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
- 格式:doc
- 大小:26.00 KB
- 文档页数:3
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。
1.(1)说明基因组的大小和基因组复杂性的含义基因组的大小:指在基因组中DNA的总量基因组复杂性:指基因组中所有单一序列的总长度(2)这个基因组的大小怎样?4000bp(3)这个基因组的复杂性如何?450 bp2.试比较原核生物与真核生物的翻译原核生物与真核生物的翻译比较如下:仅述真核生物的,原核生物与此相反。
①起始Met不需甲酰化②无SD序列,但需要一个扫描过程③tRNA先于mRNA与核糖体小亚基结合④起始因子比较多⑤只一个终止释放因子3.试比较真核生物与原核生物mRNA转录的主要区别原核生物:操纵子RNA聚合酶核心酶加δ因子不需加工与翻译相偶联类核真核生物:单基因RNA聚合酶Ⅱ聚合酶加转录因子需加工故与翻译相分离核内4.激活蛋白(CAP)对转录的正调控作用环腺苷酸(cAMP)受体蛋白CRP,cAMP与CRP结合后所形成的复合物称激活蛋白CAP。
当大肠杆菌生长在缺乏葡萄糖的培养基中时,CAP合成量增加,CAP具有激活乳糖(Lac)等启动子的功能。
一些依赖于CRP的启动子缺乏一般启动子所具有的典型的-35区序列特征(TTGACA)。
因此RNA聚合酶难以与其结合。
CAP的存在(功能):能显著提高酶与启动子结合常数。
主要表现以下二方面:①CAP通过改变启动子的构象以及与酶的相互作用帮助酶分子正确定向,以便与-10区结合,起到取代-35区功能的作用。
②CAP还能抑制RNA聚合酶与DNA中其它位点的结合,从而提高与其特定启动子结合的概率。
5.原核生物与真核生物启动子的主要差别原核生物TTGACA——TATAA T——起始位点-35 -10真核生物增强子——GC——CAAT——TA TAA——5mGpp——起始位点-110 -70 -256.比较DNA复制和RNA转录的异同相同点:DNA复制和RNA转录在原理上是基本一致的,体现在:①这两种合成的直接前提是核苷三磷酸,从它的一个焦磷酸键获得能量促使反应走向合成②两种合成都是一个酶为四种核苷酸工作③两种合成都是以DNA为模板④合成前都必须将双链DNA解旋成单链⑤合成的方向都是5-37.假设从一种生物抽提了核酸,你将用什么简便的方法,区别它是DNA或RNA?是单股或双股?我们可用紫外分光光度计对抽提的核酸进行鉴定。
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。
讨论原核生物与真核生物复制转录翻译过程特点的异同原核生物与真核生物在复制、转录和翻译过程中有一些特点上的异同。
复制过程:
-异同点:原核生物的复制是通过DNA复制酶直接复制DNA分子进行的,而真核生物则需要先形成RNA嵌合体,然后再由DNA复制酶复制DNA。
此外,原核生物的复制速度较快,真核生物的复制速度较慢。
-相同点:原核生物和真核生物都要保证DNA分子的完整性和准确复制,都依赖于DNA复制酶进行复制。
转录过程:
-异同点:原核生物的转录过程中没有剪接和旁系转录现象,而真核
生物的转录过程中会发生剪接和旁系转录。
此外,原核生物的RNA分子在
合成过程中可以被直接翻译,而真核生物的mRNA需要经过转录、剪接和RNA后加工等步骤才能成熟并参与翻译。
-相同点:原核生物和真核生物都通过RNA聚合酶合成RNA分子,都
依赖于一定的启动子和调控因子来启动转录。
翻译过程:
-异同点:原核生物的翻译过程中,mRNA与核糖体可以同时存在于细
胞质中,而真核生物的mRNA需要先通过核膜孔进入细胞质,与核糖体结
合才能进行翻译。
此外,真核生物的翻译过程中还存在着剪切、修饰等调
控机制。
-相同点:原核生物和真核生物都通过核糖体进行翻译,都依赖于mRNA和tRNA的配对,都需要启动子和调控因子来启动翻译。
不同点真核生物和原核生物复制的不同点:1.真核生物DN A的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行D NA合成2.原核生物DN A复制是单起点的,而真核生物染色体的复制为多起点的。
真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的,而是以半连续的方式,由一个复制起点控制一个复制子的合成,最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。
3.真核生物DN A的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。
4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶,并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。
真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。
聚合酶α、δ是DNA合成的主要酶,分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。
聚合酶β可能与DNA修复有关,聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶.5.染色体端粒的复制不同。
