生科131,生科132第八章真核基因表达调控作业.doc
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1、生科生科 151 作业作业 第八章真核基因表达调控第八章真核基因表达调控 1. 基因家族的分类及其主要表达调控模式基因家族的分类及其主要表达调控模式答:根据根据 DNA 序列的同源性,基因家族分为两种:序列的同源性,基因家族分为两种:(1)第一种是家族中各成员的全序列或至少编码序列具有高度的序列同源性。(2)第二种基因家族是各成员在编码产物上有大段高度保守的氨基酸序列。但家族成员间总的序列相似性较低。还有一种超基因家族(gene superfamily),其各基因序列间没有同源性,但其表达产物的功能却相似,它们在整体上有相同的结构特征,如免疫球蛋白家族。根据基因家族的成员在染色体上分布形式不同
2、分为:根据基因家族的成员在染色体上分布形式不同分为:(1) 一些成员在特殊的染色体区域上成簇存在叫做基因簇;(2) 另一些则广泛分布在整个染色体上,甚至在不同的染色体上叫做散布的基因家族。按照基因结构或转录方向,可以分为:按照基因结构或转录方向,可以分为:(1)简单的多基因家族:基因以串联方式前后相连;(2)复杂的多基因家族:由几个相关基因家族构成,基因家族之间由间隔序列隔开,并作为独立的转录单位;(3)受发育调控的复杂多基因家族。每个基因家族中,基因排列的顺序就是他们在发育阶段的表达顺序。 2. 何为外显子、内含子及其结构特点和可变调节?何为外显子、内含子及其结构特点和可变调节?答:(1)
3、基因中编码的序列称为外显子(exon),外显子是基因中对应于信使RNA 序列的区域;(2) 不编码的间隔序列称为内含子(intron),内含子是在信使 RNA 被转录后的剪接加工中去除的区域;(3) 内含子和外显子是相对的,一种条件下是内含子,另一种条件下可能是外显子,这就是可变调节。 3. 简述简述 DNA 甲基化对基因表达的调控机制。甲基化对基因表达的调控机制。答:(1)DNA 甲基化会导致某些区域 DNA 构象改变构象改变,包括甲基化后染色质对于核酸酶或限制性内切酶的敏感度下降,更容易与组蛋白 H1 相结合,DNase超敏感位点丢失,使染色质高度螺旋化, 凝缩成团, 直接影响了转录因子与
4、启动区 DNA 的结合效率的结合活性,不能启始基因转录。(2)DNA 的甲基化不利于模板与不利于模板与 RNA 聚合酶的结合聚合酶的结合,降低了转录活性。(3)甲基化的 CpG 可以通过与甲基化与甲基化 CpG 结合蛋白因子结合蛋白因子MeCP1(methylCpG-binding protein1)的结合结合间接影响转录因子与 DNA 的结合。 4. 真核生物转录元件的组成及其分类。真核生物转录元件的组成及其分类。答:1. 顺式作用元件由若干可以区分的 DNA 序列组成,并与特定的功能基因相连,组成基因转录的调控区,通过与相应的反式作用因子结合,实现对基因转录的调控。顺式作用元件的分类:(1
5、) 核心启动子成分,如 TATA 框;(2) 上游启动子成分,如 CAAT 框,GC 框;(3) 远上游顺序 :如增强子,酵母的 UAS 等;(4) 特殊细胞中的启动子成分:如淋巴细胞中的 OCT(octamer)和 B;(5) 绝缘子(insulator)。2. 反式作用因子是指远离受影响的基因之外的基因所编码的产物,又称为转录因子。它有非特异性和特异性之分。反式作用因子有三个结构域,即 DNA 结合结构域、转录激活结构域和二聚化结构域。 5. 简述增强子的作用机理简述增强子的作用机理答:增强子是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的 DNA 序列。可能有 3 中作用机制:(1) 影响模板附
6、近的 DNA 双螺旋结构,导致 DNA 双螺旋弯折或在反式作用因子的参与下,以蛋白质之间的相互作用为媒介形成增强子与启动子之间“成环”连接,活化基因转录;(2) 将模板固定在细胞核内特定位置,如连接在核基质上,有利于 DNA 拓扑异构酶改变 DNA 双螺旋结构的张力,促进 RNA pol在 DNA 链上的结合和滑动;(3) 增强子区可以作为反式作用因子或 RNA pol进入染色质结构的“入口”。 6. 简述反式作用因子的结构特点及其对基因表达的调控简述反式作用因子的结构特点及其对基因表达的调控答:(1) 反式作用因子是指远离受影响的基因之外的基因所编码的产物,又称为转录因子。它有非特异性和特异
