大学分子生物学上册《基因表达调控（真核）》练习题

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本单元考点（5 个）

染色质结构与基因活性的关系DNA甲基化与基因沉默转录因子与增强子作用机制RNA干扰在基因调控中的作用真核转录后调控与翻译调控

本单元练习题（27 题）

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1. 真核细胞中，某种应激刺激使eIF2α的α亚基第51位丝氨酸被磷酸化。已知eIF2-GTP需将Met-tRNAi递送至40S小亚基形成起始复合物，随后GTP水解为GDP，eIF2-GDP需经eIF2B催化交换GDP为GTP才能再次参与起始。据此，磷酸化后eIF2α将持久抑制蛋白____（填一种细胞内大分子物质名称）的____过程，该调控发生在翻译水平的____阶段（填起始/延伸/终止）。

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2. 在某真核细胞中转入针对内源基因K的mRNA的siRNA双链体，RNAi途径被激活后，K的mRNA以一级动力学降解，降解半衰期t₁/₂ = 2小时（RISC对靶mRNA的切割速率在此阶段视为唯一决定因素）。设转入siRNA后即刻（t=0）细胞内K的mRNA量为100个相对单位，此后无新合成的K mRNA补充。问：转入siRNA后经过多少小时，K的mRNA量降至6.25个相对单位（即初始量的1/16）？

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3. 某真核基因启动子基础转录水平为2个单位。其上游增强子含三个转录因子结合位点A、B、C：转录因子A结合后使转录水平提升4倍，B提升3倍，C提升2倍，各因子效应相互独立、可叠乘。已知B的结合依赖于A先结合（若A未结合，B不能结合）。当A、B、C三者同时结合时，还存在协同效应，使转录水平再额外提升5倍。（1）若细胞中只有A和C结合，转录水平为多少单位？（2）若A、B、C三者均结合，转录水平为多少单位？

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4. 某真核基因启动子区CpG岛的胞嘧啶被甲基化后，甲基化CpG结合蛋白招募组蛋白去乙酰化酶，使染色质处于____状态，转录因子难以结合，该基因转录沉默。若用DNA甲基转移酶抑制剂处理细胞，新合成的DNA链甲基化水平降低，经若干轮复制后该基因可能恢复表达，这种通过碱基修饰而非改变序列实现的调控属于____遗传。

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5. 真核细胞中，某mRNA的5'非翻译区含铁反应元件（IRE）。铁充足时，铁调节蛋白（IRP）与铁结合而丧失与IRE的结合能力，mRNA高效翻译；缺铁时，IRP结合5'UTR中的IRE，物理阻断核糖体小亚基在5'UTR上的扫描，从而抑制翻译起始。据此回答：（1）缺铁时该mRNA的翻译水平____（填"升高"或"降低"）；（2）若将同样的IRE移至同一mRNA的3'非翻译区，缺铁时IRP的结合不再阻断扫描，而是招募核酸内切酶使mRNA加速降解，此时该mRNA的稳定性____（填"增加"或"减少"），翻译产物总量随之____（填"增加"或"减少"）；（3）上述两种效应表明，IRP/IRE系统可在____（填"翻译起始"或"转录起始"）水平和mRNA稳定性两个层面对基因表达实施转录后调控。

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6. 某真核细胞中，miRNA-a 与靶基因 X 的 mRNA 3'UTR 仅有部分互补序列，miRNA-b 的双链体与基因 Y 的 mRNA 编码区完全互补。两种小 RNA 分别转入细胞后各出现一种现象。下列哪一项结果最能说明该小 RNA 介导的是 RISC 对靶 mRNA 的直接切割降解，而非翻译抑制？ A. 转入 miRNA-a 后，X 的 mRNA 水平基本不变，但 X 蛋白量明显下降 B. 转入 miRNA-a 后，X 的 mRNA 水平与蛋白量同时下降 C. 转入 miRNA-b 后，Y 的 mRNA 水平基本不变，但 Y 蛋白量明显下降 D. 转入 miRNA-b 后，在 Y 的 mRNA 上可检测到切割位点，切割位置位于 miRNA-b 配对区中央对应的核苷酸之间

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7. 某真核基因启动子的基础转录水平为2个单位，其上游增强子含三个转录因子结合位点。转录因子X结合后使转录水平提升4倍，Y提升3倍，Z提升2倍，各因子效应相互独立且可叠加（相乘）；该增强子经染色质重塑后通过DNA成环与启动子相互作用。已知实验中将该增强子倒置180°并远离启动子10 kb，各因子仍正常结合并发挥效应。则倒置并移位后该基因的转录水平为多少？ A. 12个单位　B. 24个单位　C. 48个单位　D. 6个单位

