原核生物真核生物基因表達(dá)比較[24頁]

1、,原核生物與真核生物 基因表達(dá)方面的主要差異,122210101436熊雪薇,基因表達(dá)： 基因表達(dá)(gene expression)是指細(xì)胞在生命過 程中，把儲存在DNA順序中遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯，轉(zhuǎn)變成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子。,原核生物 真核生物,原料: 模板: 酶: 其他因子:,NTP (ATP UTP CTP GTP) DNA RNA-聚合酶 RNA-聚合酶 I II III 轉(zhuǎn)錄因子,原核生物的基因由于沒有外顯子和內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工過程。而真核生物有內(nèi)含子、外顯子，因此轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA需要加工修飾！,？,轉(zhuǎn)錄：,模板:,原核生物RNA-聚合酶,真核生

2、物RNA-聚合酶,酶：,原核生物每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。,原核生物上游調(diào)控序列:中的啟動子是RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位。 轉(zhuǎn)錄起始區(qū)：A-T配對比較多，A-T多是有利于解鏈的 -10區(qū)的“一致性序列”為TATAAT -35區(qū)最大一致性序列是TTGACA,（啟動子）,真核生物轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段調(diào)控序列： 不同物種、不同細(xì)胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點上游可以有不同的DNA序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件(cis-acting element)。 順式作用元件包括啟

3、動子、啟動子上游元件(upstream promoter elements) 等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子(enhancer)等遠(yuǎn)隔序列。 起始點上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為Hognest盒或TATA盒(TATA box)。通常認(rèn)為這就是啟動子的核心序列。TATA盒雖然沒有原核的-10區(qū)、-35區(qū)那么典型，沒有原核那樣的相對較高較精確的豐度、區(qū)段；除TATA盒；還有一些叫“盒”或不叫的調(diào)控序列。 啟動子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點約-40-100nt的位置，比較常見的是GC盒和CAAT盒。,轉(zhuǎn)錄起始:,原核生物：RNA聚合酶和DNA的特殊序列啟動子(promoter

4、)結(jié)合后，就能啟動RNA合成。 RNA聚合酶全酶( 2 )與模板結(jié)合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。 DNA雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復(fù)合體。 在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。,真核生物：轉(zhuǎn)錄起始需要啟動子 、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與。 少數(shù)幾個反式作用因子的搭配啟動特定基因的轉(zhuǎn)錄 真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。,真核生物RNA聚合酶-DNA-RNA復(fù)合物,轉(zhuǎn)錄延長：,原核生物轉(zhuǎn)錄過程中有羽毛狀現(xiàn)象：,啟動子清除，亞基脫落，RNApol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移，在核心酶作用下NTP不斷

5、聚合，RNA鏈不斷延長。,原核生物在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時在進(jìn)行，轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進(jìn)行。 真核生物轉(zhuǎn)錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。,轉(zhuǎn)錄終止：,RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。,原核生物的轉(zhuǎn)錄終止分類：,依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止,非依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止,因子： 識別富含C的RNA鏈 ATPase活性 解螺旋酶（helicase）活性,因子,真核生物的轉(zhuǎn)錄終止：在超出千百個核苷酸后停頓， 轉(zhuǎn)錄后修飾有多聚腺苷酸（poly A）尾巴結(jié)構(gòu)加進(jìn)去 。在讀碼框架下游常有一組公共序列AATAAA 及 GT

6、GTGT序列，這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止修飾點。,原核生物真核生物轉(zhuǎn)錄對比：,翻譯：,mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板: 遺傳學(xué)將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。 原核細(xì)胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子(polycistron) 。 真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子(single cistron) 許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對mRNA外顯子加工的過程,使mRNA序列中出現(xiàn)移碼、錯義、無義突變，導(dǎo)致同一前體mRNA翻譯出序列、功能不同的蛋白質(zhì)。這種基因表達(dá)的調(diào)節(jié)方式稱為mRNA編輯（mRNA editing）

7、。,核蛋白體是蛋白質(zhì)生物合成的場所: 核蛋白體是細(xì)胞質(zhì)和線粒體中無膜包裹的顆粒狀細(xì)胞器，具蛋白質(zhì)合成功能。 核蛋白體包括 rRNA(核糖體RNA) 和蛋白質(zhì)，直徑為 20-25nm,真核細(xì)胞的核蛋白體比原核細(xì)胞的大。,蛋白質(zhì)生物合成需要酶類、蛋白質(zhì)因子:,氨基酸的活化：,氨基酸與特異的tRNA結(jié)合形成氨基酰-tRNA的過程稱為氨基酸的活化，氨基酸活化形成氨基酰-tRNA。 原核、真核生物-都有兩種Met-tRNA：,原核生物起始氨基酰-tRNA: fMet-tRNAfMet tRNAfMet與甲硫氨酸結(jié)合后，甲硫氨酸很快被甲?；癁镹-甲酰甲硫氨酸，于是形成N-甲酰甲硫氨酰-tRNA (fMet

8、-tRNAfMet)。,真核生物起始氨基酰-tRNA: Met-tRNAiMet tRNAiMet與甲硫氨酸結(jié)合后形成Met-tRNAiMet 。,參與肽鏈延長的甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet,肽鏈合成起始:,原核生物: 起始tRNA是fMet-tRNA(fMet上角標(biāo)） 30s小亞基首先與mRNA模板相結(jié)合 再與fMet-tRNA(fMet上角標(biāo)）結(jié)合 最后與50s大亞基結(jié)合,真核生物: 起始tRNA是 Met-tRNA(Met上角標(biāo)） 40s小亞基首先與Met-tRNA(Met上角標(biāo)）相結(jié)合 再與模板mRNA結(jié)合 最后與60s大亞基結(jié)合生成起始復(fù)合物,原核生物位于AUG上游8-

9、13個核苷酸處的一個短片段（4-6個核苷酸）叫做SD序列。這段序列正好與tRNA 30S小亞基中的16s rRNA3端一部分序列互補(bǔ)，因此SD序列也叫做核糖體結(jié)合序列。其中有三種IF參加起始復(fù)合物的形成。 真核生物mRNA中的帽子結(jié)構(gòu)和帽子結(jié)合蛋白復(fù)合物結(jié)合。至少有十種eIF參與起始復(fù)合物的形成。,真核生物翻譯起始,原核生物肽鏈合成的延長：,進(jìn)位: 氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令進(jìn)入并結(jié)合到核蛋白體A位 2. 成肽:轉(zhuǎn)肽酶催化，核蛋白體P位上起始氨基酰-tRNA轉(zhuǎn)移到A位，與A位上氨基酰-tRNA的-氨基結(jié)合形成肽鍵 3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位酶催化，核蛋白體向3-端移動一個密碼子的距離，使mRN

10、A上下一個密碼子進(jìn)入核蛋白體A位、而占據(jù)A位的肽酰-tRNA移入P位 延長因子: EF-Tu EF-Ts EF-G,真核延長過程與原核基本相似 但有不同的反應(yīng)體系和延長因子：eEF-1 eEF-1 eEF-2 真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時卸載的tRNA直接從P位脫落,肽鏈合成終止：,核蛋白體A位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體大、小亞基等分離。,原核生物終止階段需要釋放因子RF-1、 RF-2和 RF-3參與 釋放因子功能：I 識別終止密碼子 II誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚?IIIRF-3有GTP酶活性，能介導(dǎo)RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用,真核生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有1個釋放因子 eRF，可識別所有終止密碼子，完成原核生物各類RF的功能。,蛋白質(zhì)翻譯后修飾： 真核生物中新生(未成熟)分泌蛋白的N端有