(2025年)基因表達調(diào)控分析試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪項不屬于真核生物基因表達轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控的順式作用元件？A.啟動子核心序列（TATA框）B.增強子（enhancer）C.轉(zhuǎn)錄因子SP1D.沉默子（silencer）2.原核生物lac操縱子在葡萄糖和乳糖同時存在時的表達狀態(tài)主要由哪種機制決定？A.阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合抑制轉(zhuǎn)錄B.cAMP-CAP復(fù)合物與啟動子結(jié)合激活轉(zhuǎn)錄C.葡萄糖通過降低cAMP水平削弱CAP的激活作用D.乳糖直接誘導(dǎo)RNA聚合酶與啟動子結(jié)合3.組蛋白H3K4三甲基化（H3K4me3）通常與下列哪種基因表達狀態(tài)相關(guān)？A.基因沉默B.轉(zhuǎn)錄起始活躍C.染色質(zhì)高度凝聚D.DNA甲基化增強4.關(guān)于microRNA（miRNA）的作用機制，正確的描述是？A.與靶mRNA的5'非翻譯區(qū)（5'UTR）完全互補結(jié)合B.通過Dicer酶切割形成成熟的單鏈miRNAC.主要通過促進靶mRNA的翻譯發(fā)揮調(diào)控作用D.僅在真核生物細胞質(zhì)中發(fā)揮功能5.下列哪項屬于表觀遺傳調(diào)控的典型特征？A.DNA序列發(fā)生點突變B.組蛋白修飾可隨細胞分裂傳遞C.轉(zhuǎn)錄因子與啟動子的特異性結(jié)合D.mRNA的選擇性剪接改變編碼產(chǎn)物6.原核生物轉(zhuǎn)錄起始階段，σ因子的主要功能是？A.識別啟動子的-10區(qū)和-35區(qū)序列B.催化RNA鏈的延伸反應(yīng)C.終止轉(zhuǎn)錄過程D.參與mRNA的剪接修飾7.真核生物基因啟動子區(qū)域的CpG島發(fā)生甲基化后，通常會導(dǎo)致？A.轉(zhuǎn)錄因子與啟動子結(jié)合能力增強B.DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）活性降低C.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，基因表達上調(diào)D.轉(zhuǎn)錄抑制，基因表達下調(diào)8.長鏈非編碼RNA（lncRNA）Xist在X染色體失活中的主要作用是？A.招募組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HAT）促進基因表達B.覆蓋并沉默一條X染色體的大部分基因C.增強X染色體與核膜的結(jié)合D.激活X染色體上的看家基因轉(zhuǎn)錄9.以下哪種實驗技術(shù)可用于檢測轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合的具體位點？A.實時熒光定量PCR（qPCR）B.染色質(zhì)免疫共沉淀-測序（ChIP-seq）C.熒光原位雜交（FISH）D.基因芯片（microarray）10.細菌的嚴謹反應(yīng)（stringentresponse）中，ppGpp（鳥苷四磷酸）的主要作用是？A.激活rRNA和tRNA基因的轉(zhuǎn)錄B.抑制大多數(shù)mRNA的翻譯起始C.促進應(yīng)急蛋白基因的轉(zhuǎn)錄D.增強DNA復(fù)制的保真性二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述原核生物操縱子（operon）的結(jié)構(gòu)特征及其調(diào)控意義。2.舉例說明組蛋白修飾（如乙?；⒓谆┤绾瓮ㄟ^改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控基因表達。3.比較DNA甲基化與組蛋白甲基化在基因表達調(diào)控中的異同點。4.簡述RNA干擾（RNAi）的分子機制及其在基因表達調(diào)控研究中的應(yīng)用。