原核生物真核生物基因表达比较

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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。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ρ因子的转录终止非依赖ρ因子的转录终止Ρ因子:识别富含C的RNA链ATPase活性解螺旋酶(helicase)活性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(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:1.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-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-1αeEF-1βγeEF-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端有可被细胞转运系统识别的特征性、保守的氨基酸序列(约13-36AA,含疏水AA较多),称信号肽.原核表达是边转录边表达的,没有区域间隔。信号肽大多是疏水性的,溶解性较差,所以在原核中的表达会有些困难。另外原核生物本身的基因中是不存在什么信号肽片段的,信号肽序列中的密码子对原核生物来说可能是稀有密码子。

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