2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——細(xì)胞核內(nèi)基因調(diào)控機(jī)制研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將唯一正確選項(xiàng)的字母填入括號內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于原核生物RNA聚合酶核心酶的亞基？A.αB.βC.ωD.σ2.在真核生物中，識別啟動子上的核心序列并結(jié)合RNA聚合酶II的是：A.TATA結(jié)合蛋白（TBP）B.RNA聚合酶α亞基C.RNA聚合酶β亞基D.解旋酶3.以下哪種組蛋白修飾通常與染色質(zhì)活躍轉(zhuǎn)錄區(qū)域相關(guān)？A.組蛋白H3第4位賴氨酸的甲基化（H3K4me3）B.組蛋白H3第9位賴氨酸的甲基化（H3K9me3）C.組蛋白H3第14位賴氨酸的乙酰化（H3K14ac）D.組蛋白H3第27位賴氨酸的脫乙?；℉3K27ac）4.miRNA分子主要通過以下哪種方式抑制基因表達(dá)？A.與mRNA結(jié)合，促進(jìn)其翻譯B.引導(dǎo)RISC切割mRNAC.與核糖體結(jié)合，阻止翻譯起始D.促進(jìn)mRNA的轉(zhuǎn)錄后加帽5.下列哪種現(xiàn)象最能體現(xiàn)基因轉(zhuǎn)錄的階層性調(diào)控？A.啟動子序列的多樣性B.轉(zhuǎn)錄因子種類的繁多C.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)錄速率的調(diào)控D.mRNA的半衰期差異6.CRISPR-Cas9系統(tǒng)在基因調(diào)控研究中的應(yīng)用，主要依賴于其：A.RNA干擾機(jī)制B.對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的修飾能力C.可靶向特定DNA序列進(jìn)行切割的能力D.調(diào)控RNA加工的能力7.真核生物中，RNA聚合酶I主要負(fù)責(zé)合成：A.mRNAB.tRNA和5SrRNAC.rRNA（核糖體RNA）D.snRNA（小核RNA）8.增強(qiáng)子是位于真核基因何處，能夠增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列？A.操縱子區(qū)域B.啟動子內(nèi)部C.基因編碼區(qū)內(nèi)D.基因編碼區(qū)上游或下游9.以下哪項(xiàng)描述是正確的？A.組蛋白乙?；偸且种苹蜣D(zhuǎn)錄B.DNA甲基化主要發(fā)生在編碼鏈C.siRNA是由細(xì)胞自身轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的雙鏈RNAD.染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)對基因轉(zhuǎn)錄沒有影響10.將一個基因的啟動子替換為另一個基因的啟動子，主要會改變該基因的：A.編碼的氨基酸序列B.mRNA的穩(wěn)定性C.轉(zhuǎn)錄速率和時空特異性D.蛋白的翻譯后修飾二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填入橫線處）1.真核生物RNA聚合酶II需要多種______因子才能識別啟動子并起始轉(zhuǎn)錄。2.組蛋白修飾可以通過影響______的親和力來調(diào)節(jié)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)。3.RNA干擾（RNAi）的核心分子是______，它是一種雙鏈RNA。4.在真核生物中，轉(zhuǎn)錄起始后，RNA聚合酶首先進(jìn)入______階段，隨后進(jìn)行延伸。5.染色質(zhì)重塑復(fù)合物（如SWI/SNF）通過破壞______來促進(jìn)某些基因的轉(zhuǎn)錄。6.位于基因3'端，能夠增強(qiáng)RNA聚合酶與啟動子結(jié)合效率的序列稱為______。7.DNA甲基化主要發(fā)生在胞嘧啶的______位上，通常與基因沉默相關(guān)。8.轉(zhuǎn)錄因子通常包含______結(jié)構(gòu)域，用于識別DNA序列。9.細(xì)胞核內(nèi)，RNA加工過程，如加帽和加尾，主要發(fā)生在mRNA前體的______。10.除了染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和表觀遺傳修飾，______（請?zhí)顚懸环N非編碼RNA）也參與基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。三、簡答題（每題5分，共20分。請簡要回答下列問題）1.簡述轉(zhuǎn)錄因子如何識別并結(jié)合DNA上的順式作用元件。2.比較真核生物中組蛋白乙?；虳NA甲基化在基因表達(dá)調(diào)控中的主要作用方式的異同。3.簡述RNA干擾（RNAi）通路中，siRNA如何被加工并發(fā)揮其沉默基因表達(dá)的功能。4.