顺式作用元件:真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的DNA序列。其中主要是起正性调控作用的顺式作用元件,包括启动子、增强子、近年又发现起负性调控作用的元件静止子。 反式作用因子:由不同染色体上基因座位编码的、能直接或间接地识别或结合在各顺式作用元件8一12bP核心序列上并参与调控靶基因转录效率的这些结合蛋白.称作反式作用因子。 反式作用因子
(转录因子)一类在真核细胞核中发挥作用的蛋白质因子 识别/结合
反式作用因子 →→→→→ 顺式作用元件中的靶序列→→ 启动转录 5.乳糖操纵子控制模型的主要内容:(双重点)
? 包括结构基因和控制其表达的整个系统形成一个调控单位称为操纵子(Operator)。 ? 操纵子的活性是由调控基因控制的,其蛋白产物和顺式作用调控元件相互作用。 ? 根据对突变的影响来区分结构基因和调控基因。 ? 结构基因突变只引起其编
码的特定蛋白质失活。 ? 调控基因的突变则影响其控制的所有结构基因的表达。 ? 调控基因的突变揭示了调控的类型。
? lacZYA 基因(乳糖结构基因)的转录受lacI 基因(乳糖调控基因)指导合成的调控蛋白控制。
6.下面就以乳糖操纵子为例子说明操纵子的最基本的组成元件(elements):(重点) ? 结构基因:操纵子中被调控的编码蛋白质的基因。
? 启动子:是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。 ? 操纵(序列)基因:是指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA序列。 ? 调控基因:是编码能与操纵序列结合的调控蛋白的基因。
? 终止子:是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。
4.基因扩增:是指某些基因的拷贝数专一性大量增加的现象,它使细胞在短期内产生大量的基因产物以满足生长发育的需要,是基因活性调控的一种方式。 5.基因重排:将一个基因从远离启动子的地方移到距它很近的位点从而启动转录。
7.增强子:一类能增强真核生物启动子功能的顺式作用元件(DNA序列)。是指能使与它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序
? 增强子、启动子交错覆盖/连续 没有增强子 → 启动子不表现活性 没有启动子 → 增强子无法发挥作用
? 增强子作用不受序列方向的制约 ? 有组织特异性
8.增强子特性: A、增强效应十分明显。 B、增强效应与其位置和取向无关。 C、大多为重复序列(50bp)。
D、其增强效应有严密的组织和细胞特异性。
E、没有基因专一性,可以在不同的基因组合上表现增强效应。 F、许多增强子还受外部信号的调控。 11.顺式作用元件
? 真核生物DNA序列
? 和被转录的结构基因距离较近
? 包括:启动子(启动子上游近侧序列)、增强子 ? 和转录调控有关 (可影响自身编码基因表达活性)
12.CpG岛(重点):基因的5’末端调控区存在一段富含成对的胞嘧啶、鸟嘧啶(CpG)的序列。 (去甲基化的CpG岛对转录起始是必需的) 13.真核生物与原核生物的调控差异
原核生物 操纵元调控 基因组小,大肠杆菌:总长4.6×106bp, 编码4288个基因, 每个基因约1100bp 基因分布在同一染色体上,操纵元控制 真核生物 多样化调控,更为复杂 基因组大,人类基因组全长3×109bp,编码10万个基因,其余为重复序列 DNA与组蛋白结合成染色质,染色质的变化调控基因表达;基因分布在不同 的染色体上,存在不同染色体间基因的调控问题 基因差别表达是细胞分化和功能的核心 转录和翻译在时间和空间上均不同,从DNA到蛋白质的各层次上都有调控, 但多数为转录水平调控 适应外界环境,操纵元调控表达 转录和翻译同时进行,大部分为转录水平调控 14.真核基因表达调控的特点
