2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——生物分子對基因表達(dá)的調(diào)控考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種分子通常通過識別并結(jié)合DNA上的特定位點(diǎn)來直接調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄？A.小核RNA(snRNA)B.核糖體RNA(rRNA)C.轉(zhuǎn)錄因子D.信使RNA(mRNA)2.DNA甲基化通常發(fā)生在DNA的哪個堿基上？A.腺嘌呤(A)B.胸腺嘧啶(T)C.鳥嘌呤(G)D.胞嘧啶(C)3.能夠通過催化組蛋白去乙酰化來抑制基因轉(zhuǎn)錄的酶是？A.組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)B.組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(HMT)C.組蛋白去乙?；?HDAC)D.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMT)4.SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合物主要通過什么方式發(fā)揮作用？A.引起DNA甲基化B.催化組蛋白乙?；疌.利用ATP水解改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)D.結(jié)合并降解特定mRNA5.microRNA(miRNA)的主要作用機(jī)制是？A.激活靶基因轉(zhuǎn)錄B.引起轉(zhuǎn)錄后基因沉默（通過降解或抑制翻譯）C.催化DNA復(fù)制D.作為轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)6.下列哪項過程屬于表觀遺傳調(diào)控？A.DNA序列的插入或缺失B.DNA序列的重排C.組蛋白的乙酰化修飾D.RNA聚合酶基因的突變7.一個增強(qiáng)子序列通常具有什么特征？A.位于編碼鏈上，距離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)較遠(yuǎn)B.位于編碼鏈上，距離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)較近C.位于反編碼鏈上，距離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)較遠(yuǎn)D.位于反編碼鏈上，距離轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)較近8.RNA聚合酶II(RNAPolII)主要負(fù)責(zé)合成哪種RNA？A.tRNAB.rRNAC.mRNAD.siRNA9.下列哪種情況會導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄沉默？A.染色質(zhì)處于開放狀態(tài)，組蛋白高度乙酰化B.特異性轉(zhuǎn)錄因子與增強(qiáng)子結(jié)合C.DNA序列發(fā)生插入突變D.染色質(zhì)處于緊密狀態(tài)，組蛋白甲基化（如H3K9me3）10.化學(xué)生物學(xué)研究基因表達(dá)調(diào)控的一個潛在應(yīng)用是尋找能夠特異性抑制某種轉(zhuǎn)錄因子的小分子化合物，這種化合物可能成為？A.mRNA類似物B.siRNA類似物C.表觀遺傳藥物D.蛋白質(zhì)抑制劑二、填空題（每空1分，共15分）1.轉(zhuǎn)錄因子通常包含兩個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域：______和______。2.組蛋白的N端尾部是發(fā)生多種______修飾的位點(diǎn)，這些修飾在基因表達(dá)調(diào)控中起著重要作用。3.DNA甲基化通常在胞嘧啶（C）的______位點(diǎn)發(fā)生，形成的產(chǎn)物是5-甲基胞嘧啶（5mC）。4.RNA干擾（RNAi）的核心機(jī)制是______，它導(dǎo)致靶標(biāo)mRNA的降解或翻譯抑制。5.染色質(zhì)重塑復(fù)合物需要消耗能量，通常來自______的水解。6.位于基因啟動子附近，能夠增強(qiáng)啟動子活性的順式作用元件稱為______。7.HDAC抑制劑通過解除組蛋白的乙?；种?，從而______基因轉(zhuǎn)錄。8.lncRNA（長鏈非編碼RNA）可以通過多種方式調(diào)控基因表達(dá)，例如______靶基因的轉(zhuǎn)錄或干擾染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。