5.解釋“順式作用元件”與“反式作用因子”的概念，并各舉兩例說明其功能。三、論述題（每題20分，共40分）1.從轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯調(diào)控三個層次，論述真核生物基因表達的多級調(diào)控機制，并結(jié)合具體實例說明各層次調(diào)控的生物學(xué)意義。2.近年來表觀遺傳調(diào)控在疾病治療中的應(yīng)用成為研究熱點。請結(jié)合DNA甲基化、組蛋白修飾或非編碼RNA的相關(guān)機制，論述表觀遺傳藥物（如去甲基化藥物、組蛋白去乙?；敢种苿┑淖饔迷砑捌湓诎┌Y治療中的潛在優(yōu)勢與挑戰(zhàn)。參考答案一、單項選擇題1.C（轉(zhuǎn)錄因子SP1屬于反式作用因子）2.C（葡萄糖降低cAMP水平，使CAP無法有效激活lac操縱子）3.B（H3K4me3是轉(zhuǎn)錄起始的激活標(biāo)記）4.B（miRNA由Dicer切割pre-miRNA形成單鏈）5.B（表觀遺傳修飾可通過細胞分裂傳遞且不改變DNA序列）6.A（σ因子識別啟動子核心序列）7.D（CpG島甲基化通常抑制轉(zhuǎn)錄）8.B（Xist覆蓋并沉默一條X染色體）9.B（ChIP-seq用于檢測蛋白-DNA結(jié)合位點）10.C（ppGpp抑制rRNA轉(zhuǎn)錄，激活應(yīng)急基因）二、簡答題1.原核生物操縱子的結(jié)構(gòu)特征：由啟動子（promoter）、操縱基因（operator）和多個結(jié)構(gòu)基因（structuralgenes）串聯(lián)組成，轉(zhuǎn)錄后提供多順反子mRNA。調(diào)控意義：通過單一調(diào)控區(qū)域（如阻遏蛋白結(jié)合操縱基因）實現(xiàn)多個功能相關(guān)基因的協(xié)同表達，適應(yīng)環(huán)境變化（如lac操縱子調(diào)控乳糖代謝相關(guān)基因）。2.組蛋白修飾示例：①組蛋白乙酰化（如H3K9ac）：乙?；泻徒M蛋白正電荷，削弱組蛋白與DNA的結(jié)合，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，促進轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，激活基因表達（如p53基因啟動子區(qū)組蛋白乙?；?。②組蛋白H3K27三甲基化（H3K27me3）：招募多梳蛋白復(fù)合體（PRC），維持染色質(zhì)緊縮狀態(tài)，抑制基因表達（如胚胎干細胞中多能性基因的沉默）。3.相同點：均為表觀遺傳修飾，不改變DNA序列；可影響染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達；部分修飾（如H3K4me3與低甲基化）存在協(xié)同作用。不同點：DNA甲基化主要發(fā)生在CpG島，由DNMT催化，通常抑制轉(zhuǎn)錄；組蛋白甲基化發(fā)生在組蛋白尾部（如H3K4、H3K27），由組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（HMT）催化，作用依賴于甲基化位點（H3K4me3激活，H3K27me3抑制）。4.RNAi機制：長雙鏈RNA（dsRNA）被Dicer酶切割為21-23nt的siRNA，與RISC復(fù)合體結(jié)合形成活性復(fù)合物，siRNA反義鏈引導(dǎo)RISC識別并切割互補的靶mRNA，導(dǎo)致其降解。應(yīng)用：基因功能研究（沉默特定基因觀察表型）、疾病治療（如針對病毒基因或致癌基因的RNAi藥物）。5.順式作用元件：位于基因旁側(cè)或內(nèi)部，影響自身基因表達的DNA序列。例如：①啟動子（TATA框）：結(jié)合RNA聚合酶和基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄因子，啟動轉(zhuǎn)錄；②增強子：通過DNA環(huán)化招募激活因子，遠距離增強轉(zhuǎn)錄。反式作用因子：能結(jié)合順式元件的蛋白質(zhì)或RNA。