原核生物真核生物基因表達比較

1、關于原核生物真核生物基因表達比較現(xiàn)在學習的是第一頁，共24頁 原核生物原核生物 真核生物真核生物原料原料:模板模板:酶酶:其他因子其他因子: NTP (ATP UTP CTP GTP) DNA RNA-聚合酶聚合酶 RNA-聚合酶聚合酶 I II III 轉(zhuǎn)錄因子轉(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不不需要剪切、拼接等加工過程需要剪切、拼接等加工過程。而。而真核生物有內(nèi)含子、外顯子，因此轉(zhuǎn)錄真核生物有內(nèi)含子、外顯子，因此轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的產(chǎn)生的RNA需要加工修飾！需要加工修飾?。哭D(zhuǎn)錄：轉(zhuǎn)錄：模板:現(xiàn)在學習的是第二頁，共2

2、4頁原核生原核生物物RNA-聚合酶聚合酶真核生物真核生物RNA-聚聚合酶合酶酶：現(xiàn)在學習的是第三頁，共24頁原核原核生物生物每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄單位，稱為，稱為操縱子操縱子(operon)。操縱子包括若干個。操縱子包括若干個結構基因結構基因及其上及其上游游(upstream)的的調(diào)控序列調(diào)控序列?，F(xiàn)在學習的是第四頁，共24頁原核原核生物生物上游調(diào)控序列上游調(diào)控序列:中的中的啟動子啟動子是是RNA聚合酶結合模板聚合酶結合模板DNA的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關鍵部位。的部位，也是控制轉(zhuǎn)錄的關鍵部位。轉(zhuǎn)錄起始區(qū)：轉(zhuǎn)錄起始區(qū)：A-T配對比較多，配對比較多，A-T多是有利

3、于解鏈的多是有利于解鏈的-10區(qū)的區(qū)的“一致性序列一致性序列”為為TATAAT-35區(qū)最大一致性序列是區(qū)最大一致性序列是TTGACA（啟動子）現(xiàn)在學習的是第五頁，共24頁真核真核生物生物轉(zhuǎn)錄起始前的轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段調(diào)控序列上游區(qū)段調(diào)控序列：不同物種、不同細胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點上游可以有不同的不同物種、不同細胞或不同的基因，轉(zhuǎn)錄起始點上游可以有不同的DNA序列，序列，但這些序列都可統(tǒng)稱為但這些序列都可統(tǒng)稱為順式作用元件順式作用元件(cis-acting element)。 順式作用元件包括順式作用元件包括啟動子啟動子、啟動子上游元件啟動子上游元件(upstream promoter e

4、lements) 等等近端調(diào)控元件近端調(diào)控元件和和增強子增強子(enhancer)等等遠隔序列遠隔序列。起始點上游多數(shù)有共同的起始點上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為序列，稱為Hognest盒或盒或TATA盒盒(TATA box)。通常認為這就是通常認為這就是啟動子的核心序列啟動子的核心序列。TATA盒雖然沒有原核的盒雖然沒有原核的-10區(qū)、區(qū)、-35區(qū)那區(qū)那么典型，沒有原核那樣的相對么典型，沒有原核那樣的相對較高較精確的豐度較高較精確的豐度、區(qū)段區(qū)段；除；除TATA盒；還有一些盒；還有一些叫叫“盒盒”或不叫的調(diào)控序列?；虿唤械恼{(diào)控序列。啟動子上游元件啟動子上游元件是位于是位于TATA盒上游的

5、盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點約序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點約-40-100nt的位置，比較常見的是的位置，比較常見的是GC盒盒和和CAAT盒盒。 現(xiàn)在學習的是第六頁，共24頁現(xiàn)在學習的是第七頁，共24頁轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始:原核原核生物：生物：RNA聚合酶和聚合酶和DNA的特的特殊序列殊序列啟動子啟動子(promoter)結合后結合后，就能啟動，就能啟動RNA合成。合成。 RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( 2 )與模板與模板結合，形成結合，形成閉合轉(zhuǎn)錄復合體閉合轉(zhuǎn)錄復合體。 DNA雙鏈局部解開，形成雙鏈局部解開，形成開放轉(zhuǎn)錄復開放轉(zhuǎn)錄復合體。合體。在在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚聚合酶作用下發(fā)生第一次

