛋白的负性调控：当培养基中没有乳糖时，阻遏蛋白结合到操纵子中的操纵基因上，阻止了结构基因的表达；当培养基中有乳糖时，乳糖（真正是异乳糖）分子和阻遏蛋白结合，引起阻遏蛋白构象改变，不能结合到操纵基因上，使RNA聚合酶能正常催化转录操纵子上的结构基因，即操纵子被诱导表达。 ⑶cAMP-CAP是一个重要的正调节物质，可
以与操纵上的启动子区结合，启动基因转录。培养基中葡萄糖含量下降，cAMP合成增加，cAMP与CAP形成复合物并与启动子结合，促进乳糖操纵子的表达。 ⑷协调调节：乳糖操纵子调节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.详述大肠杆菌色氨酸操纵子的调控机理。 答：大肠杆菌色氨酸操纵子的转录受阻遏和衰减两种机制的控制，前者通过阻遏蛋白和操纵基因的作用控制转录的起始，后者通过前导序列形成特殊的空间结构控制转录起始后是否进行下去。 ⑴色氨酸操纵子的可阻遏系统： 在阻遏系统中，起负调控的调节基因的产物是一个无活性的阻遏蛋白，色氨酸是辅阻遏物；当色氨酸不足时，阻遏蛋白无活性，不能和操纵基因结合，色氨酸操纵子能够转录；当色氨酸充足时，阻遏蛋白和它结合而被激活，从而结合到操纵基因上，而色氨酸操纵子的操纵基因位于启动基因内，因此，活性阻遏物的结合排斥了RNA聚合酶的结合，从而抑制了结构基因的表达。
分子生物学章节习题 第二章染色体和DNA习题 1、证明DNA是遗传物质的两个关键性实验是：肺炎链球菌在老鼠体内的毒性和T2噬菌体感染大肠杆菌。这两个实验中主要的论点证据是：（A） (a)从被感染的生物体内重新分离得到DNA，作为疾病的致病剂 (b)DNA突变导致毒性丧失 (c)生物体吸收的外源DNA（而并非蛋白质）改变了其遗传潜能 (d)DNA是不能在生物体间转移的，因此它一定是一种非常保守的分子 2、1953年Watson和Crick提出：（A） （a）多核苷酸DNA链通过氢键连接成一个双螺旋 （b）DNA的复制是半保留的，常常形成亲本—子代双螺旋杂合链 （c）三个连续的核苷酸代表一个遗传密码 （d）遗传物质通常是DNA 而非RNA 3、下列哪一种蛋白不是组蛋白的成分（ D ） (a) H1 (b) H2A 、H2B (c) H3、H4 (d) H5 4、DNA的变性：（AE） （a）包括双螺旋的解旋 （b）可以由低温产生 （c）是可逆的 （d）是磷酸二酯键的断裂 （e）包括氢键的断裂 5、DNA的二级结构指：（ C ）； （a）是指4种核苷酸的连接及其排列顺序，表示了该DNA分子的化学构成； （b）是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构； （c）是指两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构。 6、在原核生物复制子中以下哪种酶除去RNA引发体并加入脱氧核糖核甘酸：C (A)DNA聚合酶Ⅲ （B） DNA聚合酶Ⅱ （C）DNA聚合酶Ⅰ(D)外切核酸酶MFl 7、DNA复制时不需要以下哪种酶？（ B）。 （A） DNA指导的DNA聚合酶 （B） RNA指导的DNA聚合酶 （C）拓扑异构酶 （D）连接酶 8、细菌的错配修复机制可以识别复制时新旧DNA链之间错误配对的碱基，这是因为（ C ）A．新DNA链含有错误的碱基 B．旧DNA链更倾向于含有错误碱基 C．旧DNA链在特殊位点含有甲基化基团 D．新DNA链在特殊位点含有甲基化基 E．DNA聚合酶与新链结合 9、使DNA超螺旋结构松驰的酶是（C）。 A．引发酶 B．解旋酶 C．拓扑异构酶 D．端粒酶 E．连接酶 10、真核生物中主要有五种DNA聚合酶，它们是① α ；② β ；③ γ ；④ δ ；⑤ ε ；真核DNA聚合酶δ 和 ε 显示 3'→5' 外切核酸酶活性。 11、DNA复制时在前导链上DNA沿5’-3’方向合成，在滞后链上则沿3’-5’方向合成。