7、性之分。(1) 特点 DNA 结合域:螺旋-转折-螺旋(Helix-turn-helix,H-T-H) ;锌指结构(zinc finger) ;碱性-亮氨酸拉链(basic - leucine zipper) ;碱性-螺旋-环-螺旋(basic helix /loop /helix,bHLH) ;转录激活域:与其他转录因子相互作用的结构成分。(2)反式作用因子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。参与基因表达调控的因子, 它们与特异的靶基因的顺式元件结合起作用。编码反式作用因子的基因与被反式作用因子调控的靶序列(基因)不在同一染色体上。反式作用因子
8、有两个重要的功能结构域:DNA 结合结构域和转录活化结构域,它们是其发挥转录调控功能的必需结构,此外还包含有连接区。反式作用因子可被诱导合成, 其活性也受多种因素的调节。 7. 真核基因转调控中有几种方式能够置换核小体?真核基因转调控中有几种方式能够置换核小体?答:(1) 占先模式:可以解释转录时染色质结构的变化。该模型认为基因能否转录取决于特定位置上组蛋白和转录因子之间的不可逆竞争性结合。 (2) 动态模式该模型认为转录因子与组蛋白处于动态竞争之中,基因转录前染色质必须经历结构上的改变,即转换核小体中的全部或部分成分并重新组装,这个耗能的基因活化过程称为染色质重构。 8. 真核细胞与原核细胞
9、在基因转录、翻译及真核细胞与原核细胞在基因转录、翻译及 DNA 的空间结构方面存在的空间结构方面存在如下差异如下差异答:(1)单顺反子;(2)DNA 与组蛋白结合;(3)存在大量重复序列,并且含有内含子;(4)根据生长需要 DNA 片段可以有序重排,或必要时可以增加某些基因的拷贝数;(5)转录调节区相对较大(远离启动子几百几千 bp) ;(6)转录与翻译位置不同;(7)需经剪接加工,才能顺利地翻译成蛋白质。 9. 简述真核生物转录水平调控过程简述真核生物转录水平调控过程答:真核生物在转录水平的调控主要是通过反式作用因子、顺式作用元件和 RNA 聚合酶的相互作用来完成的,主要是反式作用因子结合顺
10、式作用元件后影响转录起始复合物的形成过程。(1)“开放”型活性染色质结构对转录的影响A. 简述占先模型和动态模型B. DNA 修饰(简述甲基化、乙酰化、磷酸化、异染色质化)(2) 转录起始复合物的形成:真核生物 RNA 聚合酶识别的是由通用转录因子与DNA 形成的蛋白质-DNA 复合物,只有当一个或多个转录因子结合到 DNA 上形成转录起始复合物,才能形成有功能的启动子,才能被 RNA 聚合酶所识别并结合。(3) 反式作用因子:一般具有三个功能域(DNA 识别结合域、转录活性域和结合其他蛋白结合域) ;能识别并结合上游调控区中的顺式作用元件;对基因的表达有正性或负性调控作用。(4) 转录起始的
11、调控:A.反式作用因子的活性调节:a.表达式调节反式作用因子合成出来就具有活性;b.共价修饰磷酸化和去磷酸化,糖基化;c.配体结合许多激素受体是反式作用因子;d.蛋白质与蛋白质相互作用蛋白质与蛋白质复合物的解离与形成。B.反式作用因子与顺式作用元件的结合:反式作用因子被激活后,即可识别并结合上游启动子元件和增强子中的保守性序列,对基因转录起调节作用。C.反式作用因子的作用方式成环、扭曲、滑动、Oozing。D.反式作用因子组合调控作用:每种反式作用因子结合顺式作用元件后可以发挥促进或抑制作用,但反式作用因子对基因调控是几种因子组合发挥特定作用。 9. 简述 RNAi 的作用机制。 答:(1)第
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- 生科 第八 章真核 基因 表达 调控 作业 功课
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