与原核生物比较它具有一些明显的特点: (一)真核基因表达调控的环节更多
(二)真核基因的转录与染色质的结构变化相关 。 1.染色质结构影响基因转录 2.组蛋白的作用:。
3.转录活跃的区域也常缺乏核小体的结构。这些都表明核小体结构影响基因转录。 4.转录活跃区域对核酸酶作用敏感度增加。 5. DNA碱基修饰变化: (三)真核基因表达以正性调控为主:
15.RNA编辑:定义:转录后的RNA在编码区发生碱基插入, 缺失或转换的现象。 意义:纠正某些移码突变;构建或删除起始密码子、终止密码子;增减核苷酸扩充遗传信息。 细胞生物学
三、填空题 (每题一分 1×10)
2、磷脂分子是兼性分子,它具有亲水头部和疏水尾部两个不同性质的部分。 3、小分子物质的跨膜转运主要有简单扩散、易化扩散、主动运输三种方式。大分子物质主要通过胞吞作用、胞吐作用完成膜泡转运。
4、大分子物质要进入细胞,可通过 吞噬作用、胞饮作用、受体介导的胞吞作用来实现。 5、帮助物质进行易化扩散的膜转运蛋白有两类,即载体蛋白、通道蛋白
6、主动运输需要载体蛋白、(ATP)、Na+的电化学梯度才能逆浓度梯度转运物质。 7、膜受体的生物学特性是特异性、高亲和性、可饱和性、可逆性。
8、根据不同的结构和功能,膜受体可分为离子通道受体、催化受体、偶联G蛋白受体三类。 9、偶联G蛋白受体要通过G蛋白将信号传给效应器(酶或离子通道。
10、在cAMP信号途径中,第二信使是cAMP,第一信使是配体。该途径有刺激和抑制,但两途径的效应器均为 受体
1、主动运输:载体蛋白利用代谢能,逆浓度梯度转运小分子物质过膜的过程。 2、膜转运蛋白:细胞膜上负责转运小分子或离子的跨膜蛋白。
3、膜泡运输:大分子和颗粒物质经一系列膜泡的形成和融合来完成转运的过程。 4、膜受体:细胞膜上能特异地识别、结合配体,并引起胞内一系列反应的跨膜蛋白。
5、受体介导的胞吞作用:在细胞膜的有被小窝上,特定受体与相应大分子物质结合,引发形成有被小泡而实现选择性快速吞入某物质的过程。
6、细胞生物学:是从细胞、亚细胞和分子三个水平研究细胞生命活动的科学 1、原核细胞和真核细胞在结构上有何区别?
1)细胞核:前者无核膜、核仁,环状DNA裸露于胞质中;后者有核膜、核仁,链状DNA
与组蛋白结合成染色质,存在核内。
2)内膜系统:前者无或具极简单的内膜系统;后者具极复杂的内膜系统,包括内质网、高尔基体、溶酶体等。 3)细胞骨架:前者无,后者有。
2、细胞膜的分子结构特点是什么? 1)脂双分子层构成膜的连续主体; 2)膜蛋白以镶嵌和附着的方式存在脂双层上; 3)具有流动性; 4)膜物质呈不对称分布。
3、简单扩散和易化扩散有何异同?
异:前者无需借助膜转运蛋白,转运脂溶性、非极性小分子;后者需借助膜转运蛋白,转运非脂溶性、极性小分子或离子。
同:物质均为顺浓度梯度转运,无需消耗细胞的代谢能。 5、膜转运蛋白在物质跨膜转运中起什么作用? 膜转运蛋白可帮助物质进行跨膜转运,它包括载体蛋白和通道蛋白。载体蛋白通过与被转运物质结合、变构,使物质转运过膜,其转运过程有的是耗能的主动运输,有的是不耗能的易化扩散。在转运方式中,有的载体蛋白只能转运一种物质(单运输),有的同时同向转运两种物质(共运输),或同时反向转运两种物质(对向运输)。通道蛋白则是靠在膜上形成极性通道转运物质,此过程都属不耗能的的易代扩散。通道蛋白形成的通道有的是持续开放的,有的是在特定条件控制下间断开放的,包括配体闸门通道、电压闸门通道和离子闸门通道。 6、膜受体分为哪几类?它们各有何特点?