大肠杆菌乳糖操纵子的结构及其正、负调控：负控诱导型操纵子 大肠杆菌乳糖操纵子包括三个结构基因：Z、Y、A以及一个操纵序列（启动子序列P、操纵基因序列O、调节基因I）。转录时RNA聚合酶首先与P启动子区结合，通过操纵子向下游转录出Z、 Y 、A三个基因的多顺反子。转录的调控是在启动子区和操纵子区进行。 正调控机制： cAMP-CAP复合物与启动子区的DNA结合改变了此区域DNA的次级结构，促进了RNA聚合酶结合区的解链，增强了转录。cAMP-CAP 复合物的形成取决于细胞内cAMP的浓度（或活性），当细菌以葡萄糖为能源时，因为有葡萄糖降解物的效应（抑制了腺苷酸环化酶的活性），使ATP生成cAMP的浓度降低，因而cAMP-CAP复合物的量低，导致乳糖操纵子结构基因不被转录。 负调控机制： 由调节基因I表达的阻遏蛋白以四聚体的活性结构结合于操纵子基因上，阻绕了RNA聚合酶的转录。 诱导调控： 当有诱导物（异乳糖（乳糖异构体）、IPTG、TMG等）存在时，诱导物可以与调节基因I表达的阻遏蛋白结合，改变其蛋白构象后不能与操纵基因结合，RNA聚合酶可以进行结构基因的转录，也就实现了分解乳糖代谢的相关酶的基因表达，即细菌可以分解和利用乳糖。 大肠杆菌乳糖操纵子的正、负调控协调调节其结构基因的表达。总结：使大肠杆菌乳糖操纵子高效表达，必须既有诱导物又无葡萄糖效应。 大肠杆菌培养基中有葡萄糖和乳糖时，细菌为何优先利用葡萄糖？（1）培养基中有葡萄糖，无乳糖时，cAMP-CAP复合物浓度低，即CAP 不发挥作用，无诱导物存在时，阻遏蛋白与操纵基因结合，关闭了下游结构基因的表达。 （2）培养基中既有葡萄糖，又有乳糖时，虽然阻遏蛋白不能与操纵基因结合，但cAMP-CAP复合物浓度低，即CAP不发挥作用，下游结构基因的表达仍然处于关闭状态。 （3）培养基中无葡萄糖，有乳糖时，cAMP-CAP复合物浓度高，即CAP 可以发挥（分解代谢基因激活蛋白的）作用，而且有诱导物，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，开放下游结构基因的表达。
乳糖操纵子 乳糖操纵子是参与乳糖分解的一个基因群，由乳糖系统的阻遏物和操纵序列组成，使得一组与乳糖代谢相关的基因受到同步的调控。1961年雅各布（F．Jacob）和莫诺德（J．Monod）根据对该系统的研究而提出了著名的操纵子学说。在大肠杆菌的乳糖系统操纵子中，β-半乳糖苷酶，半乳糖苷渗透酶，半乳糖苷转酰酶的结构基因以LacZ（z），Lac Y（y），Lac A（a）的顺序分别排列在染色体上，在z的上游有操纵序列Lac O（o），更前面有启动子Lac P（p），这就是操纵子（乳糖操纵子）的结构模式。编码乳糖操纵系统中阻遏物的调节基因Lac I（i）位于和p上游的临近位置。 细菌相关功能的结构基因常连在一起，形成一个基因簇。它们编码同一个代谢途径中的不同的酶。一个基因簇受到同一的调控，一开俱开，一闭俱闭。也就是说它们形成了一个被调控的单位，其它的相关功能的基因也包括在这个调控单位中，例如编码透过酶的基因，虽它的产物不直接参与催化代谢，但它可以使小分子底物转运到细胞中。 乳糖分解代谢相关的三个基因，lacZ、Y、A就是很典型的是上述基因簇。它们的产物可催化乳糖的分解，产生葡萄糖和半乳糖。它们具有顺式作用调节元件和与之对应的反式作用调节因子。三个结构基因图的功能是： lacZ编码β-半乳糖苷酶（β-galactosidase），此酶由500kd的四聚体构成，它可以切断乳糖的半乳糖苷键，而产生半乳糖和葡萄糖 lacY编码β一半乳糖苷透性酶(galactoside permease)，这种酶是一种分子量为30kDd膜结合蛋白，它构成转运系统，将半乳糖苷运入到细胞中。 lacA编码β-硫代半乳糖苷转乙酰基酶（thiogalactosidetransacetylase），其功能只将乙酰-辅酶A上的乙酰基转移到β-半乳糖苷上。 无论是lacZ发生突变还是lacY发生突变却可以产生lac-型表型，这种lac-表型的细胞不能利用乳糖。lacZ-突变体中半乳糖苷酶失去活性，直接阻止了乳糖的代谢。lacY-突变体不能从膜上吸取乳糖。 这一个完整的调节系统包括结构基因和控制这些基因表达的元件，形成了一个共同的调节单位，这种调节单位就称为操纵子（opron）。操纵子的活性是由调节基因控制的，调节基因的产物可以和操纵子上的顺式作用控制元件相互作用。 lacZ、Y、A基因的转录是由lacI基因指令合成的阻遏蛋白所控制。lacI一般和结构基因相毗连，但它本身具有自己的启动子和终止子，成为独立的转录单位。由于lacI的产物是可溶性蛋白，按照理说是无需位于结构基因的附近。