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1、第11单元 基因表达的调控和基因工程（一）名词解释1操纵子； 2启动子； 3增强子； 4衰减子； 5反式作用因子； 6降解物基因活化蛋白；7克隆技术； 8限制性核酸内切酶； 9基因组DNA文库； 10 cDNA文库。（二）填充题1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 模式，而真核细胞常用 模式。2在原核细胞中，由同一调控区控制的一群功能相关的结构基因组成一个基因表达调控单位，称为 ，其调控区包括 基因和 基因。3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
2、，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。4在基因重组技术中，切割DNA用 ，连接DNA用 。5除噬菌体外， 和 也是分子克隆的常用载体。6用动物病毒DNA改造的基因载体有 和 。用于植物基因工程的常用载体是 。7将重组质粒导入细菌称 ，将噬菌体DNA转入细菌称 。8Southern印迹法、Northern印迹法和Western印迹法是分别用于研究 、 和 转移和鉴定的几种常规技术。（三）选择题（在备选答案中选出1个或多个正确答案）1一个操纵子通常含有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
3、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2有关操纵子学说的论述，正确的是A操纵子调控系统是真核生物基因调控的主要方式B操纵子调控系统是原核生物基因调控的主要方式C操纵子调控系统由调节基因、操纵基因、启动子和结构基因组成D诱导物与阻遏蛋白结合启动转录E诱导物与启动子结合而启动转录3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调节转录产物分解速度的蛋白质E促进转录产物加工的蛋白质4阻遏蛋白（阻抑蛋白）识别操纵子中的A启动基因B结构基因C操纵基因D内含子E调节基因5在下列哪种情况下，乳糖操纵子的转录活性最高A高乳糖，低
4、葡萄糖B高乳糖，高葡萄糖C低乳糖，低葡萄糖D低乳糖，高葡萄糖E不一定6顺式作用元件是指A基因的5侧翼序列B基因的3侧翼序列C基因的5和3侧翼序列D基因的5和3侧翼序列以外的序列 E具有转录调节功能的特异DNA序列7反式作用因子是指A具有激活功能的调节蛋白B具有抑制功能的调节蛋白C对自身基因具有激活功能的调节蛋白 D对另一基因具有激活功能的调节蛋白E对另一基因有调节功能的蛋白质因子8下列关于限制性内切酶的叙述哪一项是错误的A它能识别DNA特定的碱基顺序，并在特定的位点切断DNAB切割点附近的碱基顺序一般呈回文结构C它能专一性降解经甲基化修饰的DNAD是重组DNA的重要工具酶E主要从细菌中获得9基
5、因工程中，不常用到的酶是A限制性核酸内切酶BDNA聚合酶CDNA解链酶DDNA连接酶E反转录酶10下列哪项不能作为表达载体导入真核细胞的方法?A磷酸钙转染 B电穿孔 C脂质体转染 D氯化钙转染 E显微注射11重组体的筛选方法有A抗药标志筛选B标记补救C分子杂交D免疫化学E酶联免疫检测12cDNA是指A在体内合成的与病毒DNA或RNA互补的DNAB在体外经反转录合成的与DNA互补的DNAC在体外经转录合成的与DNA互补的RNAD在体外经反转录合成的与RNA互补的DNAE在体内经转录合成的与DNA互补的RNA13建cDNA文库时，首先需分离细胞的A染色体DNA B线粒体DNA C总mRNADtRN
6、A ErRNA（四）判断题1高等真核生物的大部分DNA是不为蛋白质编码的。2大多数管家基因编码低丰度的mRNA3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。4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。5准备用原核生物表达真核基因时，最好通过cDNA获取目的基因。6用原核生物表达真核生物的糖蛋白，其表达产物不会有正常的生物学功能。7Ti质粒可以随土壤农杆菌进入植物细胞。8用噬菌体作克隆载体时，外源DNA片断越小，克隆的成功率越高。9基因克隆选择的宿主细胞必须无限制性核酸内切酶。10采用蓝白斑选择法时，蓝色菌落或噬菌斑是含有重组载体的克隆。（五）
7、分析与计算题1简述操纵子的基本结构。2举例说明基因表达的诱导与阻遏，正调控与负调控。3概述原核生物基因表达调控的特点。4概述真核生物基因组的特点。5概述真核生物基因表达调控的特点。6简答真核生物基因表达的调控方式。7常用的限制性核酸内切酶有哪些特点?8在基因克隆中，目的基因有哪些主要来源?9什么是cDNA文库?cDNA文库与基因组文库有何差别?10用于DNA重组的载体应具备什么条件?常用的载体有哪一些?各有何特点?11简述连接目的基因与载体的主要方法?12概述筛选和鉴定DNA重组体的常用方法。参考答案（一）名词解释1原核生物的几个功能相关的结构基因往往排列在一起，转录生成一个mRNA，然后分别