根据膜受体的结构和功能,可将其分成三类,即离子通道受体、催化受体和偶联G蛋白受体。
离子通道受体本身是离子通道或与离子通道偶联,它与配体结合时,靠开启或关 闭离子通道来转导信号。
催化受体的胞质区域具有酪氨酸蛋白激酶(TPK)活性,配体与该受体结合时,后者靠自身的TPK活性来转导信号。
偶联G蛋白受体与配体结合时,其胞质区域通过激活G蛋白作用于效应器(酶或离子通道)来转导信号。
1..原核生物有什么主要特征?
①. 没有核膜,遗传物质集中在一个没有明确界限的低电子密度区,称为拟核。 ②. DNA为单个裸露的环状分子,通常没有结合蛋白; ③. 没有恒定的内膜系统; ④. 核糖体为70S型。
2.什么是蛋白质感染因子(prion)?
是一种变异的蛋白质,可引起同类蛋白质发生构象改变,从而使变异蛋白数量增多,在细胞中积累,引起细胞病变,所以也叫朊病毒。羊瘙痒病、疯牛病都是由蛋白质感染因子引起的。 3.质子泵由哪三种类型?
①. P-type:载体蛋白利用ATP使自身磷酸化(phosphorylation),发生构象的改变来转移质子或其它离子,如植物细胞膜上的H+泵、动物细胞的Na+-K+泵、Ca2+离子泵,H+-K+ATP酶(位于胃表皮细胞,分泌胃酸); ②. V-type:位于小泡(vacuole)的膜上,由许多亚基构成,水解ATP产生能量,但不发生自磷酸化,位于溶酶体膜、动物细胞的内吞体、高尔基体的囊泡膜、植物液泡膜上;
③. F-type:是由许多亚基构成的管状结构,H+沿浓度梯度运动,所释放的能量与ATP合成耦联起来,所以也叫ATP合酶(ATP synthase)。位于细菌质膜,线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。
4.蛋白质上主要由哪两类分选信号?
①. 信号序列(signal sequence):是存在于蛋白质一级结构上的线性序列,通常15-60
个氨基酸残基,有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶(signal peptidase)切除.
②. 信号斑(signal patch):存在于完成折叠的蛋白质中,构成信号斑的信号序列之间可以不相邻,折叠在一起构成蛋白质分选的信号。 5.细胞内蛋白质的分选运输途径主要有那些?
①. 门控运输(gated transport):如核孔可以选择性的运输大分子物质和RNP复合体,并且允许小分子物质自由进出细胞核。
②. 跨膜运输(transmembrane transport):蛋白质通过跨膜通道进入目的地。如细胞质中合成的蛋白质在信号序列的引导下,通过线粒体上的转位因子,以解折叠的线性分子进入线粒体。
③. 膜泡运输(vesicular transport):蛋白质被选择性地包装成运输小泡,定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某些营养物质或激素,都属于这种运输方式。 6.细胞的外排主要由哪两类途径?
