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大学遗传学上册《基因表达调控》练习题

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本单元考点（5 个）

原核基因表达调控（乳糖操纵子）真核转录水平调控转录后加工与调控翻译水平调控机制表观遗传调控基础

本单元练习题（27 题）

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1. 某原核生物的mRNA包含编码区，其5′端前导序列中存在一段可形成茎环结构的序列，能通过与核糖体结合位点配对遮蔽SD序列，从而抑制翻译起始。当细胞内某氨基酸浓度升高时，这段前导RNA与游离该氨基酸的负载tRNA结合后构象改变，SD序列暴露，翻译效率显著上升。下列关于该调控机制的叙述，正确的是：A. 该调控发生在转录延伸阶段，通过弱化子提前终止转录　B. 该调控通过调控mRNA的降解速率改变蛋白质产量　C. 该调控属于翻译水平的正调控，效应分子是携带特定氨基酸的tRNA　D. 该调控属于翻译水平的负调控，效应分子是游离的核糖体

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2. 大肠杆菌中，某核糖体蛋白L在细胞内游离过量时会结合其自身mRNA上的SD序列附近区域，阻止核糖体结合起始翻译；当L不足时，该mRNA的SD序列暴露，翻译正常进行。现某突变株中L蛋白的mRNA结合结构域失活，但结合并发挥核糖体功能的结构域正常。这种调控属于____水平调控；突变株中L蛋白的合成将不再受细胞内游离L浓度的抑制，表现为____表达。

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3. 将lacI⁻（阻遏蛋白基因缺失）的菌株中导入一个F'质粒，其上携带野生型lacI⁺基因和结构基因lacZ⁻、lacY⁺。若该菌株染色体上的lacZ为lacZ⁺、lacY为lacY⁻，且诱导物不存在时，细胞能否利用乳糖？在有诱导物存在时，细胞表现出 lacZ ______ 和 lacY ______ 的表型（两空均填"+"或"−"）。

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4. 某大肠杆菌菌株的乳糖操纵子中，lacI 基因编码的阻遏蛋白正常。将此菌株置于仅含乳糖、不含葡萄糖的培养基中培养。已知：乳糖存在时，异构乳糖与阻遏蛋白结合使其失去与操纵基因 O 的结合能力；启动子 P 完全开放时转录起始速率为 100 个转录本/分钟；该培养基条件下 CAP-cAMP 复合物可使转录效率提高至无 CAP-cAMP 时的 50 倍。若培养基中乳糖耗尽且不加葡萄糖，阻遏蛋白重新结合 O，转录速率降为 0；若在乳糖耗尽的同时加入葡萄糖，则 cAMP 浓度下降使 CAP-cAMP 复合物解离。分别计算：①乳糖存在、无葡萄糖时每分钟转录本数；②乳糖存在、同时加入葡萄糖（葡萄糖与乳糖共存）时，若此时转录速率为基础速率（无 CAP-cAMP、无阻遏抑制）的 5 倍，求每分钟转录本数。

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5. 某真核基因转录出的前体mRNA全长2000 nt，结构为：外显子1（300 nt）—内含子1（200 nt）—外显子2（400 nt）—内含子2（300 nt）—外显子3（300 nt）。加工过程中，两个内含子被完全剪接切除，5'端加上帽子（占外显子1最前端110 nt为5'UTR），3'端经切割加多聚腺苷酸尾巴poly(A)（150 nt），外显子3最末端200 nt为3'UTR。假设poly(A)尾巴不计入mRNA编码区，翻译从起始密码子开始至终止密码子结束。求：成熟mRNA的编码区长度（nt）及该mRNA翻译出的多肽链所含氨基酸残基数目。

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6. 某真核基因的基础转录速率为 15 个转录本/小时。在完整调控状态下：启动子上游的增强子被特异性转录激活因子结合后，使转录速率提高为原来的 4 倍；同时，位于基因下游的沉默子被阻遏蛋白结合后，使转录速率降低为结合前水平的 1/8。若某细胞中增强子与沉默子均被相应蛋白结合，且两种调控效应独立叠加（先后依次作用），求此时该基因每小时的转录本数。

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7. 某大肠杆菌菌株染色体上乳糖操纵子的基因型为 lacI⁺ lacOᶜ lacZ⁺，其中 lacOᶜ 为操纵基因组成型突变，使阻遏蛋白无法与之结合。将该菌株置于不含乳糖、不含葡萄糖的培养基中培养。请回答：（1）此时 lacZ 基因的转录水平为____（填“高水平/诱导水平”或“极低/阻遏水平”）；（2）其原因是 lacOᶜ 突变对 lacZ 的调控效应只作用于同一DNA分子上的结构基因，属于____（填“顺式”或“反式”）作用。