它是能够分散到各处或结合到分散的DNA 位点上（这是典型的反式-作用调节物。） 通过突变的效应是可以将结构基因和调节基因相区别的，结构基因发生突变，细胞中就失去这些基因合成的蛋白。但是调节基因发生突变会影响到它所控制的所有结构基因的表达。调节蛋白的突变的结果可以显示调节的类型。 lac基因簇是受到负调节（negative regulation）。它们的转录可被调节蛋白所关闭。若调节蛋白因突变而失活就会导致结构基因组成型表达。表明调节蛋白的功能是阻止结构基因的表达，因此称这些蛋白为“阻遏”蛋白。 乳糖操纵子的阻遏蛋白是由4个亚基（38kDa）组成的四聚体。一个野生型细胞中大约有10个四聚体。调节基因转录成单顺反子的mRNA，它和操纵子的比率与RNA聚合酶和启动子之比是相似的。 lac I的产物称为lac阻遏物（lac repressor），其功能是和lacZ、Y、A基因簇5′端的操
、选择题 1 ?侧链含有咪唑基的氨基酸是（ D ） 6. ATP 分子中各组分的连结方式是： B A 、R-A-P-P-P B 、A-R-P-P-P C 、P-A-R-P-P D 、P-R-A-P-P E 、P-A-P-R-P 7 .决定tRNA 携带氨基酸特异性的关键部位是： E A 、3'末端 B 、T C 环 C 、二氢尿嘧啶环 D 、额外环 E 、反密码子环 8. 构成多核苷酸链骨架的关键 是: E A 、2', 3'—磷酸二酯键 B 、 2', 4'—磷酸二酯键 C 、2', 5'—磷酸二酯键 D 、 3', 4磷酸二酯键 E 、3', 5'—磷酸二酯键 9. 含稀有碱基较多的核酸是： C A 、核DNA B 、线粒体 DNA C 、 tRNA D 、mRNA E 、rRNA 10. 有关DNA 的叙述哪项绝对错误： E A 、A= T B 、G= C C 、 P u=Py D 、C 总=C+mC E 、A=G T=C 11. 真核细胞mRNA 冒结构最多见的是：B A 、m7ApppNmP B 、m7GpppNmP C m7UpppNmP D 、m7CpppNmP E 、m7TpppNmP 12. DNA 变性后，下列那一项变化是正确的 ？ B A 、对260nm 紫外吸收减少 B 、溶液粘度下降 C 、磷酸二酯键断裂 D 、核苷键断裂 E 、嘌吟环破裂 13. 双链DNA 的 Tm 较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致 ：D A 、A+ G B 、C+ T C 、A+ T D 、G+ C E 、A+ C 14. DNA 复性的重要标志是：D A 、溶解度降低 B 、溶液粘度降低 C 、紫外吸收增大 D 、紫外吸收降低 15. 下列哪种糖无还原性？B A.麦芽糖 B. 蔗糖 C. 阿拉伯糖 D. 木糖 E. 果糖 16环状结构的己醛糖其立体异构体的数目为 D A.4 B.3 C.18 D.32 E.64 A 、甲硫氨酸 B 、半胱氨酸 C 、精氨酸 、组氨酸 A 、Glu B 、 L ys C 、 3 .精氨酸的Pk1=2.17、 Pk2=9.04 (-NH3) A 、1/2(2.17+9.04) B C 、1/2(9.04+12,48) D 4 .谷氨酸的Pk1=2.19( -COOH) pk2=9.67( Ser D 、Asn Pk3=12.48 (胍基)PI= ( C ) 、1/2(2.17+12.48) 、1/3 (2.17+9。04+12。48) -NH3)、pk3=4.25( -COOH) pl= ( C A 、1/2 （2.19+9。67） B C 、1/2（2.19+4.25） D 5. 氨基酸不具有的化学反应是（ D ） 、1/2 (9.67+4.25 ) 、1/3(2.17+9.04+9.67) C 、茚三酮反应 D 、双缩脲反应 2 ? PH 为8时，荷正电的氨基酸为（B ）