簡述染色質(zhì)結(jié)構(gòu)如何影響基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。四、論述題（每題10分，共30分。請結(jié)合所學(xué)知識，深入闡述下列問題）1.詳細(xì)闡述真核生物中，一個基因從被轉(zhuǎn)錄成mRNA，到最終被翻譯成蛋白質(zhì)的過程中，可能受到哪些層面的調(diào)控？2.論述表觀遺傳學(xué)機(jī)制在細(xì)胞分化、發(fā)育以及疾病發(fā)生（如癌癥）中的作用和意義。3.選擇一個具體的基因調(diào)控實(shí)例（例如，免疫細(xì)胞中某個關(guān)鍵基因的誘導(dǎo)表達(dá)），描述其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的主要組成元件、相互作用機(jī)制以及可能的生理意義。試卷答案一、選擇題1.C2.A3.A4.B5.C6.C7.C8.D9.C10.C二、填空題1.一般2.染色質(zhì)3.小干擾RNA（siRNA）4.延伸5.核小體6.增強(qiáng)子（或UpstreamEnhancer）7.第五（或2'）8.DNA結(jié)合（或鋅指/螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋/亮氨酸拉鏈等具體結(jié)構(gòu)域名稱也可）9.核質(zhì)（或Cotranscriptionally）10.microRNA（miRNA）三、簡答題1.解析思路：轉(zhuǎn)錄因子通常含有DNA結(jié)合域（如鋅指、螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋、亮氨酸拉鏈等），該結(jié)構(gòu)域能特異性識別并結(jié)合DNA雙螺旋上特定的核苷酸序列（順式作用元件）。識別通常基于氨基酸殘基與DNA堿基的相互作用，包括氫鍵、范德華力和離子鍵等。轉(zhuǎn)錄輔助因子（coactivator或corepressor）可以與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，增強(qiáng)或抑制其與DNA的結(jié)合能力，進(jìn)而影響RNA聚合酶的招募和轉(zhuǎn)錄起始。2.解析思路：異同點(diǎn)在于它們修飾的分子、化學(xué)性質(zhì)及對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。相同點(diǎn)：兩者都屬于表觀遺傳修飾，能在不改變DNA序列的情況下，可遺傳地改變基因表達(dá)狀態(tài)。不同點(diǎn)：①修飾位點(diǎn)不同，組蛋白乙?；饕l(fā)生在組蛋白氨基酸側(cè)鏈（如H3K9,K14,K18,K23,K27,K36,K38,K42），而DNA甲基化主要發(fā)生在DNA堿基胞嘧啶的5'碳位（CpG位點(diǎn)）。②化學(xué)性質(zhì)及功能不同，組蛋白乙?；ǔＭㄟ^乙?；福℉AT）添加乙酰基，移除的是帶正電荷的乙酰基，削弱了組蛋白與帶負(fù)電荷的DNA之間的相互作用，傾向于使染色質(zhì)結(jié)構(gòu)放松，激活基因轉(zhuǎn)錄；DNA甲基化主要是通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）添加甲基基團(tuán)，甲基化的胞嘧啶通常結(jié)合力更強(qiáng)或與某些蛋白質(zhì)（如MeCP2）結(jié)合，傾向于使染色質(zhì)結(jié)構(gòu)收緊，沉默基因轉(zhuǎn)錄。③影響范圍不同，組蛋白修飾通常發(fā)生在染色質(zhì)區(qū)域，影響鄰近基因的表達(dá)；DNA甲基化主要發(fā)生在啟動子區(qū)域，對基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控更為直接。3.解析思路：首先，長鏈雙鏈RNA（lncRNA或dsRNA）在細(xì)胞質(zhì)中被Dicer酶切割成siRNA（約21-23nt）。siRNA隨后被導(dǎo)入細(xì)胞核內(nèi)，與RISC（RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物）中的特定蛋白（如Argonaute）結(jié)合，其中一條鏈（guidestrand）作為引導(dǎo)鏈，另一條鏈（passengerstrand）通常被降解。結(jié)合了siRNA的RISC復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核，guidestrand通過堿基互補(bǔ)配對識別并結(jié)合到目標(biāo)mRNA上。識別一旦發(fā)生，RISC中的切割酶（如人類中的xeo1或angiogenin）切割靶標(biāo)mRNA，導(dǎo)致其降解，從而抑制了目標(biāo)基因的翻譯。4.解析思路：染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是基因表達(dá)的基礎(chǔ)平臺，其組織狀態(tài)深刻影響基因的可及性。①染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)：染色質(zhì)以核小體（由DNA和組蛋白八聚體組成）為基本單位，進(jìn)一步形成染色質(zhì)纖維、螺線管、染色單體和染色體。