9.轉(zhuǎn)錄激活域（AD）通常能夠招募______或______復(fù)合物，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始。10.表觀遺傳學(xué)研究的核心是______水平上的可遺傳變化，而不涉及DNA序列的改變。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.順式作用元件(Cis-actingelement)2.RNA聚合酶(RNApolymerase)3.表觀遺傳調(diào)控(Epigeneticregulation)4.RNA干擾(RNAinterference)四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述轉(zhuǎn)錄因子識別并結(jié)合DNA的基本原理。2.比較DNA甲基化和組蛋白乙酰化在調(diào)控基因表達(dá)方面的主要異同。3.解釋什么是染色質(zhì)重塑，并簡述其生物學(xué)意義。4.簡述miRNA如何調(diào)控基因表達(dá)。五、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述染色質(zhì)結(jié)構(gòu)如何影響基因表達(dá)，并說明表觀遺傳修飾在其中扮演的角色。2.以一個具體的基因為例（例如，細(xì)胞應(yīng)激響應(yīng)基因），描述可能存在的多層次基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制，并說明這些機(jī)制如何整合以產(chǎn)生特定的細(xì)胞應(yīng)答。3.探討非編碼RNA（如miRNA、lncRNA）在構(gòu)建復(fù)雜基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的作用及其重要性。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.C5.B6.C7.A8.C9.D10.C二、填空題1.DNA結(jié)合域(DNA-bindingdomain),轉(zhuǎn)錄激活域(Transcriptionalactivationdomain)2.化學(xué)修飾(Chemicalmodifications)3.背鏈(Backbone)4.小干擾RNA(siRNA)/RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RISC)(任一即可)5.ATP(或其他核苷三磷酸，如GTP)6.增強(qiáng)子(Enhancer)7.激活(Activate)8.招募轉(zhuǎn)錄抑制因子/組織染色質(zhì)結(jié)構(gòu)(任一即可)9.RNA聚合酶II(RNAPolII)/RNA聚合酶復(fù)合物(RNApolymerasecomplex)10.表觀遺傳學(xué)(Epigenetics)/基因表達(dá)(Geneexpression)三、名詞解釋1.順式作用元件：指位于DNA分子上，能夠影響同一條DNA分子上基因表達(dá)活性的特定DNA序列，它們本身不編碼蛋白質(zhì)。2.RNA聚合酶：是一種酶，負(fù)責(zé)在DNA模板指導(dǎo)下合成RNA分子，在真核生物中，根據(jù)其作用場所不同可分為RNA聚合酶I、II和III，其中RNA聚合酶II主要負(fù)責(zé)合成mRNA。3.表觀遺傳調(diào)控：指在不改變DNA序列的前提下，通過化學(xué)修飾（如DNA甲基化、組蛋白修飾）等方式，調(diào)節(jié)基因表達(dá)的可遺傳變化。4.RNA干擾：是一種由小干擾RNA(siRNA)或微小RNA(miRNA)引起的轉(zhuǎn)錄后基因沉默現(xiàn)象，通過降解靶標(biāo)mRNA或抑制其翻譯來降低靶基因的表達(dá)水平。四、簡答題1.解析思路：轉(zhuǎn)錄因子識別并結(jié)合DNA的原理主要基于其DNA結(jié)合域（DBD）的結(jié)構(gòu)特異性。DBD通常包含鋅指結(jié)構(gòu)、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋（HTH）結(jié)構(gòu)等，這些結(jié)構(gòu)能夠識別并結(jié)合DNA雙螺旋上的特定序列（識別位點(diǎn)）。這種結(jié)合通常涉及DBD氨基酸殘基與DNA堿基的特定相互作用，如氫鍵、離子鍵和范德華力，形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄激活域（AD）則負(fù)責(zé)與下游的轉(zhuǎn)錄機(jī)器或輔因子相互作用，傳遞信號以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始。2.解析思路：比較DNA甲基化和組蛋白乙?