原核生物的染色体大多数为环状,而真核生物染色体为线状。
末端有特殊D NA序列组成的结构成为端粒。
真核生物和原核生物转录的不同点:1.真核生物的转录在细胞核内进行,原核生物则在拟核区进行。
2.真核生物mR NA分子一般只编码一个基因,原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
3.真核生物有三种不同的R NA聚合酶催化RNA合成,而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。
4.真核生物的R NA聚合酶不能独立转录RNA,三种聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RN A的转录,其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。
原核生物的R NA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。
真核生物和原核生物翻译的不同点:氨基酸的活化:原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸,真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的。
原核生物与真核生物DNA复制的特点首先,从DNA复制起始点的角度来看,原核生物和真核生物之间存在巨大的差异。
在原核生物中,DNA复制起初由一个单一的起始点开始,称为复制起始点。
这个点只包含一个起始复制点的序列,因此原核生物的DNA复制过程是单点发起的。
相反,在真核生物中,复制起始点通常以复制起始区(origin of replication)的形式存在,这是由多个起始复制点组成的序列区域。
这意味着真核生物的DNA复制可以同时在多个起始点开始,并同时在整个染色体上进行。
其次,在DNA复制速度方面,原核生物和真核生物也有明显的区别。
原核生物的DNA复制速度相对较快,这是因为它们的基因组较小,通常只有一个环状染色体。
因此,原核生物可以在短时间内完成整个DNA复制过程。
相比之下,真核生物的基因组较大,DNA复制速度相对较慢。
此外,真核生物的DNA复制还受到染色质结构的限制,这需要复制酶能够对DNA 进行谨慎的解缠和拷贝,以确保复制的准确性。
第三,关于DNA复制过程的调控机制,原核生物和真核生物之间也有明显的差异。
在原核生物中,DNA复制是严格依赖于细胞周期的,往往发生在细胞分裂前的特定时间段内。
这是通过细胞表达特定的复制蛋白来实现的,这些复制蛋白会在适当的时间被合成并参与到复制过程中。
相反,真核生物的DNA复制是依赖于一系列复杂的调控步骤,这些步骤包括染色质结构的调整、复制酶的装配和活性调控等。
此外,真核生物的DNA复制还受到细胞周期调控系统的影响,这可确保复制过程能够与其他细胞过程协调进行。
最后,关于DNA复制的准确性和修复机制,原核生物和真核生物也有一些差异。
原核生物在DNA复制过程中存在一些自我校正机制,如核苷酸配对错误的修复和错配鉴别,以确保复制的准确性。
但原核生物的DNA修复机制较为简单,主要依靠限制内切酶和核酸酶来修复损坏的DNA链。
相比之下,真核生物的DNA复制和修复涉及复杂的修复系统和调控机制,包括核修复酶、错配修复酶和DNA损伤应答途径等。
【生物知识点】真核生物与原核生物的区别从生物学的角度来看,生命可以分为两种基本形态——原核生物和真核生物。
原核生物主要是细菌和蓝藻,真核生物包括了所有的生物,从单细胞动物到高等植物都属于真核生物。
两者之间存在着很多的差异,下文将对它们的区别进行详细讲解。
一、细胞的结构原核生物和真核生物的最大区别就在于它们对细胞结构的构建方式不同。
原核生物是一种单细胞生物,其细胞没有核和细胞器。
绝大部分的细菌都属于原核生物,它们的遗传物质主要集中在一个称之为核区的区域内,通过DNA链来维持基因的传递和复制。
同时,原核生物的细胞壁通常很坚硬,可以保护细胞不被破坏。
而真核生物细胞则更加复杂,它们具有明显的细胞核和细胞器,细胞核内包含着遗传物质,通过RNA来进行信息的传递。
真核生物的细胞壁相对较软,且维生素和氨基酸等营养元素需要通过透过细胞壁,才能进入真核生物的细胞中。
二、遗传物质原核生物和真核生物的遗传物质也略有不同。
原核生物的核区内仅含有一个单粒线性DNA分子,而真核生物则包含多个染色体,每个染色体都含有数百个基因。
原核生物的DNA通常存在于环状分子中,因此其复制、转录和翻译过程比真核生物更快。
三、代谢活动原核生物和真核生物的代谢活动也存在区别。
绝大多数原核生物都是自养生物,它们通过自己的代谢活动来生存和繁殖。
例如,细菌通过无氧和有氧呼吸来产生能量,蓝藻则通过光合作用来产生能量。
而真核生物则更加复杂。
它们的代谢活动包括了蛋白质合成、膜运输、胚胎发育、免疫响应等。
真核生物可以通过细胞分化来形成各种器官,从而担负各种不同的功能。
四、基因表达原核生物和真核生物的基因表达方式也存在区别。
原核生物的基因转录和翻译都发生在同一位置(即核区),这使得细胞中只有一个等值的mRNA,从而减少了基因调控的复杂性。
真核生物则不同,它们的基因表达需要经过基因转录和RNA后转录两个过程,其中RNA后转录包括了mRNA、rRNA和tRNA等不同类型的分子。
1.说明减数分裂的过程。
答:减数分裂又称成熟分裂,是有性生殖的生物个体形成性细胞的一种特殊的有丝分裂方式。