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8. 某真核细胞系中，内源基因P的mRNA稳态水平为1400拷贝/细胞。现转入针对P的mRNA的双链siRNA，RNA干扰途径被激活，RISC切割P的mRNA使其一级动力学降解的速率常数由原来的0.1 h⁻¹增大到0.7 h⁻¹，同时基因P的转录速率保持不变。已知mRNA稳态水平与降解速率常数成反比。求：(1) 转入siRNA后P的mRNA新的稳态水平；(2) 若转入后6小时检测，P的mRNA水平约为多少拷贝/细胞（ln2≈0.693，e^(−4.2)≈0.015）？

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9. 某真核基因P启动子区CpG岛在肿瘤细胞中高度甲基化，表达沉默。对肿瘤细胞进行DNA去甲基化处理，使P启动子CpG岛甲基化水平显著下降，但P仍不表达；随后用组蛋白去乙酰化酶抑制剂处理，P表达恢复。据此推断最合理的是 A. DNA甲基化直接阻断RNA聚合酶II与启动子结合，去除甲基化即可恢复表达 B. DNA甲基化可招募甲基化结合蛋白与组蛋白去乙酰化酶形成致密染色质，去除甲基化后若组蛋白修饰未逆转，基因仍可沉默 C. DNA甲基化通过改变启动子核苷酸序列，使转录因子识别位点永久缺失 D. 启动子CpG岛去甲基化足以解除所有真核基因沉默，无需改变组蛋白修饰

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10. 某真核细胞中，基因K的调控区全长2000 bp。处于转录活性的开放染色质构象时，该区段以核小体串珠形式排布，核小体重复周期为200 bp（每个核小体含147 bp核心DNA，其余为连接DNA），全区段共排布10个核小体。实验表明，只有不被核心组蛋白八聚体包裹的DNA才能被序列特异性转录因子结合；已知该区段有效启动因子结合所需的可及DNA总量为520 bp，且该基因能否转录仅由可及DNA量是否达到此阈值决定。请计算：开放构象下该区段可及DNA占总长度的百分比，并判断该基因能否进行转录。

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11. 某真核细胞中稳定转染一种报告基因，其稳态蛋白量正比于：转录速率×mRNA半衰期×翻译起始效率。设野生型3'UTR报告mRNA的半衰期为10小时，翻译起始效率为1.0。该细胞中表达的miR-X可与该3'UTR位点互补结合，产生双重抑制作用：一方面招募死腺苷酸化复合物使mRNA半衰期缩短为5小时，另一方面通过与帽结合因子eIF4E竞争相关蛋白使翻译起始效率降为0.25。现另转入一个3'UTR该位点发生突变（miR-X无法结合）的报告基因，其余序列及转录速率与野生型完全相同。求突变型报告基因的稳态蛋白量是野生型（有miR-X时）稳态蛋白量的多少倍？

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12. 某真核基因X启动子区CpG岛共有1000个CpG位点，其转录速率与CpG岛中未甲基化位点所占比例成正比，比例系数为k。正常表达状态下，该岛有80%的CpG位点未甲基化。现用DNA甲基转移酶处理该细胞，使每次细胞分裂时未甲基化位点中有20%被新甲基化（已甲基化位点保持不变），且甲基化只发生在该CpG岛内、总数不变。(1) 求3次细胞分裂后未甲基化位点所占的比例；(2) 求此时基因X转录速率相对初始状态的倍数；(3) 求相对初始状态转录速率下降的百分比。

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13. 下列关于真核生物转录后调控与翻译调控的叙述，正确的是： A. mRNA的poly(A)尾长度只影响其稳定性，不影响翻译效率 B. miRNA与靶mRNA互补结合后可抑制翻译或促进mRNA降解 C. 真核mRNA的5'端帽子结构仅起始剪接，与翻译起始无关 D. RNA干扰中siRNA必须进入细胞核才能发挥降解靶mRNA的作用

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14. 某研究者在细胞中转入一个与内源基因M的mRNA完全互补的双链RNA，随后检测发现M基因的mRNA水平显著下降，但其启动子区组蛋白修饰并未改变，转录速率也无明显变化。该现象最符合下列哪种调控机制？A. 转录因子竞争性阻遏启动子　B. RNA干扰介导的mRNA降解或翻译抑制　C. 染色质重塑关闭基因　D. DNA甲基化沉默启动子

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15. 某真核细胞中，基因G在两种生理状态下表达水平差异显著。检测发现：状态Ⅰ中，G基因启动子所在染色质区域组蛋白H3第9位赖氨酸被乙酰化，核小体排布疏松；状态Ⅱ中，该区域组蛋白去乙酰化，且DNA某些胞嘧啶发生甲基化，染色质高度压缩，转录因子无法结合启动子。据此判断，G基因在两种状态下的染色质结构与转录活性，下列叙述正确的是 A. 状态Ⅰ染色质松散、乙酰化水平高，利于转录因子结合，基因转录活跃 B. 状态Ⅱ中DNA甲基化促进组蛋白乙酰化，使基因表达增强 C. 染色质压缩程度与基因转录活性呈正相关 D. 状态Ⅰ中染色质高度压缩，基因沉默