例如：①轉(zhuǎn)錄因子SP1：結(jié)合GC盒（順式元件）激活基因轉(zhuǎn)錄；②miRNA：結(jié)合靶mRNA的3'UTR（順式元件）抑制翻譯。三、論述題1.真核生物基因表達的多級調(diào)控：（1）轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控：核心機制是轉(zhuǎn)錄因子與順式元件的相互作用。例如，p53作為轉(zhuǎn)錄因子，在DNA損傷時被激活，結(jié)合靶基因（如p21）的啟動子區(qū)，招募HAT促進組蛋白乙?；_放染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，激活p21轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致細胞周期停滯。（2）轉(zhuǎn)錄后加工調(diào)控：包括mRNA剪接、加帽、加尾等。例如，免疫球蛋白重鏈基因通過選擇性剪接提供膜結(jié)合型（μs）和分泌型（μm）抗體，適應(yīng)B細胞不同功能階段的需求。（3）翻譯調(diào)控：通過mRNA的5'UTR結(jié)構(gòu)（如內(nèi)部核糖體進入位點IRES）或3'UTR結(jié)合蛋白/miRNA調(diào)控。例如，鐵離子濃度升高時，鐵調(diào)節(jié)蛋白（IRP）與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體（TfR）mRNA的3'UTR鐵反應(yīng)元件（IRE）解離，TfRmRNA降解減少，翻譯增強以促進鐵吸收；同時，鐵蛋白mRNA的5'UTRIRE與IRP解離，核糖體結(jié)合啟動翻譯，儲存多余鐵離子。生物學(xué)意義：多級調(diào)控確保基因表達的時空特異性和精確性。例如，胚胎發(fā)育中Hox基因的轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控（染色質(zhì)重塑）決定體節(jié)分化，其mRNA的選擇性剪接（轉(zhuǎn)錄后）提供不同異構(gòu)體，翻譯水平的miRNA調(diào)控（如果蠅bantammiRNA抑制凋亡相關(guān)基因）則精細控制細胞數(shù)量，共同保障發(fā)育程序的正確執(zhí)行。2.表觀遺傳藥物的作用原理與癌癥治療：（1）DNA去甲基化藥物（如5-氮雜胞苷）：通過不可逆結(jié)合DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT），抑制其活性，導(dǎo)致腫瘤抑制基因（如p16、MLH1）啟動子區(qū)CpG島去甲基化，恢復(fù)基因表達，抑制腫瘤細胞增殖。例如，5-氮雜胞苷已用于治療骨髓增生異常綜合征（MDS），通過激活沉默的抑癌基因誘導(dǎo)細胞分化。（2）組蛋白去乙?；敢种苿℉DACi，如伏立諾他）：抑制HDAC活性，增加組蛋白乙?；?，開放染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，激活抑癌基因（如p21）或促凋亡基因（如BAX）的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡或周期停滯。伏立諾他已被批準(zhǔn)用于皮膚T細胞淋巴瘤（CTCL）的治療。（3）非編碼RNA調(diào)控藥物：如針對致癌miRNA（如miR-21）的反義寡核苷酸（antagomir），通過結(jié)合miR-21抑制其與靶mRNA（如PTEN）的結(jié)合，恢復(fù)PTEN表達，抑制PI3K/Akt致癌通路。潛在優(yōu)勢：①可逆性：表觀遺傳修飾可通過藥物干預(yù)逆轉(zhuǎn)，避免基因編輯的不可逆風(fēng)險；②靶向性：針對特定修飾酶（如DNMT、HDAC）或非編碼RNA，減少對正常細胞的影響；③聯(lián)合治療：與化療/免疫治療協(xié)同（如HDACi增強PD-L1表達，提高免疫檢查點抑制劑療效）。挑戰(zhàn)：①脫靶效應(yīng)：表觀修飾酶（如HDAC有18種亞型）的非特異性抑制可能影響正常細胞基因表達；②耐藥性：腫瘤