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。

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。

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。

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。

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。

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。