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8. 某真核细胞中，蛋白质X的mRNA的5′非翻译区含有一段茎环结构的调控元件。当细胞内信号分子M缺乏时，一种结合蛋白R与该茎环元件结合，物理性阻碍核糖体小亚基在mRNA 5′端的扫描定位，翻译被抑制；当M存在时，M与R结合使其构象改变并从mRNA上脱落，翻译得以高效进行。据此推断，若某突变破坏了该茎环元件的碱基配对使其无法被R识别，则与野生型相比，该突变细胞在M缺乏条件下的X蛋白合成量将如何变化？A. 显著升高，接近M存在时野生型的水平　B. 显著降低至几乎为零　C. 与M缺乏时野生型完全相同　D. 先升高后降低，呈波动状态

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9. 某真核基因的表观遗传调控规则如下：当启动子CpG岛呈高甲基化时，无论组蛋白修饰状态如何，该基因均沉默；当CpG岛呈低甲基化时，若该区域组蛋白H3K4发生三甲基化（H3K4me3），则基因激活，若未发生H3K4me3，则基因沉默。现有三个细胞系：细胞系甲为CpG岛高甲基化且H3K4me3阳性，细胞系乙为CpG岛低甲基化且H3K4me3阳性，细胞系丙为CpG岛低甲基化且H3K4me3阴性。据此判断，该基因处于转录激活状态的细胞系共有____个。

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10. 某大肠杆菌乳糖操纵子基因型为 lacI⁺ lacO⁺ lacZ⁺ lacY⁺，其细胞内同时存在一个F'质粒，携带 lacI⁻ lacO⁺ lacZ⁺ lacY⁻。将该菌株置于含乳糖、不含葡萄糖的培养基中培养。下列关于该部分二倍体菌株中 β-半乳糖苷酶（lacZ 产物）与透性酶（lacY 产物）表达的叙述，正确的是：A. 染色体与质粒均持续高表达 β-半乳糖苷酶，透性酶完全不表达　B. 乳糖诱导后，染色体 lacZ⁺lacY⁺ 与质粒 lacZ⁺ 均可表达，透性酶仅由染色体表达　C. 阻遏蛋白因 lacI⁻ 的存在而失去活性，两套操纵子均组成型表达，无需诱导　D. 质粒上的 lacZ⁺ 持续表达，染色体上的 lacZ⁺ 持续被阻遏

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11. 某真核基因的表达受表观遗传修饰调控，规则如下：①启动子CpG岛高甲基化时基因沉默；②CpG岛低甲基化且组蛋白H3K4发生三甲基化时基因激活；③CpG岛低甲基化但组蛋白H3K27发生三甲基化时基因沉默。现检测到：某细胞中该基因CpG岛为低甲基化，同时检测到H3K4me3与H3K27me3两种修饰并存。若规则优先级为①＞③＞②，则该基因的表达状态及由此体现的表观遗传调控特点分别是：A. 激活；多种组蛋白修饰可拮抗，最终由优势修饰决定　B. 沉默；H3K27me3的抑制效应优先于H3K4me3的激活效应　C. 激活；DNA低甲基化是基因激活的充分条件　D. 沉默；CpG岛甲基化是基因沉默的唯一机制

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12. 某真核mRNA前体经剪接去除内含子后，外显子拼接形成编码区为1200 nt的成熟mRNA，其3'端加上一段长度为250 nt的多聚腺苷酸尾。已知该mRNA每完成一轮翻译，poly(A)尾即缩短30 nt；当尾长一旦低于100 nt时，mRNA将被降解，无法继续翻译。假设翻译起始时尾长即为250 nt，且每轮翻译前尾长均满足翻译要求（尾长≥100 nt）。请计算：该mRNA最多能完成多少轮翻译？

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13. 某真核细胞中，蛋白质P的mRNA编码区长度为300个密码子，核糖体多肽链延伸速率为20个氨基酸/秒；翻译起始完成后核糖体沿mRNA独立移动，多个核糖体可同时翻译同一mRNA分子。稳态时该mRNA的翻译起始频率为每分钟12次。当细胞内某miRNA(说明：此miRNA的作用方式为抑制翻译起始，不引起mRNA降解)与该mRNA结合后，翻译起始频率降为原来的1/4。忽略起始后的其他延迟，问：miRNA结合后，单个mRNA分子每分钟翻译合成的完整蛋白质P分子数为多少个？

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14. 某细胞系中，某基因启动子CpG岛的所有CpG位点在亲代DNA两条链上均为完全甲基化（即每对CpG互补位点都已甲基化，甲基化程度记为100%）。DNA复制为半保留复制，新合成链上的CpG位点起始均为未甲基化状态；正常情况下维持性甲基转移酶可识别半甲基化位点并完成对称甲基化，使甲基化程度维持不变。现用药物完全抑制该维持性甲基转移酶的活性，此后细胞每分裂一次，已有甲基化位点因半保留复制在子代细胞中稀释一半（新位点不被甲基化）。设每次分裂后甲基化程度均按此规律减半，且不考虑主动去甲基化等其他因素。问：在药物作用下该细胞连续分裂5代后，该启动子CpG岛的甲基化程度为多少？据此判断此时该基因的表达状态（激活或沉默），并说明该变化属于何种调控机制。