① 组成型的外排途径(constitutive exocytosis pathway):所有真核细胞都有从高尔基体TGN区分泌囊泡向质膜运输的过程,其作用在于更新膜蛋白和膜脂、形成质膜外周蛋白、细胞外基质、或作为营养成分和信号分子。组成型的外排途径通过default pathway完成蛋白质的转运过程。在粗面内质网中合成的蛋白质除了某些有特殊标志的蛋白驻留在ER或高尔基体中或选择性地进入溶酶体和调节性分泌泡外,其余的蛋白均沿着粗面内质网→高尔基体→分泌泡→细胞表面这一途径完成其转运过程。
② 调节型外排途径(regulated exocytosis pathway):分泌细胞产生的分泌物(如激素、粘液或消化酶)储存在分泌泡内,当细胞在受到胞外信号刺激时,分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。调节型的外排途径存在于特化的分泌细胞。其蛋白分选信号存在于蛋白本身,由高尔基体TGN上特殊的受体选择性地包装为运输小泡。
7.那些蛋白质需要在内质网上合成? ① 向细胞外分泌的蛋白、如抗体、激素; ② 膜蛋白,并且决定膜蛋白在膜中的排列方式;
③ 需要与其它细胞组合严格分开的酶,如溶酶体的各种水解酶; ④ 需要进行修饰的蛋白,如糖蛋白; 8.高尔基体具有那三个功能区隔?
① 高尔基体顺面的网络结构(cis Golgi network,CGN),是高尔基体的入口区域,接受由内质网合成的物质并分类后转入中间膜囊。
② 高尔基体中间膜囊(medial Gdgi),多数糖基修饰,糖脂的形成以及与高尔基体有关的糖合成均发生此处。
③ 高尔基体反面的网络结构(trans Golgi network,TGN), 由反面一侧的囊泡和网管组成,是高尔基体的出口区域,功能是参与蛋白质的分类与包装,最后输出。 9.简述溶酶体的功能
①. 细胞内消化:在高等动物细胞中,一些大分子物质通过内吞作用进入细胞,如内吞低密脂蛋白获得胆固醇;在单细胞真核生物中,溶酶体的消化作用就更为重要了。 ②. 细胞凋亡:溶酶体可清除,凋亡细胞形成的凋亡小体
③. 自体吞噬:清除细胞中无用的生物大分子,衰老的细胞器等。 ④. 防御作用:如巨噬细胞可吞入病原体,在溶酶体中将病原体杀死和降解。 ⑤. 参与分泌过程的调节,如将甲状腺球蛋白降解成有活性的甲状腺素。 ⑥. 形成精子的顶体。
10.为什么说线粒体的行为类似于细菌? ①. 具有自己的DNA和转录翻译体系。 ②. DNA分子为环形。 ③. 核糖体为70S型。
④. 蛋白质合成的起始氨基酸是N-甲酰甲硫氨酸。 ⑤. RNA聚合酶对溴化乙锭敏感,但对放线菌素不敏感。 ⑥. 蛋白质合成可被氯霉素抑制。 11.简述线粒体的结构
①. 外膜 (out membrane):具有孔蛋白(porin)构成的亲水通道,通透性高。标志酶为单胺氧化酶。
②. 内膜 (inner membrane):心磷脂含量高、缺乏胆固醇,通透性很低,标志酶为细胞色素氧化酶。线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜,内膜向线粒体基质褶入形成嵴,能显著扩大内膜表面积。
③. 膜间隙(intermembrane space):是内外膜之间的腔隙,标志酶为腺苷酸激酶。
④. 基质(matrix):为内膜和嵴包围的空间。催化三羧酸循环,脂肪酸和丙酮酸氧化的酶类均位于基质中,其标志酶为苹果酸脱氢酶。此外基质还具有一套完整的转录和翻译体系。 12.什么是解偶联剂(uncoupler)?
解偶联剂使氧化和磷酸化脱偶联,氧化仍可以进行,而磷酸化不能进行,解偶联剂为离子载体或通道,能增大线粒体内膜对H+的通透性,消除H+梯度,因而无ATP生成,使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。如质子载体2,4-二硝基酚(DNP)。 13.什么是细胞的化学通讯,有哪些类型
是间接的细胞通讯,指细胞分泌一些化学物质(如激素)至细胞外,作为信号分子作用于靶细胞,调节其功能。根据化学信号分子可以作用的距离范围,可分为以下4类:
①. 内分泌(endocrine):内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身,作用于靶细胞。其特点是:①低浓度,仅为10-8-10-12M;②全身性,随血液流
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