基因表达问题释疑.docx

基因表达问题释疑问题一基因的表达在高中教材中只有转录和翻译的过程，转录是靠RNA聚合酶识别基因的启动部位，翻译是核糖体认读mRNA上的遗传密码。 基因的表达调控有许多假说，也有许多术语，如操纵子、增强子、抑制子、启动子、绝缘子等，那么什么是增强子？有什么生理作用？试题解析试题：研究发现真核生物中编码A蛋白的基因上游有能够增强基因表达的DNA序列，被称之为增强子，增强子的作用机理如下图。则以下说法错误的是（ ）A增强子的核苷酸序列与其周围的核苷酸序列有明显的差别B增强子发挥作用需要依靠激活因子、介导因子和转录因子C增强子的核苷酸序列改变将引起A蛋白空间结构的改变D图中“？”处代表RNA聚合酶，增强子可以增强其与启动子的结合解析：根据增强子的作用可推测，其中的核苷酸序列与其周围的核苷酸序列应该有明显的差别，A正确；图中显示，增强子发挥作用的过程中需要依靠激活因子、介导因子和转录因子，B正确；增强子的核苷酸序列改变不会引起A蛋白空间结构的改变，因为增强子是位于基因上游的能够增强基因表达的DNA序列，而A蛋白空间结构的与内质网和高尔基体的加工有关，C错误；增强子由增强基因表达的作用，基因表达的第一步是转录，转录过程需要RNA聚合酶的催化，据此分析，图中“？”处代表RNA聚合酶，增强子可以增强其与启动子的结合，D正确。故答案为C。增强子的种类和作用增强子是1981年Benerji发现的，增强子的作用机理还不是很清楚，有待进一步研究。增强子是DNA上一小段可与蛋白质结合的区域，与蛋白质结合之后，基因的转录作用将会加强。一个增强子并不限于促进某一特殊启动子的转录，它能刺激在它附近的任一启动子。1.增强子的种类（1）细胞专一性增强子许多增强子的增强效应有很高的组织细胞专一性，只有在特定的转录因子参与下，才能发挥其功能。转录因子是一群能与基因5，端上游特定序列专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。（2）诱导性增强子这种增强子的活性通常要有特定的启动部位参与。启动部位是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。2.增强子的作用增强子是真核细胞调控基因转录的重要元件。在模式动物中，增强子与相应的基因启动子通过形成染色质环在物理上相互靠近，从而精确调控基因的时空特异性表达。中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究组前期的研究发现，茉莉酸介导的转录重编程主要由核心转录因子MYC2控制，而MYC2的功能取决于其与中介体亚基MED25的相互作用（如图）。本研究中，他们通过分析MYC2和MED25在全基因组范围内的共同靶标序列，系统鉴定了MYC2/MED25调控茉莉酸信号途径的增强子并发现MED25在增强子和启动子之间染色质环的形成中发挥重要作用。该研究不仅揭示了增强子调控茉莉酸信号通路的作用机理，也为鉴定特定信号通路和生理过程的增强子并解析其功能提供了范例。问题二如何准确理解RNA聚合酶能解开一个或多个基因？操纵子学说1961年，法国科学家莫诺（Monod）与雅可布(Jacob)提出操纵子学说，提出了大肠杆菌乳糖操纵子模型来阐明原核生物基因表达的调控机制，开创了基因调控的研究。乳糖操纵子大肠杆菌乳糖操纵子包括4类基因：结构基因，能通过转录、翻译使细胞产生一定的酶系统和结构蛋白，这是与生物性状的发育和表型直接相关的基因。乳糖操纵子包含3个结构基因：lacZ、lacY、lacA。LacZ合成半乳糖苷酶，lacY合成半乳糖苷透过酶，lacA合成半乳糖苷乙酰基转移酶。操纵基因O，控制结构基因的转录速度，位于结构基因的附近，本身不能转录成mRNA。启动子区P，位于操纵基因的附近，它的作用是发出信号，mRNA合成开始，该基因也不能转录成mRNA。调节基因i：可调节操纵基因的活动，调节基因能转录出mRNA，并合成一种蛋白，称阻遏蛋白。操纵基因、启动基因和结构基因以及下游转录终止区共同组成一个基因表达单位操纵子（operon）。由此可见，RNA聚合酶可以解开多个结构基因。操纵子模型进一步丰富了基因概念，说明基因不仅是传递遗传信息的独立单位，而且是各个基因之间又形成了相互制约的统一整体，每个基因都在各个系统中发挥各自的功能，基因可以有其自身的产物，也可以没有产物。乳糖操纵子调控模式不仅使基因概念的内涵得到进一步发展，而且在分子生物学发展史上具有划世代意义，为基因表达与调控这一重大难题的提示奠定了基础，因而莫诺（Monod）与雅可布(Jacob)在1965年获得诺贝尔奖。原核生物中的操纵子结构在真核生物中很少发现，真核生物的结构基因一般是单独调控的，都有独立的启动子和终止子。因此，从RNA聚合酶的作用来看，原核生物中RNA聚合酶可以解开多个基因，而真核生物中一般只能解开一个基因（真核基因的结构如图所示）。试题解析问题：原核生物大多数基因表达调控是通过操纵子机制实现的，大肠杆菌乳糖操纵子依次包括调节基因、启动部位、操纵基因和3个结构基因（1acZ、lacY、lacA），如下图所示，实验发现当存在乳糖时，细胞可表达出图示3种。据图分析错误的是（）A.RNA聚合酶与DNA一个启动部位结合后，可能有多个基因会被同时转录B.若阻断过程，推测细胞内可表达出图示3种酶C.过程由tRNA来认读密码子D.过程几乎同步发生解析：由图可知，RNA聚合酶与DNA一个启动部位结合后，可能有多个基因会被同时转录，A正确；若阻断过程，推测细胞内可表达出图示3种酶，即酶a、酶b和酶c，B正确；为翻译过程，该过程由核糖体来认读密码子，C错误；是转录过程，是翻译过程，由于原核细胞中不存在核膜的阻隔，因此这两个过程几乎同步发生，D正确。故答案C。