构成减数分裂的两次连续分裂,通常称为减数第一次分裂和减数第二次分裂,它们都可以分为前、中、后、末四个时期。
减数第一次分裂的前期I,又细分成细线期、偶线期、粗线期、双线期和终变期。
在整个前期I,染色质逐渐浓缩成细线状,盘绕,短缩变粗,同源染色体配对,组成二价体的染色体彼此分离,同源染色体上会出现某些部位的交叉,在分离过程中会发生折断、交换,到终变期,染色体缩到最短。
在中期I,核膜核仁消失,每条二价体的着丝点分别排列在赤道的两侧。
到后期I,同源染色体分离,向两极移动。
染色体达到两季后解开螺旋成染色质就进入末期。
核膜核仁重新形成,着丝点仍未分裂,接着进行细胞质分裂,形成两个子细胞。
这时两个子细胞分别含有各同源染色体组的一个,具单倍体的染色体数目。
紧接着进入减数第二次分裂的前期,有的还有短暂的间期。
减数第二次分裂也可分为四个时期。
前期II很短,有的根本没有。
这是染色体呈线状,由两条染色单体组成。
随着纺锤体的出现进入中期II,这时染色体缩短并排列在赤道面上,接着着丝点复制并分裂。
着丝点的分裂促使一对姊妹染色体分开并移向两极,这标志着中期II开始。
当两组染色体各自达到两极后,解螺旋聚集重新成为新的子核便进入第二次减数分裂的末期,同时细胞质也一分为二,形成子细胞,即性细胞。
2.请说出人类ABO血型系统的确定原则、遗传机制及如何利用标准血清检测血型。
答:(1)人类ABO血型系统是根据人红细胞表面具有的抗原类型来确定的,人红细胞表面有两种抗原A和B,若红细胞表面含A抗原,则血清中含B抗体,该个体类型为A型血;若红细胞表面含B抗原,则血清中含A抗体,该个体类型为B型血;若红细胞表面含A、B 两种抗原,则血清中A、B抗体都缺乏,该个体类型为AB型血;若红细胞表面A、B抗原都没有,则血清中含A、B两种抗体,该个体类型为O型血;(2)人类ABO血型系统的遗传机制是由常染色体复等位基因控制的,IA、IB、i分别控制A、B、O血型,其中IA、IB对i均为显性,IA、IB间为共显性;(3)利用标准抗A、抗B血清可以检测个体血型:采集个体的两滴血分别与两抗A、抗B 血清混合,若只与标准抗A血清发生凝集反应,则为A型血;若只与标准抗B血清发生凝集反应,则为B型血;若与标准抗A、抗B血清均发生凝集反应,则为AB型血;若与标准抗A、抗B血清均不发生凝集反应,则为O型血。
真核基因表达调控的特点
真核基因表达调控有以下几个特点:
1. 基因组的复杂性:真核生物的基因组通常比原核生物更大且更复杂。
真核基因组包含多个非编码区域和大量的调控元件,这些元件可以影响基因的表达水平和模式。
2. 转录的调控:真核生物中的基因表达主要通过转录调控来实现。
转录调控包括转录因子的结合和调节,以及染色质状态的改变。
转录因子是一类能够结合到特定DNA序列上并调控相关基因转录的蛋白质。
它们可以增强或抑制基因的转录,从而影响基因表达。
3. 多级调控网络:真核生物中的基因表达调控是一个多级的网络系统。
这个网络包括许多调控元件、转录因子和其他调控蛋白质之间的相互作用。
这些元件和因子可以形成复杂的调控回路和信号传递路径,从而调控基因的表达。
4. 组蛋白修饰:染色质状态的改变在真核基因表达调控中起着重要作用。
染色质是DNA与蛋白质的复合物,通过不同的化学修饰可以改变染色质的结构和可及性,从而影响基因的转录。
常见的染色质修饰包括DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化等。
5. RNA后转录调控:除了转录调控外,真核生物中还存在着RNA 后转录调控机制。
这些调控机制包括RNA剪接、RNA编辑和非编码RNA 的功能等。
它们可以影响基因的转录后处理和调控基因表达的多样性。
综上所述,真核基因表达调控具有基因组的复杂性、转录的调控、多级调控网络、组蛋白修饰和RNA后转录调控等特点,这些特点共同
作用来调控基因的表达水平和模式。
一、真核生物和原核生物的不同点A、真核生物和原核生物复制的不同点:1.真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成2.原核生物DNA的复制是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的。
真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的,而是以半连续的方式,由一个复制起点控制一个复制子的合成,最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。
3.真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比原核生物要短。
4.原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶,并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。
真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。
聚合酶α、δ是DNA 合成的主要酶,分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。
聚合酶β可能与DNA修复有关,聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA聚合酶.5.染色体端体的复制不同。
