真核生物与原核生物基因表达调控的区别
真核生物与原核生物基因表达调控的区别
之袁州冬雪创作
::,,RNA聚合酶直接连系启动子,由sita因子决议基因表的的特异性真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用转录出多顺反子RNA实现协调调节真核基因转录产品为单顺反子RNA功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂. 真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平其次是翻译水平.原核生物基因以把持子的形式存在.转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶连系、阻遏蛋白负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等.翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹布局可呵护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体连系可分明提高稳定性)、翻译产品及小分子RNA的调控作用. 真核生物基因表达的调控环节较多在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体布局改变影响基因表达.在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的连系、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的连系及转录起始复合物的形成.在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA 运输的节制来影响基因表达.在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA.真核基因调控中最重要的环节是基因转录
真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子. 葡萄糖存在乳糖不存在此时无诱导剂。
真核生物的基因表达调控
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• 锌指结构域The zinc finger domain
锌指结构有2种形式: C2H2 zinc finger和C4 zinc finger •C2H2 zinc finger:由12个氨基酸组成的环,通过2个半胱氨 酸(C,Cys)和2个组氨酸(H,His)残基固定,这4个残基 与Zn2+在空间上形成一个四面体结构。 一般情况下需要3个 或更多的C2H2型锌指才能与DNA结合,如在TFIIA有9个重复, 转录因子SP1有3个重复。 •C4 zinc finger: Zn2+与4个半胱氨酸(C,Cys)结合,存 在于类固醇激素受体转录因子中。
限定于结构域之内。
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反式作用因子的结构与功能
(1)概念:为DNA结合蛋白,核内蛋白,可使邻近基因开 放(正调控)或关闭(负调控)。
(2)通用或基本转录因子—RNA聚合酶结合启动子所必需 的一组蛋白因子。如:TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE 等。 (3)特异转录因子( special transcription factors)—个别 基因转录所必需的转录因子.如:OCT-2:在淋巴细胞中特 异性表达,识别Ig基因的启动子和增强子。
(2) 动态模型(dynamic model):认为转录因子与组 蛋白处于动态竞争之中,基因转录前染色质必须经 历结构上的改变,即染色质重塑。在染色质重塑过 程中,某些转录因子可以在结合DNA的同时使核小 体解体。
6
组蛋白的乙酰化-去乙酰化 蛋白的乙酰化和去乙酰化是蛋白活性调节的一种 重要的形式,通过乙酰化或去乙酰化,改变了染色质 结构或是转录因子的活性,可以调节基因转录的活性。 组蛋白的乙酰化和去乙酰化能打开或关闭某些基因, 增强或抑制某些基因的表达。 组蛋白的8个亚基上有32个潜在的乙酰化位点。组 蛋白的乙酰化过程由组蛋白乙酰转移酶催化完成。
真核生物和原核生物的区别比较
汇报人: 202X-01-06
目录
• 细胞结构 • 基因结构与表达 • 生殖方式 • 生活环境与适应性
01
细胞结构
细胞核
1
真核生物拥有一个或多个细胞核,而原核生物没 有细胞核。
2
真核生物的细胞核具有明确的核膜,而原核生物 没有核膜,其DNA裸露,不和蛋白质结合。
3
THANKS
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真核生物的细胞器具有特定的功能和 结构,而原核生物的核糖体同时承担 多种功能。
02
基因结构与表达
基因结构
真核生物的基因组结构复杂,通常包含 多个染色体,而原核生物的基因组结构 相对简单,通常只有一个环状的染色体 。
真核生物的基因中存在内含子,而原核生物 的基因中不存在内含子。内含子是指在基因 编码序列中无意义的重复片段,在转录过程 中会被剪切掉。
真核生物的细胞核中有染色质,而原核生物没有 染色质。
细胞膜
真核生物的细胞膜由磷脂和蛋白质组 成,具有流动镶嵌模型,而原核生物 的细胞膜较简单,主要由磷脂组成。
