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1第七章原核生物的基因调控思考题答案一、填空题1.能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为安慰诱导物。能够诱导乳糖操纵子的化合物IPTG就是其中一例。这种化合物同阻遏蛋白质结合。并使之与操纵基因分离。乳糖操纵子的体内功能性诱导物是异乳糖。2.色氨酸是一种调节分子，被视为辅阻遏物。它与一种蛋白质结合形成全阻遏物；乳糖操纵子和色氨酸操纵子是两个负控制的例子。cAMP—cAP蛋白通过正控制起作用。色氨酸操纵子受另一种系统弱化作用的调控，它涉及到第一个结构基因被转录前的转录终止作用。二、选择题(单选或多选)1.标出以下所有正确表述：(C)(a)转录是以半保留方式获得序列相同的两条DNA链的过程(b)依赖DNA的DNA聚合酶是多亚基酶，它负责DNA的转录(c)细菌的转录物(mBNA)是多基因的(d)σ因子指导真核生物hnRNA的转录后加工，最后形成mRNA(e)促旋酶在模板链产生缺口，决定转录的起始和终止2．下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物?((c)(d))(a)乳糖(b)O—硝基苯酚—β—半乳糖苷(ONPG)(c)异丙基巯基—β—半乳糖苷(d)异乳糖3．氨酸操纵子的调控作用是受两个相互独立的系统控制的，其中一个需要前导肽的翻译，下面哪一个调控这个系统？((b))(a)色氨酸(b)色氨酰－tRNATrp(c)色氨酰—tRNA(d)cAMP(e)以上都不是三、判断题1.下面哪些说法是正确的?(a)LacA的突变体是半乳糖苷透性酶的缺陷(b)在非诱导的情况下，每个细胞大约有4分子的p—半乳糖苷酶(c)乳糖是一种安慰诱导物(d)RNA聚合酶同操纵因子结合(e)多顺反子mRNA是协同调节的原因(f)Lac阻遏物是一种由4个相同的亚基组成的四聚体(g)腺苷酸环化酶将cAMP降解成AMP(h)CAP和CRP蛋白是相同的(i)—35和—10序列对于RNA聚合酶识别启动子都是很重要的(j)色氨酸的合成受基因表达、阻遏、弱化作用和反馈抑制的控制(k)Trp的引导mRNA能够同时形成三个“茎—环”结构(l)在转录终止子柄部的A—T碱基对可以增强结构的稳定性(m)真核生物和原核生物的转录和翻译都是偶联的2(n)在色氨酸浓度的控制下，核糖体停泊在Trp引导区—串色氨酸密码，但并不与之脱离(o)Arac蛋白既可作为激活蛋白，又可作为阻遏蛋白起作用(p)Arac的表达不受调控正确：b,e,f,h,i,j,n,o四、简答题1．为什么只有DNA双螺旋中的—条链能被正常的转录?答：如果两条链都被转录，每个基因就能编码两个不同的多肽。2.哪三个序列对原核生物mRNA的精确转录是必不可少的?答：—35(RNA聚合酶结合位点)、—10(RNA聚合酶起始位点)启动子序列和终止子。3.什么是安慰诱导物?答：安慰诱导物是一种与天然诱导物结构相似的化合物，它虽然能诱导操纵子表达，但是它不能被操纵子基因产生的酶分解。在lac操纵子中异丙基硫代半乳糖苷(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。4.葡萄糖是如何影响涉及糖代谢的操纵子(葡萄糖敏感型操纵子)的表达？答：在缺乏葡萄糖时，cAMP的水平升高，CAP蛋白同每一个葡萄糖敏感操纵子中启动子内的CAP位点结合，转录作用协同起始。如果有葡萄糖，cAMP的水平下降，CAP蛋白不再结合，转录的速率协同下降。5.gal操纵子具有两个启动子的意义？参见课本P219五、问答题1.区别可诱导和可阻遏的基因调控。答：在可诱导的系统中，操纵子只有在诱导物存在时才开放，没有诱导物时阻碍物结合在操纵子上阻止结构基因的转录：存在诱导物时，它与阻遏物结合，使之变构个再与操纵于结合，打开操纵子。（酶的诱导是分解途径特有的，诱导物就是酶的底物或者底物的类似物。）