原核生物的染色体大多数为环状,而真核生物染色体为线状。
末端有特殊DNA序列组成的结构成为端体。
B、真核生物和原核生物转录的不同点:1.真核生物的转录在细胞核内进行,原核生物则在拟核区进行。
2.真核生物mRNA分子一般只编码一个基因,原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
3.真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成,而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。
4.真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA,三种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,其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。
原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。
C、真核生物和原核生物翻译的不同点:1.氨基酸的活化:原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸,真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi开始的。
2.翻译的起始:原核的起始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。
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。
真核生物和原核生物复制的不同点:
①真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成
②原核生物DNA的复制是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的。
真核生物中前导链的合成并不像原核生物那样是连续的,而是以半连续的方式,由一个复制起点控制一个复制子的合成,最后由连接酶将其连接成一条完整的新链。
③真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后随链上合成的冈崎片段的长度比
原核生物要短。
④原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种聚合酶,并有DNA聚合酶Ⅲ同时控制两条链的合成。
真核生物中有α、β、γ、ε、δ五种聚合酶。
聚合酶α、δ是DNA合成的主要酶,分别控制不连续的后随链以及前导链的生成。
聚合酶β可能与DNA修复有关,聚合酶γ则是线粒体中发现的唯一一种DNA 聚合酶.
⑤染色体端体的复制不同。
原核生物的染色体大多数为环状,而真核生物染色体为线状。
末端有特殊DNA序列组成的结构成为端体。
真核生物和原核生物转录的不同点:
①真核生物的转录在细胞核内进行,原核生物则在拟核区进行。
②真核生物mRNA分子一般只编码一个基因,原核生物的一个mRNA分子通常含多个基因。
③真核生物有三种不同的RNA聚合酶催化RNA合成,而在原核生物中只有一种RNA聚合酶催化所有RNA 的合成。
④真核生物的RNA聚合酶不能独立转录RNA,三种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,其RNA聚合酶对转录启动子的识别也比原核生物要复杂得多。
原核生物的RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA。
真核生物和原核生物翻译的不同点:
氨基酸的活化:原核起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸,真核是从生成甲硫氨酰-tRNAi 开始的。
翻译的起始:原核的起始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结合,最后与50s大亚基结合。
真核中起始tRNA是 Met-tRNA Met,40s小亚基首先与Met-tRNA Met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。
肽链的延伸:没有区别。
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。
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
相同点
真核生物和原核生物复制的相同点:
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。
RNA转录:RNA合成方向都是从5’到3’,都需要DNA链作为模板,都需要RNA聚合
酶和其他蛋白因子,原料都是四种核苷酸。
翻译:原料都是氨基酸,tRNA,都需要消耗能量,都需要氨基酰—tRNA聚合酶,都是从5’到3’端翻译,氨基酸翻译完成后都需要进行加工。
转录和复制的相同点:
1、都以DNA链作为模板
2、合成的方向均为5→'3'
3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3',5'-磷酸二酯键,使核苷酸链延长。
不同点。