真核生物的细胞膜具有多种功能,如 物质运输、信号转导等,而原核生物 的细胞膜功能相对较简单。
细胞器
真核生物具有多种细胞器,如线粒体 、叶绿体、内质网等,而原核生物只 有核糖体一种细胞器。
原核生物
原核生物通常通过简单的二分裂方式进行繁殖,不涉及配子结合的过程。
无性生殖
真核生物
真核生物也可以进行无性生殖,如通过 孢子、分株、出芽等方式进行繁殖。
VS
原核生物
原核生物的无性生殖方式主要是通过简单 的二分裂方式进行,即细胞分裂时,遗传 物质随机分配到子细胞中。
遗传重组
真核生物
原核、真核生物基因及表达调控
原核、真核生物基因及表达调控引言现代生物学中“基因”一词甚为流行,细胞学、遗传学、生物化学等,以及各种生物学课本中,都涉及到“基因”一词。
甚至象典型的宏观生物学科——生态学,也把一片森林称为一个“基因库”[1]。
现代生物学已经完全证明,DNA 分子是由称为核普酸的有机分子线性聚合而成。
基因就是核普酸按一定顺序排列而成的DNA分子片段,它携带着遗传信息。
基因表达(gene expression)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。
其实质就是遗传信息的转录和翻译。
在个体生长发育过程中,生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化(时序调节),并随着内外环境的变化而不断加以修正(环境调控)[2]。
原核生物和真核生物的基因及表达过程有着差异。
随着世界分子生物学研究不断深入,基因表达技术有了很大的提高。
迄今为止,人们已经研究开发出多种原核和真核表达系统用以生产重组蛋白[3]。
一.原核、真核生物基因结构原核生物基因分为编码区与非编码区,所谓的编码区就是能转录为相应的信使RNA,进而指导蛋白质的合成,非编码区位于编码区的上游及下游。
[4]在调控遗传信息表达的核苷酸序列中最重要的是位于编码区上游的RNA聚合酶结合位点。
RNA聚合酶是催化DNA转录为RNA,能识别调控序列中的结合位点,并与其结合。
真核生物基因结构见图1:图1 真核生物基因结构二.原核、真核生物基因结构的区别最主要的在于真核基因是不连续的,而原核基因是连续的。
所谓真核基因的不连续,即一个基因的编码序列也叫外显子,被一个或多个非编码序列,又叫内含子所间隔。
[5]这些内含子和外显子同属一个转录单位,转录形成前体。
经过转录的加工,即切去内含子,重新连按外显子,从而得到成熟。
而绝大多数的原核基因是连续的,没有内含子的间隔,转录产生成熟。
不仅如此,而且凡在代谢途径上功能有关的多个基因可能紧密相联,与它们的调控基因一起组成一个操纵子,转录到一条链。
原核生物与真核生物在遗传信息表达上有何不同
二RNA的生物合成(转录)生物体以DNA中的一条单链为模板,NTP为原料,在DNA依赖的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程称为转录。
真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因,编码产物为单顺反子。
原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因,编码产物为多顺反子。
(一)转录体系:DNA模板、4种NTP、RNA聚合酶某些蛋白因子和必要的无机离子。
(二)转录DNA模板RNA转录模板并非DNA的全部基因,而是DNA链上区段结构基因。
发生转录的链成为模板链,相对应的另一条链为编码链,模板链并不是总在同一条链上。
(三)转录特点:不对称转录,边转录边翻译(原核生物)(四)RNA聚合酶:原核生物和真核生物RNA聚合酶种类不同,原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA,真核生物则不能。
在真核生物中,三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。
主要见表3(五)原核生物以操纵子为一个转录单位。
表3原核生物和真核生物RNA聚合酶的特点原核生物RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶1种(RNA-pol),5个亚基(α2ββ'ζ)3种(RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ)RNA-pol具有合成mRNA,rRNA,tRNA的功能,没有校对功能,缺乏3'→5'外切酶活性α2 位于启动子上游,决定哪些基因被转录β与底物NTP结合,形成磷酸二酯键β'酶与模板结合的主要部位ζ辨认起始点(无催化活性)、Ⅱ、Ⅲ由于识别不同的启动因子而分别识别不同的基因。
转录RNA-polⅠ定位核仁,转录45S- rRNARNA-polⅡ定位核浆,转录产生hnRNARNA-polⅢ定位核浆,转录产生tRNA,5S- rRNA,snRNA.(三)DNA复制的过程原核生物和真核生物DNA的过程大致可分为:起始+延长+终止三个阶段。
1、起始阶段表2(1)解链/旋,解链/旋酶催化。
(2)起始点识别。
(3)原核生物形成复制叉。
原核生物与真核生物的基因表达调控机制比较研究
原核生物与真核生物的基因表达调控机制比较研究生命在地球上的起源是一个神秘而复杂的话题。
从最早的独立自主的化学反应体系,通过漫长的进化历程,生命逐渐演化出不同等级的生物,其中最基础的单细胞生物便是原核生物与真核生物的始祖。