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15. 真核生物mRNA前体在细胞核中需经历多种转录后加工才能成为成熟mRNA。下列哪一过程不属于mRNA前体的转录后加工？A. 5'端加帽　B. 3'端多聚腺苷酸化　C. 内含子剪接去除　D. SD序列与16S rRNA配对

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16. 某真核生物中，某基因启动子区域CpG岛的甲基化程度与该基因转录活性呈负相关。研究人员检测了四个组织：甲组织CpG甲基化程度为80%，乙为50%，丙为20%，丁为5%。若仅考虑甲基化这一表观遗传调控方式对转录的抑制作用，则转录活性最高的组织是（　　） A. 甲　B. 乙　C. 丙　D. 丁

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17. 在真核生物中，转录水平的调控主要通过对DNA序列与转录相关蛋白因子的相互作用来实现。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，而能增强转录效率、且位置和方向相对不敏感、可远距离发挥作用的顺式调控元件称为____；能与该元件结合并促进转录的蛋白因子称为____。

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18. 真核mRNA前体在细胞核内进行转录后加工，其中内含子被剪接移除、外显子拼接为成熟mRNA。若某前体mRNA全长2500 nt，其中外显子总计1900 nt，则经剪接去除的内含子总长为____ nt；剪接完成后，成熟mRNA的5'端还带有____帽结构，3'端带有____（polyA/polyU）尾巴。

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19. 原核生物中，某mRNA的翻译起始依赖于其5′端SD序列与核糖体小亚基的结合。若细胞内某种调节蛋白与该SD序列结合并将其遮蔽，则最直接的后果是：A. mRNA被迅速降解　B. 核糖体不能结合mRNA，翻译起始被抑制　C. 转录提前终止　D. 该mRNA翻译速度加快

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20. 下列关于真核基因表观遗传调控的叙述，正确的是（　） A. DNA甲基化通常促进基因转录 B. 组蛋白乙酰化通常使染色质疏松、利于转录 C. 表观遗传改变必然伴随DNA序列改变 D. CpG岛高甲基化一般与基因高表达相关

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21. 某细菌中，编码蛋白质X的mRNA的翻译起始区包含SD序列。细胞内存在一段反义小RNA，其序列与该mRNA翻译起始区（含SD序列）完全互补。当反义RNA与mRNA配对形成双链结构时，翻译被抑制。从翻译水平调控的角度分析，这种抑制的最直接原因是双链RNA形成后，核糖体小亚基无法通过其16S rRNA与mRNA上的____序列配对结合，从而不能起始翻译；这种由RNA分子间互补配对介导的调控属于反义RNA介导的翻译水平调控。

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22. 某真核基因表达受一个增强子调控：该增强子无论位于转录起始位点上游1 kb、下游2 kb的内含子中，还是以正向或反向插入，均能显著提高转录水平。研究其机制发现：特异性转录激活因子结合该增强子后，需招募一种大型共激活蛋白复合物，通过促进通用转录因子在核心启动子上的组装并帮助RNA聚合酶Ⅱ形成转录起始复合物，从而实现远距离、方向非依赖性的转录激活。这种增强子与启动子之间“沟通桥梁”式的共激活复合物称为____（中文名称）。

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23. 某真核基因转录出的前体mRNA全长3200 nt，含3个外显子（依次为500 nt、700 nt、400 nt）和2个内含子。经剪接加工并加上长度为150 nt的多聚腺苷酸尾巴后形成成熟mRNA。计算：(1) 该前体中内含子的总长度；(2) 不计5'端帽子时，成熟mRNA的编码部分（拼接后外显子总长与poly(A)尾巴之和）为多少 nt？

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24. 真核mRNA前体的转录后加工包括5'端加帽、剪接和3'端多聚腺苷酸化等。其中，5'端帽子结构的第一个核苷酸是____（填具体核苷酸名称），它以不常见的5'-5'三磷酸键与mRNA第一个核苷酸相连。

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25. 某真核前体mRNA含4个外显子，剪接去除全部内含子后，成熟mRNA编码区长度为1500 nt。若发生可变剪接，仅跳过其中一个长300 nt的外显子，其余外显子按原顺序拼接并正常加多聚腺苷酸尾。问跳过该外显子后成熟mRNA编码区长度为多少？ A. 1800 nt　B. 1500 nt　C. 1200 nt　D. 300 nt

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26. 某真核基因的基础转录速率为 12 个转录本/小时。其上游存在一个增强子，被激活因子结合后可使转录速率提高为原来的 3 倍；基因下游还存在一个沉默子，被阻遏蛋白结合后可使当前转录速率降低 50%。若某细胞中增强子与沉默子均被相应蛋白因子结合，求该基因的实际转录速率。

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27. 某真核基因转录产生的前体mRNA全长2800 nt，其中包含的外显子序列总计1600 nt，内含子序列总计1200 nt。经剪接去除全部内含子后，3'端依次加上一段长度为200 nt的多聚腺苷酸尾，5'端加上7-甲基鸟苷帽子（帽长不计入核苷酸长度计算）。请计算该成熟mRNA的总核苷酸长度，并计算多聚腺苷酸尾占成熟mRNA总长度的百分比（保留一位小数）。

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