原核生物真核生物基因表达比较

原核生物与真核生物基因表达方面的主要差异 122210101436熊雪薇 基因表达 基因表达 geneexpression 是指细胞在生命过程中 把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译 转变成具有生物活性的蛋白质分子 原核生物真核生物 原料 模板 酶 其他因子 NTP ATPUTPCTPGTP DNARNA 聚合酶RNA 聚合酶IIIIII转录因子 原核生物的基因由于没有外显子和内含子 转录产生的信使RNA不需要剪切 拼接等加工过程 而真核生物有内含子 外显子 因此转录产生的RNA需要加工修饰 转录 模板 原核生物RNA 聚合酶 真核生物RNA 聚合酶 酶 原核生物每一转录区段可视为一个转录单位 称为操纵子 operon 操纵子包括若干个结构基因及其上游 upstream 的调控序列 原核生物上游调控序列 中的启动子是RNA聚合酶结合模板DNA的部位 也是控制转录的关键部位 转录起始区 A T配对比较多 A T多是有利于解链的 10区的 一致性序列 为TATAAT 35区最大一致性序列是TTGACA 启动子 真核生物转录起始前的上游区段调控序列 不同物种 不同细胞或不同的基因 转录起始点上游可以有不同的DNA序列 但这些序列都可统称为顺式作用元件 cis actingelement 顺式作用元件包括启动子 启动子上游元件 upstreampromoterelements 等近端调控元件和增强子 enhancer 等远隔序列 起始点上游多数有共同的TATA序列 称为Hognest盒或TATA盒 TATAbox 通常认为这就是启动子的核心序列 TATA盒虽然没有原核的 10区 35区那么典型 没有原核那样的相对较高较精确的丰度 区段 除TATA盒 还有一些叫 盒 或不叫的调控序列 启动子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列 多在转录起始点约 40 100nt的位置 比较常见的是GC盒和CAAT盒 转录起始 原核生物 RNA聚合酶和DNA的特殊序列 启动子 promoter 结合后 就能启动RNA合成 RNA聚合酶全酶 2 与模板结合 形成闭合转录复合体 DNA双链局部解开 形成开放转录复合体 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应 形成转录起始复合物 真核生物 转录起始需要启动子 RNA聚合酶和转录因子的参与 少数几个反式作用因子的搭配启动特定基因的转录真核生物RNA pol不与DNA分子直接结合 而需依靠众多的转录因子 形成转录起始复合物 真核生物RNA聚合酶 DNA RNA复合物 转录延长 原核生物转录过程中有羽毛状现象 启动子清除 亚基脱落 RNA pol聚合酶核心酶变构 与模板结合松弛 沿着DNA模板前移 在核心酶作用下NTP不断聚合 RNA链不断延长 原核生物在同一DNA模板上 有多个转录同时在进行 转录尚未完成 翻译已在进行 真核生物转录延长过程与原核生物大致相似 但因有核膜相隔 没有转录与翻译同步的现象 转录终止 RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进 转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来 原核生物的转录终止分类 依赖 因子的转录终止 非依赖 因子的转录终止 因子 识别富含C的RNA链ATPase活性解螺旋酶 helicase 活性 因子 真核生物的转录终止 在超出千百个核苷酸后停顿 转录后修饰有多聚腺苷酸 polyA 尾巴结构加进去 在读码框架下游常有一组公共序列AATAAA及GTGTGT序列 这些序列称为转录终止修饰点 原核生物真核生物转录对比 翻译 mRNA是蛋白质生物合成的直接模板 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子 cistron 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位 转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质 为多顺反子 polycistron 真核mRNA只编码一种蛋白质 为单顺反子 singlecistron 许多真核生物基因转录后有一个对mRNA外显子加工的过程 使mRNA序列中出现移码 错义 无义突变 导致同一前体mRNA翻译出序列 功能不同的蛋白质 这种基因表达的调节方式称为mRNA编辑 mRNAediting 核蛋白体是蛋白质生物合成的场所 核蛋白体是细胞质和线粒体中无膜包裹的颗粒状细胞器 具蛋白质合成功能 核蛋白体包括rRNA 核糖体RNA 和蛋白质 直径为20 25nm 真核细胞的核蛋白体比原核细胞的大 蛋白质生物合成需要酶类 蛋白质因子 氨基酸的活化 氨基酸与特异的tRNA结合形成氨基酰 tRNA的过程称为氨基酸的活化 氨基酸活化形成氨基酰 tRNA 原核 真核生物 都有两种Met tRNA 原核生物起始氨基酰 tRNA fMet tRNAfMettRNAfMet与甲硫氨酸结合后 甲硫氨酸很快被甲酰化为N 甲酰甲硫氨酸 于是形成N 甲酰甲硫氨酰 tRNA fMet tRNAfMet 真核生物起始氨基酰 tRNA Met tRNAiMettRNAiMet与甲硫氨酸结合后形成Met tRNAiMet 参与肽链延长的甲硫氨酰 tRNA Met tRNAMet 肽链合成起始 原核生物 起始tRNA是fMet tRNA fMet上角标 30s小亚基首先与mRNA模板相结合再与fMet tRNA fMet上角标 结合最后与50s大亚基结合 真核生物 起始tRNA是Met tRNA Met上角标 40s小亚基首先与Met tRNA Met上角标 相结合再与模板mRNA结合最后与60s大亚基结合生成起始复合物 原核生物位于AUG上游8 13个核苷酸处的一个短片段 4 6个核苷酸 叫做SD序列 这段序列正好与tRNA30S小亚基中的16srRNA3 端一部分序列互补 因此SD序列也叫做核糖体结合序列 其中有三种IF参加起始复合物的形成 真核生物mRNA中的帽子结构和帽子结合蛋白复合物结合 至少有十种eIF参与起始复合物的形成 真核生物翻译起始 原核生物肽链合成的延长 进位 氨基酰 tRNA按照mRNA模板的指令进入并结合到核蛋白体A位2 成肽 转肽酶催化 核蛋白体P位上起始氨基酰 tRNA转移到A位 与A位上氨基酰 tRNA的 氨基结合形成肽键3 转位转位酶催化 核蛋白体向3 端移动一个密码子的距离 使mRNA上下一个密码子进入核蛋白体A位 而占据A位的肽酰 tRNA移入P位延长因子 EF TuEF TsEF G 真核延长过程与原核基本相似但有不同的反应体系和延长因子 eEF 1 eEF 1 eEF 2真核细胞核蛋白体没有E位 转位时卸载的tRNA直接从P位脱落 肽链合成终止 核蛋白体A位出现mRNA的终止密码子后 多肽链合成停止 肽链从肽酰 tRNA中释出 mRNA 核蛋白体大 小亚基等分离 原核生物终止阶段需要释放因子RF 1 RF 2和RF 3参与释放因子功能 I识别终止密码子II诱导转肽酶转变为酯酶活性IIIRF 3有GTP酶活性 能介导RF 1 RF 2与核蛋白体的相互作用 真核生物翻译终止过程与原核生物相似 但只有1个释放因子eRF 可识别所有终止密码子 完成原核生物各类RF的功能 蛋白质翻译后修饰 真核生物中新生 未成熟 分泌蛋白的N端有可被