原核生物与真核生物在基因表达调控机制上存在着很大的差别,下面将进行比较论述。
一、原核生物的基因表达调控机制原核生物是指没有细胞核的单细胞生物,最早的原核生物出现在大约35亿年前,有着非常重要的地位。
原核生物的基因组相对来说比真核生物小得多,一般只含有1-2个圆形染色体。
在原核生物的基因表达调控中,转录因子所扮演的角色非常重要。
原核生物中的转录因子为启动因子,负责启动转录过程,调控基因的表达。
转录因子与DNA 序列通过水素键、离子键以及疏水性相互作用相结合,在指定DNA序列上形成复合物,这一复合物会招引RNA聚合酶,启动转录。
原核生物中还存在着反式遗传调控机制,包括RNA干扰机制、CRISPR-Cas系统等。
这些机制主要通过抑制基因的翻译过程,起到噪音消除、基因保护的作用。
二、真核生物的基因表达调控机制真核生物是指有细胞核的生物,包括了真核细胞和多细胞生物,在生命演化的过程中是非常重要的一环。
与原核生物相比,真核生物的基因组规模大得多,基因数量不仅提高了,而且基因的结构也更加复杂。
真核细胞的基因表达调控是一个复杂的过程,包括转录调控、转录后调控、RNA剪接、RNA降解、转录后修饰等等。
转录调控是最初的步骤,由启动子、转录因子、剪切因子、逆转录因子等组成,调控基因表达。
在转录之后,mRNA还要经过RNA剪接、RNA加工、RNA运输等过程,才能变成起到功能的成熟mRNA。
此外,在细胞核种还有DNA甲基化等的表观遗传学调控。
在多细胞生物的体内,每个细胞都有其特异调控的贡献。
很多细胞类型和组织中,某些基因被特异地表达和沉默,这个过程是基于复杂的细胞信号网络的。
三、原核生物与真核生物的比较研究原核生物与真核生物的基因表达调控机制在很多方面存在着不同,归根结底是由于真核生物在结构上更加复杂,含有更多的基因。
原核与真核基因表达比较
目录
• 引言 • 原核生物基因表达特点 • 真核生物基因表达特点 • 原核与真核基因表达差异比较 • 原核与真核基因表达互作关系 • 研究展望与意义
01
引言
目的和背景
揭示原核与真核基因表达的差异
通过比较原核生物和真核生物在基因表达调控机制、转录和翻译过程等方面的 异同,深入理解生物进化的本质和复杂性。
宿主环境
真核生物作为宿主,其内部环境可能 对原核生物的基因表达产生影响,如 pH值、温度、营养条件等。
免疫应答
真核生物的免疫系统可以识别并应答 原核生物的感染,从而影响原核生物 的基因表达。生物与真核生物之间可以建 立共生关系,彼此之间的基因表 达会相互影响,以达到共同生存 的目的。
转录延伸
在原核生物中,RNA聚合 酶在DNA模板上持续合成 RNA链,直到遇到终止信 号。
转录终止
原核生物的转录终止通常 涉及rho因子等蛋白质, 帮助RNA聚合酶从DNA模 板上脱离。
翻译过程
01
翻译起始
延伸过程
02
03
翻译终止
原核生物的翻译起始需要特定的 起始因子和核糖体小亚基的结合。
在原核生物中,延伸因子帮助氨 酰-tRNA进入核糖体的A位,并 促进肽键的形成。
表观遗传调控
真核生物具有复杂的表观遗传调控机制,如DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等,这些调控机制可以影响基因 的表达和细胞的命运。而原核生物则缺乏类似的表观遗传调控机制。
信号传导与基因表达调控
真核生物的信号传导途径与基因表达调控密切相关,可以通过信号分子和受体的相互作用来调节基因的 表达。而原核生物的信号传导途径相对简单,通常不涉及复杂的信号分子和受体的相互作用。
原核生物真核生物基因表达比较
08
40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标)相结合
09
再与模板mRNA结合
10
最后与60s大亚基结合生成起始复合物
肽链合成起始:
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α-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-Tu EF-Ts EF-G
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。
转录延长:
转录终止:
依赖ρ因子的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止 Ρ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(poly A)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。
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-1α eEF-1βγ 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
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
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。
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较.ppt
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原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较——相同点