；桕P(guān)注其修飾位點(diǎn)、酶體系、化學(xué)性質(zhì)及對基因表達(dá)的影響。相同點(diǎn)：兩者都屬于表觀遺傳修飾，可在細(xì)胞分裂中傳遞，不改變DNA序列，都能影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)。不同點(diǎn)：①位點(diǎn)不同，DNA甲基化主要發(fā)生在DNA胞嘧啶的C5位，組蛋白修飾發(fā)生在組蛋白的N端尾部賴氨酸或精氨酸殘基上；②酶體系不同，涉及DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(DNMTs)和去甲基化酶，涉及組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HATs)和組蛋白去乙?；?HDACs)；③化學(xué)性質(zhì)及影響不同，5mC是共價修飾且通常抑制基因表達(dá)，而組蛋白乙?；ǔＭㄟ^中和組蛋白正電荷，使染色質(zhì)放松，傾向于激活基因表達(dá)；④影響機(jī)制不同，DNA甲基化主要通過阻止轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合或招募轉(zhuǎn)錄抑制復(fù)合物，組蛋白修飾則直接影響染色質(zhì)構(gòu)象和與組蛋白結(jié)合蛋白的相互作用。3.解析思路：染色質(zhì)重塑是指通過消耗能量（通常來自ATP水解）來改變組蛋白-DNA相互作用或DNA本身結(jié)構(gòu)的動態(tài)過程，從而調(diào)節(jié)染色質(zhì)Accessibility（可及性），進(jìn)而影響基因表達(dá)。其生物學(xué)意義在于：①參與基因表達(dá)調(diào)控，使轉(zhuǎn)錄機(jī)器能夠進(jìn)入或離開染色質(zhì)區(qū)域，控制基因的開啟和關(guān)閉；②參與細(xì)胞分化、發(fā)育和表觀遺傳記憶的建立與維持；③參與DNA復(fù)制、修復(fù)和重組等關(guān)鍵核過程中。主要機(jī)制包括ATP依賴性重塑（如SWI/SNF復(fù)合物利用ATP水解滑動、置換或重塑核小體）和代謝依賴性重塑（如依賴于NAD+的染色質(zhì)去乙?；窹BRM1）。4.解析思路：miRNA調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平。首先，miRNA基因被轉(zhuǎn)錄成初級miRNA(pri-miRNA)，然后在細(xì)胞核內(nèi)被核RNA干擾酶復(fù)合物（如DICER）切割成雙鏈miRNA(pre-miRNA)。pre-miRNA被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)后，被另一種核酸酶（如Argonaute蛋白）切割成單鏈miRNA，該單鏈miRNA與Argonaute蛋白結(jié)合形成RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物(RISC)。在RISC中，miRNA的成熟鏈（guidestrand）與其靶標(biāo)mRNA分子識別位點(diǎn)（通常在3'非編碼區(qū)，有時也在編碼區(qū)或5'非編碼區(qū)）通過堿基互補(bǔ)配對。如果配對完美或高度相似，RISC會引導(dǎo)切割酶（如人類中是siRNA引導(dǎo)的酶）降解靶標(biāo)mRNA，或通過抑制mRNA的翻譯起始或延伸來降低靶基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物水平，從而實現(xiàn)負(fù)向調(diào)控。五、論述題1.解析思路：闡述染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)的關(guān)系需從染色質(zhì)的基本組成（核小體-染色質(zhì)纖維-染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)）入手。基因表達(dá)受控于染色質(zhì)的包裝緊密程度，即染色質(zhì)的可及性。緊密包裝（如異染色質(zhì)）通常抑制基因轉(zhuǎn)錄，而松散包裝（如常染色質(zhì)）有利于基因轉(zhuǎn)錄。表觀遺傳修飾是調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素。DNA甲基化，特別是5mC的添加，常與染色質(zhì)壓縮和基因沉默相關(guān)（如在異染色質(zhì)和X染色體失活中）。組蛋白修飾則更為多樣化，乙?；ㄍǔＳ蒆ATs催化，HDACs去除）傾向于放松染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)基因激活；而特定的甲基化（如H3K9me3、H3K27me3）則常與染色質(zhì)壓縮和基因沉默相關(guān)（甲基化可招募轉(zhuǎn)錄抑制因子或改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)）。