6、聚合反應，形成合反應，形成轉(zhuǎn)錄起始復合物。轉(zhuǎn)錄起始復合物。真核真核生物：轉(zhuǎn)錄起始需要啟動子生物：轉(zhuǎn)錄起始需要啟動子 、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與。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少數(shù)幾個反式作用因子的搭配啟動特定基因的轉(zhuǎn)錄特定基因的轉(zhuǎn)錄真核生物真核生物RNA-pol不與不與DNA分子直接分子直接結合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形結合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成成轉(zhuǎn)錄起始復合物轉(zhuǎn)錄起始復合物。真核生物RNA聚合酶-DNA-RNA復合物 現(xiàn)在學習的是第八頁，共24頁轉(zhuǎn)錄延長：轉(zhuǎn)錄延長：原核生物轉(zhuǎn)錄過程中有羽毛狀現(xiàn)象：原核生物轉(zhuǎn)錄過程中有羽毛狀現(xiàn)象：啟動子清除，啟動子清除，亞

7、基脫落亞基脫落，RNApol聚合酶核心酶變構，與模聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著板結合松弛，沿著DNA模板前移模板前移，在核心酶作用下，在核心酶作用下NTP不斷聚合，不斷聚合，RNA鏈不斷延長。鏈不斷延長。原核原核生物在同一生物在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時在進行，轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時在進行，轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進行。在進行。真核真核生物轉(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。翻譯同步的現(xiàn)象。 現(xiàn)在學習的是第九頁，共24頁轉(zhuǎn)錄終止：轉(zhuǎn)錄終止：RNA聚合酶在聚合酶在

8、DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復合物上脫落下來鏈從轉(zhuǎn)錄復合物上脫落下來。原核原核生物生物的轉(zhuǎn)錄終止分類：的轉(zhuǎn)錄終止分類：依賴依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴非依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止因子因子： 識別識別富含富含C的的RNA鏈鏈 ATPase活性活性 解螺旋酶解螺旋酶（helicase）活性）活性因子因子現(xiàn)在學習的是第十頁，共24頁真核真核生物的轉(zhuǎn)錄終止：在超出千百個核苷酸后停頓，生物的轉(zhuǎn)錄終止：在超出千百個核苷酸后停頓， 轉(zhuǎn)錄后修飾有轉(zhuǎn)錄后修飾有多聚腺苷酸（多聚腺苷酸（poly A）尾巴結構加進去尾巴結構加進去 。在。在讀碼框

9、架下游常有一組公共序列讀碼框架下游常有一組公共序列AATAAA 及及 GTGTGT序列，序列，這些序列稱為這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止修飾點轉(zhuǎn)錄終止修飾點?，F(xiàn)在學習的是第十一頁，共24頁原核生物真核生物轉(zhuǎn)錄對比：現(xiàn)在學習的是第十二頁，共24頁翻譯：mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板直接模板:遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子順反子(cistron)。原核細胞中數(shù)個結構基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的原核細胞中數(shù)個結構基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編可編碼幾種功能相關的蛋白質(zhì)，為碼幾種功能相關的蛋白質(zhì)，為多順反子多順反子(po

10、lycistron) 。真核真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子單順反子(single cistron) 許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個對mRNA外顯子加工外顯子加工的過程的過程,使使mRNA序列中出現(xiàn)移碼、錯義、無義突變，導致同一前體序列中出現(xiàn)移碼、錯義、無義突變，導致同一前體mRNA翻譯出序列、功翻譯出序列、功能不同的蛋白質(zhì)。這種基因表達的調(diào)節(jié)方式稱為能不同的蛋白質(zhì)。這種基因表達的調(diào)節(jié)方式稱為mRNA編輯（編輯（mRNA editing）。）。 現(xiàn)在學習的是第十三頁，共24頁核蛋白體核蛋白體是蛋白質(zhì)生物是蛋白質(zhì)生物合成的場所合成的場所:核

11、蛋白體是細胞質(zhì)和線粒體中無膜包裹的顆粒狀細胞器，核蛋白體是細胞質(zhì)和線粒體中無膜包裹的顆粒狀細胞器，具蛋白質(zhì)合成功能。具蛋白質(zhì)合成功能。核蛋白體包括核蛋白體包括 rRNA(核糖體核糖體RNA) 和和蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)，直徑為，直徑為 20-25nm,真核細胞的核蛋白體比原核細胞的大。真核細胞的核蛋白體比原核細胞的大?，F(xiàn)在學習的是第十四頁，共24頁蛋白質(zhì)生物合成需要蛋白質(zhì)生物合成需要酶類酶類、蛋白質(zhì)因子蛋白質(zhì)因子:現(xiàn)在學習的是第十五頁，共24頁現(xiàn)在學習的是第十六頁，共24頁氨基酸的活化：氨基酸的活化：氨基酸與特異的氨基酸與特異的tRNA結合形成氨基酰結合形成氨基酰-tRNA的過程稱為氨的過程稱為氨基酸的