历史ⅱ岳麓版第13课交通与通讯 的变化资料
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一、铁路,更多的铁路 1.地位 铁路是 交通建运设输的重点,便于国计民生,成为国民经济 发展的动脉。 2.出现 1881年,中国自建的第一条铁路——唐山 至开胥平各庄铁 路建成通车。 1888年,宫廷专用铁路落成。
原核生物和真核生物 基因表达调控 特点的比较
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原核生物和真核生物 基因表达调控特点的比较
结构 决定 功能
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较——目录
结构决定功能
相同:
都具有编码区和非编码区 都具有RNA聚合酶结合位点
不同:
原核
没有外显子 和内含子
基因连续, 没有间隔
真核
3. 肽链的终止:原核含有三种释放因子RF1,RF2,RF3。真核只有 eRF1和eRF3。
4. 蛋白质前体的加工 蛋白质的折叠 蛋白质的合成抑制这三步过 程过于复杂,因具体物种而异
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较——不同点——翻译
相同点
真核生物和原核生物基因表达调控的相 同点:
1. DNA复制:都是半保留复制、半不连续复制、双向复制,在复 制中需要的原料、模板、引物都相同,都有前导链和滞后链, 都分为起始、延伸、终止三个过程。
真核基因和原核基因表达调控的异同
真核基因和原核基因表达调控的异同?真核基因表达调控的基本原理与原核基因相同,主要表现在:1、与原核基因的调控一样,真核基因表达调控也以转录水平调控为最重要;2、在结构基因均有调控序列,并依靠特异蛋白因子与这些调控序列的结合与否调控基因的表达。
3、都要经历转录、翻译的过程。
4、表达过程都有复杂性,多环节不同1、真核基因表达调控过程更复杂。
2、在染色质结构上。
原核细胞的DNA是裸露的,而真核细胞DNA包装在染色体中。
DNA与组蛋白组成核小体形成为染色体基本单位。
在原核细胞中染色质结构对基因的表达没有明显的调控作用,而在真核细胞中染色质的变化调控基因表达,并且基因分布在不同的染色体上,存在染色体间基因的调控问题;3、真核生物中编码蛋白质的基因通常是断裂基因,含有有非编码序列即内含子,因而转录产生的mRNA前体必须剪切加工才能成为有功能的成熟的mRNA,而不同拼接方式的可产生不同的mRNA。
而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子,因此,转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。
4、在原核基因转录的调控中,既有正调控,也有负调控,二者同等重要,而真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分,但目前已知的主要是正调控,且一个真核基因通常都有多个调控序列,必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因的转录;5、原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的,而真核基因的转录与翻译在时空上是分开的,从而使真核基因的表达有多种调控机制。
6、真核生物细胞中存在mRNA的稳定性调控7、真核生物大都为多细胞生物,基因的表达随细胞内外环境条件的改变和时间程序在不同的表达水平上进行着精确调控,而原核生物主要受环境因素和营养状况影响基因调控。
8、真核生物由三种RNA聚合酶分别负责三种RNA的转录,而原核生物只有一种。
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。
真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。
②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。
③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子,依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。
④原核基因表达调控主要采用操纵子模型,转录出多顺反子RNA,实现协调调节;真核基因转录产物为单顺反子RNA,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。
原核生物基因以操纵子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TA TA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
第八章真核生物基因表达调控
hMLH1
缺损DNA错配修复,基因点突变
结肠癌[32]、胃癌[27]、子宫内膜瘤[33]、 卵巢癌[34]
MGMT
p53-相关基因,与DNA 修复及耐药性有关 肺癌[24]、脑瘤[35]
P15
细胞的过度激活与增殖
非白血性白血病[36]、淋巴瘤[37, 38]、鳞 状细胞癌、肺癌
RASSF1A
失去了对G1/S负调控抑制作用
③ The CTD may coordinate processing of RNA with transcription.