此外，染色質(zhì)重塑復(fù)合物（如SWI/SNF）也能通過改變組蛋白-DNA相互作用或物理移位核小體來改變?nèi)旧|(zhì)狀態(tài)，無論組蛋白是否已修飾。因此，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)通過DNA和組蛋白的共價修飾以及重塑復(fù)合物的動態(tài)作用，與表觀遺傳調(diào)控緊密耦合，共同精細(xì)地調(diào)控基因表達(dá)的時空模式。2.解析思路：構(gòu)建多層次調(diào)控機(jī)制需考慮從上游信號到下游效應(yīng)的多個環(huán)節(jié)。以細(xì)胞應(yīng)激響應(yīng)基因（如熱休克蛋白HSP70）為例：①轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：存在一個核心啟動子，其活性受基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控。此外，存在一個或多個增強(qiáng)子，其活性受特異性應(yīng)激響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子（如HSF1）的調(diào)控。HSF1本身在靜息狀態(tài)下以單體形式存在，但在應(yīng)激條件下被磷酸化激活，形成同源或異源四聚體，高效結(jié)合增強(qiáng)子，極大地增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄。同時，組蛋白修飾也參與，應(yīng)激時可能伴隨相關(guān)組蛋白乙?；黾雍?或特定甲基化模式的改變，開放或封閉染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。②轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：新生的HSP70mRNA可能需要經(jīng)過剪接、加帽、加尾等加工。其翻譯可能受到調(diào)控，例如通過mRNA穩(wěn)定性（如特定RNA結(jié)合蛋白識別mRNA3'UTR上的序列）或翻譯起始效率（如eIF2α磷酸化抑制翻譯起始因子eIF2的活性）的調(diào)控。③翻譯后調(diào)控：合成的HSP70蛋白可能需要進(jìn)一步折疊、修飾（如磷酸化、糖基化）才能發(fā)揮完整的生物學(xué)功能（如分子伴侶活性）。多層次調(diào)控的整合：細(xì)胞接收到應(yīng)激信號（如溫度升高），信號通過信號通路傳遞，最終激活HSF1等轉(zhuǎn)錄因子，改變?nèi)旧|(zhì)狀態(tài)，激活HSP70基因轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄后和翻譯水平的調(diào)控也相應(yīng)啟動，確保在需要時快速、高效地合成足量的HSP70蛋白，幫助細(xì)胞應(yīng)對應(yīng)激損傷。不同層次的調(diào)控機(jī)制相互關(guān)聯(lián)、相互影響，形成一個復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。3.解析思路：探討非編碼RNA（ncRNA）在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的作用需強(qiáng)調(diào)其多樣性和功能復(fù)雜性。ncRNA廣泛參與基因表達(dá)調(diào)控，其作用貫穿轉(zhuǎn)錄前、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后等多個層面。①轉(zhuǎn)錄前調(diào)控：長鏈非編碼RNA(lncRNA)可以通過多種機(jī)制發(fā)揮作用：a)作為轉(zhuǎn)錄抑制子，通過與轉(zhuǎn)錄因子或染色質(zhì)重塑復(fù)合物結(jié)合，阻斷轉(zhuǎn)錄起始或延伸；b)組織染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過與組蛋白修飾或染色質(zhì)重塑復(fù)合物相互作用，改變靶基因所在區(qū)域的染色質(zhì)可及性；c)作為競爭性內(nèi)源RNA(ceRNA)，與miRNA或其他sRNA結(jié)合，解除miRNA對靶mRNA的抑制，從而間接激活基因表達(dá)。②轉(zhuǎn)錄調(diào)控：部分ncRNA（如某些反式作用RNA）可能直接與順式作用元件或轉(zhuǎn)錄機(jī)器相互作用，影響轉(zhuǎn)錄效率。③轉(zhuǎn)錄后調(diào)控：微小RN