8、翻译成几种不同的蛋白质。这些蛋白可能是催化某一代谢过程的酶，或共同完成某种功能。这些结构基因与其上游的启动子，操纵基因共同构成转录单位，称操纵子。顺式调控元件：指可影响自身基因表达活性的真核DNA序列。根据顺式作用元件在基因中的位置、转录激活作用的性质及发挥作用的方式，分为启动子、增强子及沉默子等。2是RNA聚合酶结合位点周围的一组转录控制组件，包括至少一个转录起始点。在真核基因中增强子和启动子常交错覆盖或连续。有时，将结构密切联系而无法区分的启动子、增强子样结构统称启动子。3是一种能够提高转录效率的顺式调控元件，最早是在SV40病毒中发现的长约200bp的一段DNA，可使旁侧的基因转录提高1
9、00倍，其后在多种真核生物，甚至在原核生物中都发现了增强子。增强子通常占100200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为812bp，可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。4在原核生物的Trp操纵子结构中，第一个结构基因与启动子P之间有一个区域含Trp密码子，称衰减子。当环境中Trp浓度很高时，它可通过编码并翻译，使正在转录的mRNA形成终止信号，从而终止Trp操纵子的表达。这种转录衰减实质上是转录与一个前导肽翻译过程的偶联，它是原核生物特有的一种基因调控机制。5大多数真核转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用（DNA蛋白质相互作用），或通过与基它调节因子的
10、相互作用（蛋白质蛋白质相互作用），反式激活另一基因的转录，故称反式作用蛋白或反式作用因子。6也就是cAMP受体蛋白（cAMP receptor protein，CRP），它与cAMP的复合物可以促进某些原核操纵子（如乳糖操纵子）的转录。7 “克隆”作为名词指相同的分子或细胞构成的群体，或一个共同的祖先通过无性繁殖所得到的群体，作为动词指获取“克隆”的过程。克隆技术特指获取“克隆”的过程，包括分子克隆，细胞克隆等技术。8就是识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类核酸内切酶。限制性核酸内切酶存在于细菌体内，与相伴存在的甲基化酶共同构成细菌的限制、修饰体系，限制外源DNA，保
11、护自身DNA，对保持细菌遗传物质的稳定具有重要意义。限制性核酸内切酶分为三类，其中的类酶能特异性在一定的核苷酸序列处切割双链DNA，因而在基因工程中得到广泛的应用。9利用限制性核酸内切酶将染色体DNA切割成一定大小的片段，将这些片段分子与适当的克隆载体拼接成重组DNA分子，继而转入受体菌，使每个细菌内都携带一种重组DNA分子。不同细菌中的重组DNA分子可能包含不同的染色体DNA片段，这样，只要得到的转化细菌所携带的重组DNA分子种类足够多，则全部转化细菌所携带的各种染色体片段就代表了染色体的整个基因组。存在于转化细菌内，由克隆载体所携带的所有基因组DNA片段的集合称基因组DNA文库。基因组DN
12、A文库涵盖了基因组的全部基因信息。10以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA文库。基因组含有的基因在特定的组织细胞中只有一部分表达，而且处在不同环境条件、不同分化时期的细胞其基因表达的种类和强度也不尽相同，所以cDNA文库具有组织细胞特异性。cDNA文库显然比基因组DNA文库小得多，能够比较容易从中筛选克隆得到细胞特异表达的基因。另外，对真核细胞来说，从基因组DNA文库获得的基因与从cDNA文库获得的不同，基
13、因组DNA文库所含的是带有内含子和外显子的基因组基因，而从cDNA文库中获得的是已经过剪接，去除了内含子的cDNA。一般来说，从cDNA文库获得的基因，因不含内含子而片段较小，更适合于用作基因工程的目的基因。由于原核生物不存在将hnRNA加工成mRNA的酶系统，若用原核生物表达真核基因，则目的基因一定要通过cDNA获取。（二）填充题1负调控，正调控； 2启动子，启动，操纵； 3管家基因，诱导，阻遏； 4限制性核酸内切，DNA连接； 5质粒，病毒； 6腺病毒载体，反转录病载体，Ti质粒。7转化，转导； 8DNA，RNA，蛋白质；（三）选择题（在备选答案中选出1个或多个正确答案）1（B）操纵子均含
14、有数个编码基因，但启动序列只有1个。2（B，C，D）操纵子调控系统由调节基因，操纵基因，启动子和多个结构基因组成，是原核生物基因表达调控的主要方式，诱导物与组遏蛋白结合启动转录。诱导物不能直接与启动子结合。真核生物不存在操纵子调控系统。3（C）转录因子是调节转录起始的蛋白质，对转录延伸的速度，转录产物分解的速度和转录产物的加工均无影响。4（C）操纵基因位于启动基因与结构基因之间，阻遏蛋白与操纵基因结合后，与启动基因结合的RNA聚合酶不能转录结构基因。5（A）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，这三种酶才能有效的表达。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的表达，这是因为葡萄糖降低了细胞内的cAMP水平，而cAMP浓度的降低，导致降解物