4. Many Transcriptional Activators
i.e. CAAT GC-box
Factors involved in gene expression include RNA polymerase and the basal apparatus, activators that bind directly to, co-activators that bind to both activators and the basal apparatus, and regulators that act on chromatin structure (chromatin remodeling complex).
1.马蛔虫受精卵的早期分裂 马蛔虫2n=2,但染色体上有多个着丝粒。第一 次卵裂是横裂,产生上下2个子细胞。第二次卵 裂时,一个子细胞仍进行横裂,保持完整的基 因组,而另一个子细胞却进行纵向分裂,丢失 部分染色体。
体细胞 生殖细胞
2.四膜虫: 大核: 营养核 可转录 小核: 生殖核 无转录活性 大核由小核发育而来,发育过程中有多处 染色质断裂,并删除约10%的基因组DNA, 被删除序列的存在可能抑制了基因的正常 表达。
真核基因和原核基因表达调控的异同
真核基因和原核基因表达调控的异同?真核基因表达调控的基本原理与原核基因相同,主要表现在:1、与原核基因的调控一样,真核基因表达调控也以转录水平调控为最重要;2、在结构基因均有调控序列,并依靠特异蛋白因子与这些调控序列的结合与否调控基因的表达。
3、都要经历转录、翻译的过程。
4、表达过程都有复杂性,多环节不同1、真核基因表达调控过程更复杂。
2、在染色质结构上。
原核细胞的DNA是裸露的,而真核细胞DNA包装在染色体中。
DNA与组蛋白组成核小体形成为染色体基本单位。
在原核细胞中染色质结构对基因的表达没有明显的调控作用,而在真核细胞中染色质的变化调控基因表达,并且基因分布在不同的染色体上,存在染色体间基因的调控问题;3、真核生物中编码蛋白质的基因通常是断裂基因,含有有非编码序列即内含子,因而转录产生的mRNA前体必须剪切加工才能成为有功能的成熟的mRNA,而不同拼接方式的可产生不同的mRNA。
而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子,因此,转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。
4、在原核基因转录的调控中,既有正调控,也有负调控,二者同等重要,而真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分,但目前已知的主要是正调控,且一个真核基因通常都有多个调控序列,必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因的转录;5、原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的,而真核基因的转录与翻译在时空上是分开的,从而使真核基因的表达有多种调控机制。
6、真核生物细胞中存在mRNA的稳定性调控7、真核生物大都为多细胞生物,基因的表达随细胞内外环境条件的改变和时间程序在不同的表达水平上进行着精确调控,而原核生物主要受环境因素和营养状况影响基因调控。
8、真核生物由三种RNA聚合酶分别负责三种RNA的转录,而原核生物只有一种。
原核生物真核生物基因表达比较
原核生物位于AUG上游3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tRNA 30S小亚基中的 16s rRNA3’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。
起始点上游多数有共同的TATA序列,称为Hognest盒或TATA盒 (TATA box)。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。
(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-acting element)。
顺式作用元件包括启动子、启动子上游元件(upstream promoter elements) 等近端调控元件和增强子(enhancer)等远隔序列。
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。
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RNA聚合酶Ⅱ-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,α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。
真核基因和原核基因表达调控的异同
真核基因和原核基因表达调控的异同文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]真核基因和原核基因表达调控的异同?真核基因表达调控的基本原理与原核基因相同,主要表现在:1、与原核基因的调控一样,真核基因表达调控也以转录水平调控为最重要;2、在结构基因均有调控序列,并依靠特异蛋白因子与这些调控序列的结合与否调控基因的表达。