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16. 真核细胞中，具有转录活性的基因所在染色质通常呈现松散构象，对核酸酶DNase I敏感；这种开放结构常伴随组蛋白N末端尾部一种减弱组蛋白与DNA静电吸引、利于基因激活的共价修饰，该修饰是____（写中文名称）。

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17. 在真核生物中，双链RNA被Dicer酶切割成小干扰RNA（siRNA），随后siRNA与Argonaute蛋白等组装成复合物____，该复合物中的____（链）通过碱基互补配对识别靶mRNA，引导其降解，从而在转录后水平抑制基因表达。

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18. 某细胞系中内源基因G的mRNA稳态水平为1200拷贝/细胞。转入针对G基因mRNA的双链siRNA后，RNA干扰途径被激活，RISC复合物切割G的mRNA使其降解。测得此时G的mRNA水平降为300拷贝/细胞。假设G基因的转录速率不变，且mRNA水平的下降完全由RNA干扰介导的降解所致。请计算：(1) RNA干扰导致G的mRNA被降解的百分比；(2) 干扰后剩余的mRNA占原有水平的比例。

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19. 真核生物中，基因启动子区CpG岛的____（填表观遗传修饰类型）通常招募甲基化结合蛋白及组蛋白去乙酰化酶，使染色质构象变得致密，从而抑制转录，导致基因沉默。该修饰由DNA甲基转移酶催化，发生在胞嘧啶环的第5位碳原子上，产物为5-____胞嘧啶。

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20. 在真核细胞中，RNA干扰现象中起识别并切割靶mRNA作用的关键复合物是（　　） A. 剪接体 B. RISC复合物 C. 转录起始复合物 D. 信号识别颗粒

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21. 某真核细胞中，基因A的启动子区域在激素处理后由致密染色质转变为松散构象。实验测得：处理前该区域对DNase I的相对消化敏感度为0.2，处理后敏感度升高为1.6；同时检测到处理后组蛋白H3乙酰化水平是处理前的4倍。已知染色质开放程度与基因转录水平正相关，且处理后基因A的mRNA产量为120拷贝/分钟。请计算：(1) 处理后DNase I敏感度是处理前的多少倍；(2) 按转录水平与敏感度成正比估算，处理前基因A的mRNA产量（拷贝/分钟）。

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22. 某真核生物中，基因S在两种条件下活性不同。条件甲下，S基因上游调控区核小体定位疏松、组蛋白H3尾部多位点乙酰化，染色质对DNase I高度敏感；条件乙下，该区域缠绕紧密并掺入H1组蛋白，DNase I几乎不能消化。据此填空：S基因在条件甲下处于____（填"转录激活"或"转录沉默"）状态；若用一定剂量DNase I分别短暂消化两种条件的染色质后立即检测S基因DNA的降解程度，降解更多的应是____条件；这种通过染色质开放程度变化调控基因表达的方式属于____（填"表观遗传"或"DNA序列改变"）层面的调控。

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23. 真核基因的增强子通常可与多种转录因子协同作用。下列关于转录因子与增强子作用机制的叙述，正确的是（　） A. 增强子必须位于启动子下游才能发挥促进转录的作用 B. 转录因子与增强子结合后，可通过介导染色质结构改变和招募转录机器来增强转录 C. 增强子的作用具有严格的方向性，反向排列后即失去功能 D. 转录因子只能通过直接接触RNA聚合酶来增强转录，不能借助中介蛋白

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24. 某真核mRNA的3' UTR有一个m6A位点。YTHDF1结合m6A后招募eIF4G，促进翻译起始；YTHDF2结合m6A后促进该mRNA降解。若突变使该位点不能形成m6A，但5'帽和poly(A)尾正常，则该mRNA最可能的综合变化是： A. 翻译效率升高，稳定性降低 B. 翻译效率降低，稳定性升高 C. 翻译效率降低，稳定性降低 D. 翻译效率升高，稳定性升高

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25. 真核细胞中，mRNA的5′帽与poly(A)尾可通过闭环互作增强翻译。实验发现某突变细胞中，5′帽结合正常、poly(A)结合正常，但帽依赖性翻译起始明显下降，且poly(A)尾长度改变对翻译效率的影响消失。最可能缺失的桥接蛋白是___。

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26. 真核细胞中，某基因处于转录活跃状态时，其所在染色质通常呈现____（填「松散」或「致密」）构象，对DNase I敏感；这种开放结构常伴随组蛋白N末端尾部赖氨酸残基的____（填一种共价修饰）增多，该修饰削弱组蛋白与DNA间的静电吸引，从而降低核小体对转录的阻碍。

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27. 某真核基因W启动子区CpG岛共有400个CpG位点，其表达量与CpG岛未甲基化位点所占比例成正比（比例系数为k）。正常细胞中该岛有300个位点未甲基化，基因W正常表达；而在某转化细胞中，该岛被甲基化的位点达200个，基因W表达受抑。（1）分别求正常细胞与转化细胞中未甲基化位点的比例；（2）求转化细胞中基因W的表达量与正常细胞中表达量之比（用k表示并化简）。

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