综合复习题1 一、选择题（将正确答案的序号填入下表中，每小题2分，共40分）。 1．不能证明DNA是遗传物质的实验是。 A 半保留复制的实验 B 细菌转化实验 C 噬菌体侵染实验 D 真核细胞转染实验 2．在真核生物的转录过程中，起定位RNA聚合酶作用的因子是。 A TAFs B TFII A C TBP D TFII B 3.下列有关大肠杆菌DNA聚合酶III的说法不正确的是。 A DNA聚合酶III是多亚基组成的蛋白质 B DNA聚合酶III α亚基具有5’→3’方向合成DNA的催化活性 C DNA聚合酶III不具有3’→5’方向的校对功能 D DNA聚合酶III全酶可以协同复制DNA双螺旋的两条链 4. 有关氨酰tRNA合成酶的说法中，错误的是。 A 氨酰tRNA合成酶催化氨基酸与tRNA之间的反应。 B 氨酰tRNA合成酶所催化的反应有特异性，即能选择相应的tRNA 和氨基酸。 C 所有的tRNA均是以全部序列与氨酰tRNA合成酶结合。 D 氨酰tRNA合成酶催化氨基酸和ATP形成腺苷酸化氨基酰，需要消耗ATP中的两个高能磷酸键。 5. 下列有关原核生物基因表达调控的叙述中，不正确的是。 A 原核生物的基因调控可以发生在转录和翻译等不同阶段，但也是以转录水平为主。 B 原核生物一个操纵子中的全部结构基因从同一个启动子开始转录成单个mRNA分子。 C 大肠杆菌乳糖操纵子的调控是解释诱导作用机制的最好范例。 D 葡萄糖可以抑制β-半乳糖苷酶表达的一个很重要的因素是葡萄糖提高了细菌体内cAMP的水平。 6. 真核生物组蛋白的乙酰化可以 A 激活转录 B 阻抑转录 C 激活翻译 D 阻抑翻译 7. 一个典型的真核基因转录单位不包括（） A．外显子B．内含子C．非翻译区（UTR区）D．调节基因 8. 端粒酶实质是一种（） A．RNA聚合酶B．逆转录酶 C．核酸酶D．修饰酶 9. 对原核生物终止子的描述不正确的是（） A、分依赖ρ因子的终止子和不依赖ρ因子的终止子 B、依赖ρ因子的终止子具备发夹结构和紧邻的U串 C、不依赖ρ因子的终止子具备发夹结构和紧邻的U串 D、RNA聚合酶在终止子区解离 10. 真核生物细胞中，负责rRNA转录的是（） A．RNA聚合酶ⅢB．RNA聚合酶Ⅱ C．RNA聚合酶ⅠD．DNA聚合酶α 11. 哺乳动物线粒体是靠D环复制的，关于D环复制下面叙述正确的是（） A．两条链的复制是从两个独立的起点同时起始的
第七章植物的形态与功能 填空题 1.微观组织包括木质部和韧皮部两部分，它们分别运输水分和矿物质和有机养分。 2.植物根毛区横切面的结构从外到内依次为表皮、皮层和维管柱。 3.植物激素包括生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸类和乙烯 4.植物组织可分为成熟组织和分生组织两大类，其中分生组织的细胞具有细胞壁薄、细胞质浓厚、液泡无或不明显等特点；成熟组织可分为表皮组织、薄壁组织、机械组织、维管组织等组织。这些组织各有特点，执行着不同的功能。 5.根尖可分为根冠、分生区、伸长区、根毛区（或成熟区）四个部分。 6.植物维管组织分为木质部和韧皮部。 7.筛管分子就是一个细胞，成熟时，其细胞核消失，两端壁特化而具许多细孔，称为筛板。 8.水生植物茎的结构特征是具有发达的通气组织。 9.多年生植物根、茎的周皮是由木栓、木栓形成层和栓内层共同组成的。 10.典型的花着生在花柄顶部膨大的花托上，由花被、雄蕊群和雌蕊群组成。 11.花萼是由不同数目的萼片组成的，花冠是由不同数目的花瓣组成的。 12.一朵花常由下列6个部分组成:花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群。 13.被子植物的成熟胚囊为含7个细胞或8个细胞核的雌配子体，它包括卵细胞、助细胞、反足细胞和中央细胞（或两个极核）。 14.被子植物在完成双受精作用后，胚珠中的受精卵发育成胚，受精极核发育成胚乳。 15.果实大体可分为真果和假果两大类。梨和苹果可食部分来自花被和花托。 16.果实就是由果皮和种子两部分构成的。 17.种子植物受精卵细胞分裂、组织分化，建成胚器官，其中包括胚芽、胚轴、胚根和子叶等部分。 18.水及无机盐离子由植物根的表皮进入到根的中部凯氏带（内皮层之外）的主要有两条运输途径：质外体途径和共质体途径。 19.植物激素主要包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯五大类。\ 20.光合作用可分为光反应和碳反应两个阶段，分别在叶绿体的类囊体片层和基质中进行。光反应的产物有氧气、ATP 和NADPH。 21.叶绿体中的光合色素规律地分布在类囊体膜，构成了两个功能单位，它们是包含吸收峰