3、都要经历转录、翻译的过程。
4、表达过程都有复杂性,多环节不同1、真核基因表达调控过程更复杂。
2、在染色质结构上。
原核细胞的DNA是裸露的,而真核细胞DNA包装在染色体中。
DNA与组蛋白组成核小体形成为染色体基本单位。
在原核细胞中染色质结构对基因的表达没有明显的调控作用,而在真核细胞中染色质的变化调控基因表达,并且基因分布在不同的染色体上,存在染色体间基因的调控问题;3、真核生物中编码蛋白质的基因通常是断裂基因,含有有非编码序列即内含子,因而转录产生的mRNA前体必须剪切加工才能成为有功能的成熟的mRNA,而不同拼接方式的可产生不同的mRNA。
而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子,因此,转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。
4、在原核基因转录的调控中,既有正调控,也有负调控,二者同等重要,而真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分,但目前已知的主要是正调控,且一个真核基因通常都有多个调控序列,必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因的转录;5、原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的,而真核基因的转录与翻译在时空上是分开的,从而使真核基因的表达有多种调控机制。
6、真核生物细胞中存在mRNA的稳定性调控7、真核生物大都为多细胞生物,基因的表达随细胞内外环境条件的改变和时间程序在不同的表达水平上进行着精确调控,而原核生物主要受环境因素和营养状况影响基因调控。
8、真核生物由三种RNA聚合酶分别负责三种RNA的转录,而原核生物只有一种。
真核生物与原核生物基因表达过程的区别与共同点
真核生物与原核生物基因表达过程的区别与共同点作者:遵追来源:《学园》2014年第31期【摘要】高中生物教学中原核生物和真核生物涉及的知识面广且琐碎,学生对这一方面知识的掌握情况很不理想,而且是高考当中重点考查点,尤其是基因表达过程的内容很抽象,因此,本文着重探讨了细胞中基因的结构及表达过程的相同之处与区别。
【关键词】原核细胞真核细胞基因表达 mRNA DNA 转录和翻译【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)31-0129-01在高中生物中谈到的基因表达也就是基因控制蛋白质的合成。
蛋白质合成分两个过程——转录和翻译。
真核生物和原核生物基因表达的区别与基因结构及细胞结构有一定的关系。
一真核生物和原核物体内基因表达的区别转录的模板是DAN(基因)有义的一条链,所以首先要了解真核生物和原核生物的基因结构。
第一,真核生物的基因结构有编码区和非编码区。
编码区能编码蛋白质,非编码区不编码蛋白质,但编码蛋白质过程中具有调控作用。
真核生物的基因编码区是不连续的有间隔的,两个外显子之间有一个内含子,外显子编码蛋白质,内含子不编码蛋白质。
我们上面谈到真核生物和原核生物基因结构特点真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断、不连续的,由于转录时内含子和外显子是一起转录的,因而转录产生的信使RNA必须经加工,将内含子转录部分剪切掉,将外显子转录部分拼接起来,才能成为成熟的RNA。
而原核生物的基因由于不含有外显子和内含子,因此,转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工过程。
真核生物和原核生物的基因表达过程时空上的区别主要由细胞结构来决定的。
真核生物有细胞核,核膜将核质与细胞质隔开,因此,转录在细胞核中进行,翻译在细胞质中进行。
可见其转录和翻译具有时间和空间上的分隔。
原核生物体细胞没有核膜包被的真正细胞核,所以原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间、同一地点进行的,即在转录未完成之前翻译便开始进行。
真核生物的基因表达调控
因)、GAL7(半乳糖转移酶基因)和GAL10(半乳糖差向异构酶 基因),受到半乳糖可得性的协同调节,这3个基因尽管相互靠得 很近,但并不象原核生物那样组成操纵子。 在GAL1和GAL10之间有一段上游激活子序列(UAS),它为转 录因子GAL4蛋白的结合位点。 在没有半乳糖时,GAL4蛋白二聚体与GAL80蛋白组成的复合物 与UAS结合,这时GAL80作为阻遏蛋白阻止GAL4激活GAL基因 的转录;在有半乳糖(同时无葡萄糖)时,半乳糖的代谢物与 GAL80上的结合位点结合,改变了GAL80的构象,并导致GAL4 的磷酸化从而激活GAL4,GAL基因因此被诱导表达
激活蛋白的效应器结构域
激活蛋白的效应器结构域即是激活基因转录的激活结
构域。转录因子上的DNA结合结构域只能让转录因子 与特定的顺式作用元件结合,以“锁定”被调节的目 标基因,激活基因表达的功能由转录因子上专门的激 活结构域承担。 已发现三种常见的激活结构域:(1)酸性结构域—— 富含酸性氨基酸残基,但常有1个疏水的氨基酸残基镶 嵌在其中。(2)富含Gln结构域;(3)富含Pro结构 域。
锥体虫主要表面抗原基因的重排
酿酒酵母在交配类型转换过程中发生的基因重排