緊密包裝的染色質(zhì)（如異染色質(zhì)）通常處于基因沉默狀態(tài)，而松散包裝的染色質(zhì)（如常染色質(zhì)）則允許基因轉(zhuǎn)錄。②組蛋白修飾：如前所述，組蛋白的乙酰化、甲基化等修飾可以招募染色質(zhì)重塑復(fù)合物（如SWI/SNF）或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，改變核小體間的連接，從而調(diào)節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的緊密度，進(jìn)而影響RNA聚合酶及轉(zhuǎn)錄輔助因子對基因調(diào)控元件（如啟動子）的訪問。③DNA修飾：DNA甲基化，尤其是在啟動子區(qū)域的CpG島甲基化，常與染色質(zhì)凝縮和基因沉默相關(guān)聯(lián)。例如，甲基化的CpG位點(diǎn)可能招募甲基化結(jié)合蛋白（MBDs），進(jìn)而招募HDACs或H3K9me2/3的寫入酶，導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變緊，轉(zhuǎn)錄受阻。因此，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化和表觀遺傳修飾共同構(gòu)成了基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的重要物理屏障和信號層。四、論述題1.解析思路：一個真核基因的表達(dá)是一個多步驟、多層次的復(fù)雜過程，受到嚴(yán)格調(diào)控。*轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控（最基礎(chǔ)層面）：*順式作用元件與反式作用因子：啟動子（核心序列TATA盒等，決定基本轉(zhuǎn)錄活性）、增強(qiáng)子（遠(yuǎn)離基因，可位于上游、下游或內(nèi)含子，通過轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)遠(yuǎn)距離作用，增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄效率）、沉默子（抑制基因轉(zhuǎn)錄）。這些元件被特定的轉(zhuǎn)錄因子（反式作用因子，包含DNA結(jié)合域和調(diào)控域）識別結(jié)合。*轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的組裝：轉(zhuǎn)錄因子首先結(jié)合到啟動子上，隨后RNA聚合酶II等核心酶加入，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，完成轉(zhuǎn)錄起始。*染色質(zhì)結(jié)構(gòu)：核小體結(jié)構(gòu)、組蛋白修飾（乙?；?、甲基化等）、DNA甲基化等表觀遺傳標(biāo)記決定了染色質(zhì)開放程度，直接影響轉(zhuǎn)錄機(jī)器對基因的訪問。染色質(zhì)重塑復(fù)合物（如SWI/SNF）可以改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)。*轉(zhuǎn)錄后調(diào)控（mRNA生命歷程層面）：*RNA加工：mRNA前體（pre-mRNA）經(jīng)歷剪接（去除內(nèi)含子，連接外顯子）、加帽（5'端添加7-甲基鳥苷帽）、加尾（3'端添加多聚A尾）等加工步驟，形成成熟的mRNA。剪接因子的選擇性和加工效率可調(diào)控特定mRNA的產(chǎn)量。*mRNA穩(wěn)定性與降解：AU富集區(qū)（AUG下游的UUAU序列）等調(diào)控元件影響mRNA的半衰期。核酸酶（如XRN1）介導(dǎo)的降解是控制mRNA水平的重要途徑。*mRNA運(yùn)輸：成熟的mRNA需要被運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中進(jìn)行翻譯。運(yùn)輸過程受多種RNA結(jié)合蛋白（RBPs）調(diào)控。*翻譯水平調(diào)控（細(xì)胞質(zhì)層面）：*翻譯起始：小核RNA（snRNA）參與剪接體組裝，某些miRNA可抑制翻譯起始。mRNA的帽子結(jié)構(gòu)和序列（Kozak序列）影響核糖體的識別和結(jié)合。*翻譯延伸與終止：翻譯過程中的各種調(diào)控因子（如eIFs）和RNA結(jié)合蛋白可影響延伸速率。終止密碼子周圍的序列（如3'UTR）也可影響終止效率。*翻譯后調(diào)控（細(xì)胞質(zhì)及細(xì)胞內(nèi)層面）：*蛋白質(zhì)穩(wěn)定性：蛋白質(zhì)的半衰期受泛素-蛋白酶體系統(tǒng)調(diào)控。*蛋白質(zhì)定位：蛋白質(zhì)通過特定的信號序列被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體等亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。