在可阻碍系统中操纵子被终产物所关闭。不存在终产物时，阻碍物不能结合到操纵子上，因此操纵了开放；存在终产物时，它结合到阻碍物上，改变后者的构象，使其能结合到操纵子上，关闭操纵子。（酶阻碍是合成代谢的特点。）2.衰减作用如何调控E.coli中中色氨酸操纵子的表达?答：衰减作用根据tRNATrp的数量去调节Trp操纵子的表达，而tRNATrp加的数量又取决于细胞中的Trp水平。Trp操纵于mMA的导序列很长，包括了编码—个长14个氨基酸的多肽所需的全部遗传佰息(包括一个AUG起始密码和一个UGA终止密码)。这个多肽含有两个相邻的Trp残基，因此色氨酰—tRNA对前导肽的翻译是必不可少的。衰减作用发生的必要条件是：(1)翻译产生前导多肽；(2)转录和翻译的偶联。这样，当RNA聚合酶转录前导序列的同时核糖体就紧接着结合到新生的mMA上翻译产生前导肽。mRNA的前导序列包括两对相似的反向重复序列(图A7．7中用1，2，3和4表示)。序列2与序列1和3部分互补，这样1＋2或2＋3或3＋4或1＋2和3＋4都能通过碱基配对形成茎环结构。由序列3和4配对形成茎环结构与Trp操纵子的终止子一样，在其茎的3’一侧具有7个连续的u形成的尾巴。当形3成这种衰减子结构时、它就能像终止子一样使转录终止。注意到两个Trp密码位于序列1内，而且当前导肽的终止密码在序列1和2之间。这样，如果色氨酸的量是充足的，那么，tRNATrp的含量也能够使前导肽的翻译进行到终止密码UGA。结合的核糖体覆盖了1和2两个区域，这样，1和2、2和3两个序列就不能形成茎环结构，这就使3，4两个序列形成衰减子环并起到终止子的作用，导致RNA聚合酶分子脱离DNA模板。另一方面，如果色氨酸缺乏，那么存在的色氨酰—tRNA也很少，导致核糖体停止在两个Trp密码之前，这样核糖休仅盖住区域1，并在序列4被转录之前，序列2和序列3形成全环结构。这个结构的形成阻止了序列3与序列4形成终止子结构。于是，出现通读，Trp操纵子的其他部分被继续转录。事实上，是mRNA上核糖体所在的位置决定mRNA的二级结构和衰减作用是否发生。图A7.7色氨酸操纵子和衰减作用（a）色氨酸操纵子和前导序列的结沟。（b）当色氨酸过量时，发生衰减作用，前导肽序列大量合成六、证明分析题1.现分离了一DNA片段，可能合有编码多肤的基因的前几个密码了：该片段的序列组成如下：5’CGCAGGATCAGTCGATGTCCTGTG……..3’3’GCGTCCTAGTCAGCTACAGGACAC……..5’(1)哪一条链作为转录的模板链?(2)mRNA的顺序是什么?(3)此mRNA能形成二级结构吗?(4)翻译从哪里开始?朝哪个方向进行?(5)此DNA最可能是从原核细胞还是真核细胞中分离的?答：(1)若这序列含有编码多肽的基因的起点，则ATG序列会存在于其中一条链上(对应于mMA的AUG起始密码干)；只有上链有此序列。因此，下链便是转录的模板。(2)mMA的顺序是：5`CGCAGGAUCAGUCGAUGUCCUGUG……..3`核糠体结合位点起始密码密码2密码34（3）(4)翻译从AUG起始密码子开始，按5→3’方向进行(左→右)。(5)在起始密码子的上游9个核苷酸处有AGGA序列，与SD序列的UCCU互补，假定为核糖体结合部位，而真核细胞缺少这一部位，因此，此DNA样品可能是从原核细胞中提取到的。2.当lacZ-或lacY-突变体生长在含乳糖的培养基上时，Lac操纵子中剩余的基因没有被诱导，解释是何原因？答：异乳糖是乳搪操纵子的天然诱导物，它是乳糖经过未诱导细胞中的少量β一半乳糖苷酶代谢产生的。在lacZ－突变中完全不存在β一半乳糖苷酶，乳糖不能被代谢，在lacY－中完全没合适过酶，因此乳糖不能进入细胞。这样，两种突变体中都不能产生异乳糖、因此操纵子中的其余基因都不能被培养基中的乳糖诱导表达。但是其它的基因能被像ITPG这样的安慰诱导物诱导，因为ITPG既能作为诱导物，又不需透过酶的帮助就能进入细胞。