DNA甲基化与基因表达
DNA甲基化是一种复制后加工反应。真核生物和原核生物的甲基
化位点和甲基化的功能完全不同。 真核生物DNA的甲基化位点主要是CpG 二核苷酸(少数是CpNpG 三核苷酸序列)之中的C,甲基供体为SAM,由DNA甲基化酶催 化,C甲基化后成为5-甲基胞嘧啶。 CpG序列在基因组中的分布并不均一,它们通常成簇存在,形成 所谓的CpG岛。每一个CpG岛长度在1kb~2kb左右,通常位于基因 的启动子附近或内部,并有可能延伸到基因的第一个外显子。 甲基化样式与基因表达有关:活性基因的CpG岛处于去甲基化状 态,非活性基因的CpG岛处于甲基化状态。管家基因的CpG岛在 所有的细胞都呈去甲基化状态,而组织特异性基因的CpG岛只是 在表达它的细胞才处于去甲基化状态。
原核生物与真核生物基因表达的区别
原核生物与真核生物基因表达的区别最佳答案原核生物的机体能在基因表达过程的任何阶段进行调控,如调控可在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段进行。
转录的调控主要发生在起始阶段,这样可避免浪费能量合成不必要的转录产物。
通常不在转录延伸阶段进行调控,但可在终止阶段进行调控,终止可以防止越过终止子而进行下一个基因的转录。
RNA 的初级转录产物本身是一个受调控的靶分子,转录物作为一个整体其有效性可以受到调控,例如,它的稳定性可以决定它是否保存下来用于翻译。
此外,初级转录产物转变为成熟分子的加工能力可决定最后mRNA 分子的组成和功能。
在真核细胞中,还可对RNA 从核到胞浆中的转运进行调控。
但是在细菌中,mRNA 只要一合成,就可用于翻译。
翻译也像转录一样,在起始阶段和终止阶段进行调控。
DNA 转录的起始和RNA 翻译的起始路线也很相似。
真核生物基因表达的调控要比原核生物复杂得多,特别是高等生物,不仅由多细胞构成,而且具有组织和器官的分化。
细胞中由核膜将核和细胞质分开,转录和翻译并不是偶联,而是分别在核和细胞质中进行的,基因组不再是环状或线状近于裸露DNA ,而是由多条染色体组成,染色体本身结构是以核小体为单位形成的多极结构,真核生物的个体还存在着复杂的个体发育和分化,因此说真核生物的基因表达调控是多层次的,从DNA到RNA 到有功能蛋白质多途径进行调控的。
主要的调控途径有如下几个方面:①DNA 和染色体水平上的调控:基因的拷贝数扩增或丢失和基因重排,DNA 修饰,在染色体上的位置,染色体结构(包括染色质、异染色质、核小体)都可影响基因表达。
②转录水平上的调控:转录起始的控制和延伸的弱化对mRNA 前体的水平都会产生影响。
③转录后RNA 加工过程和运送中的调控:真核基因转录出的mRNA 前体,要经过加工才能成熟为mRNA ,包括切割、拼接、编辑、5`和3`末端修饰等,成熟的mRNA 再运出细胞核。
④翻译水平上的调控:5`端前导序列形成茎环结构降低翻译水平或抑制蛋白结合5`端,阻止mRNA 的翻译。
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原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节2.不同点:A.原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平 真核基因的表达调
控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次B.原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控C.原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启
动子,由sita因子决定基因表的的特异性 真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子 依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用 调控转录激活D.原核基因表达调控主要采用操纵子模型 转录出多顺反子RNA 实现协调调节 真核基因转录产物为单顺反子RNA 功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平 其次是翻译水平。
原核生物基因以操纵子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子 与RNA聚合酶结合 、阻遏蛋白 负调控 、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性 不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合 可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多 在DNA水平上可以通过染色体
丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA
的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录 真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
葡萄糖存在 乳糖不存在 此时无诱导剂。