*蛋白質(zhì)修飾：翻譯后修飾（如磷酸化、乙酰化、糖基化、泛素化等）改變蛋白質(zhì)的活性、穩(wěn)定性、相互作用或定位。*表觀遺傳調(diào)控：整個過程受表觀遺傳機(jī)制（DNA甲基化、組蛋白修飾）的廣泛影響，特別是在基因的轉(zhuǎn)錄啟動和維持沉默方面，確保細(xì)胞特異性和細(xì)胞記憶。2.解析思路：表觀遺傳學(xué)機(jī)制通過不改變DNA序列，而改變基因的表達(dá)狀態(tài)，在生命活動中發(fā)揮關(guān)鍵作用。*細(xì)胞分化與發(fā)育：在多細(xì)胞生物的發(fā)育過程中，不同細(xì)胞類型需要表達(dá)不同的基因集以執(zhí)行特定功能。表觀遺傳修飾（特別是DNA甲基化和組蛋白修飾）在建立和維持細(xì)胞類型特異性基因表達(dá)模式中至關(guān)重要。例如，在早期胚胎發(fā)育中，印記基因（imprintedgenes）的表達(dá)受到父源或母源DNA甲基化的嚴(yán)格調(diào)控，確保子代正常發(fā)育。神經(jīng)元分化過程中，特定神經(jīng)元相關(guān)基因的激活與組蛋白乙酰化和H3K4me3標(biāo)記的建立相關(guān)，而其他基因則通過組蛋白甲基化（如H3K9me3）和DNA甲基化被沉默。表觀遺傳重編程也發(fā)生在受精卵形成和細(xì)胞譜系重定向過程中（如iPS細(xì)胞的生成）。*疾病發(fā)生（如癌癥）：表觀遺傳失調(diào)與多種疾病相關(guān)，尤其是癌癥。在癌癥中，通常存在兩種主要的表觀遺傳紊亂：*抑癌基因沉默：抑癌基因的啟動子區(qū)域可能發(fā)生DNA高甲基化，或組蛋白修飾模式（如H3K9me3,H3K27me3）轉(zhuǎn)變?yōu)槌聊停瑢?dǎo)致基因沉默，使細(xì)胞失去生長控制。*癌基因激活/基因組不穩(wěn)定：某些癌基因可能通過去甲基化或獲得激活性組蛋白修飾（如H3K4me3,H3K27ac）而被異常激活。DNA甲基化模式的丟失（hypomethylation）可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定性增加和重復(fù)序列擴(kuò)增。表觀遺傳藥物（如5-azacytidine,decitabine用于DNA去甲基化；HDAC抑制劑用于組蛋白去乙?；┮驯挥糜诎┌Y治療，顯示出一定的療效。*意義：表觀遺傳學(xué)提供了理解細(xì)胞命運(yùn)決定、基因程序調(diào)控以及在疾病（特別是癌癥）中基因表達(dá)異常的分子機(jī)制的關(guān)鍵視角。它也為疾病治療提供了新的策略，即通過重新設(shè)置基因表達(dá)模式來糾正表觀遺傳缺陷。3.解析思路：以免疫細(xì)胞中關(guān)鍵基因（例如，假設(shè)為某關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子T細(xì)胞的特異性表達(dá)基因Z）的誘導(dǎo)表達(dá)為例：*組成元件：*啟動子區(qū)域：包含核心啟動子序列（如TATA盒），以及關(guān)鍵的增強(qiáng)子和/或沉默子。啟動子本身可能具有基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄活性。增強(qiáng)子位于基因上游或下游，是誘導(dǎo)表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)控元件。沉默子（如果存在）則可能阻止基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄或在特定條件下被激活來抑制表達(dá)。*轉(zhuǎn)錄因子：包括通用轉(zhuǎn)錄因子（TFIID等，負(fù)責(zé)啟動子識別和組裝轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物）和特異轉(zhuǎn)錄因子。特異轉(zhuǎn)錄因子（如假設(shè)的NF-κB、AP-1、STAT家族成員）能夠識別并結(jié)合到啟動子或增強(qiáng)子區(qū)域的特定DNA序列，響應(yīng)外部信號。*輔因子/共激活/共抑制因子：轉(zhuǎn)錄因子需要與輔因子結(jié)合才能發(fā)揮功能。共激活因子（如p300/CBP）通常增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性，共抑制因子（如HDACs、CoREST）則抑制轉(zhuǎn)錄。*表觀遺傳修飾酶：如DNMTs（DNA甲基轉(zhuǎn)移酶）、HATs（組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶）、HDACs（組蛋白脫乙?；福MTs（組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶）等，它們可以施加表觀遺傳標(biāo)記。*染色質(zhì)重塑復(fù)合物：如SWI/SNF、ISWI等，能夠改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，暴露或掩蓋調(diào)控元件。*相互作用機(jī)制（以T細(xì)胞受體激活為例）：1.信號刺激：外源抗原（如MHC呈遞