12、活化，氨基酸活化形成氨基?；岬幕罨?，氨基酸活化形成氨基酰-tRNA。原核、真核生物原核、真核生物-都有兩種都有兩種Met-tRNA：原核原核生物生物起始起始氨基酰氨基酰-tRNA: fMet-tRNAfMet tRNAfMet與甲硫氨酸結合后，與甲硫氨酸結合后，甲硫氨酸很快被甲酰化為甲硫氨酸很快被甲?；癁镹-甲酰甲硫氨酸，甲酰甲硫氨酸，于是形成于是形成N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA (fMet-tRNAfMet)。真核真核生物生物起始起始氨基酰氨基酰-tRNA: Met-tRNAiMettRNAiMet與甲硫氨酸結合后與甲硫氨酸結合后形成形成Met-tRNAiMet 。參與肽鏈延長的

13、甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet現(xiàn)在學習的是第十七頁，共24頁肽鏈合成起始肽鏈合成起始:原核原核生物生物:起始起始tRNA是是fMet-tRNA(fMet上角標）上角標）30s小亞基首先與小亞基首先與mRNA模板相結合模板相結合再與再與fMet-tRNA(fMet上角標）結合上角標）結合最后與最后與50s大亞基結合大亞基結合真核真核生物生物:起始起始tRNA是是 Met-tRNA(Met上角標）上角標）40s小亞基首先與小亞基首先與Met-tRNA(Met上角標）相結合上角標）相結合再與模板再與模板mRNA結合結合最后與最后與60s大亞基結合生成起始復合物大亞基結合生成起始復合物現(xiàn)在

14、學習的是第十八頁，共24頁原核原核生物位于生物位于AUG上游上游8-13個核苷酸處的一個短片段（個核苷酸處的一個短片段（4-6個核苷酸）叫個核苷酸）叫做做SD序列序列。這段序列正好與。這段序列正好與tRNA 30S小亞基中的小亞基中的16s rRNA3端一部分端一部分序列互補，因此序列互補，因此SD序列也叫做核糖體結合序列。其中有序列也叫做核糖體結合序列。其中有三種三種IF參加起參加起始復合物的形成。始復合物的形成。真核真核生物生物mRNA中的帽子結構和中的帽子結構和帽子結合蛋白復合物帽子結合蛋白復合物結合結合。至少有至少有十種十種eIF參與起始復合物的形成。參與起始復合物的形成。真核生物翻譯

15、起始現(xiàn)在學習的是第十九頁，共24頁原核原核生物肽鏈合成的延長：生物肽鏈合成的延長： 進位進位: 氨基酰氨基酰-tRNA按照按照mRNA模板的指令進入并結合到核蛋白體模板的指令進入并結合到核蛋白體A位位2. 成肽成肽:轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)肽酶催化，核蛋白體催化，核蛋白體P位上起始氨基酰位上起始氨基酰-tRNA轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到A位，位，與與A位上氨基酰位上氨基酰-tRNA的的-氨基結合形成肽鍵氨基結合形成肽鍵3. 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位酶轉(zhuǎn)位酶催化，核蛋白體向催化，核蛋白體向3 -端移動一個密碼子的距離，使端移動一個密碼子的距離，使mRNA上下一個上下一個密碼子進入核蛋白體密碼子進入核蛋白體A位、而占據(jù)位、而占據(jù)A位的肽酰

16、位的肽酰-tRNA移入移入P位位 延長因子延長因子: EF-Tu EF-Ts EF-G真核真核延長過程與原核延長過程與原核基本相似基本相似但有不同的但有不同的反應體系反應體系和和延長因子：延長因子：eEF-1 eEF-1 eEF-2 真核細胞核蛋白體真核細胞核蛋白體沒有沒有E位位，轉(zhuǎn)位時卸載的，轉(zhuǎn)位時卸載的tRNA直接從直接從P位脫落位脫落現(xiàn)在學習的是第二十頁，共24頁肽鏈合成終止：肽鏈合成終止：核蛋白體核蛋白體A位出現(xiàn)位出現(xiàn)mRNA的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從的終止密碼子后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰肽酰-tRNA中釋出，中釋出，mRNA、核蛋白體大、小亞基等分離。、核蛋白體大、小

17、亞基等分離。原核原核生物終止階段需要釋放因子生物終止階段需要釋放因子RF-1、 RF-2和和 RF-3參與參與釋放因子釋放因子功能功能：I 識別終止密碼子識別終止密碼子 II誘導轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚哉T導轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚訧IIRF-3有有GTP酶活性，能介導酶活性，能介導RF-1、RF-2與核蛋白體的相互作用與核蛋白體的相互作用真核真核生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有生物翻譯終止過程與原核生物相似，但只有1個釋放因子個釋放因子eRF，可識別所有終止密碼子，完成原核生物各類，可識別所有終止密碼子，完成原核生物各類RF的功能。的功能。 現(xiàn)在學習的是第二十一頁，共24頁現(xiàn)在學習的是第二十二頁，共24頁蛋白質(zhì)翻譯后修飾：蛋白質(zhì)翻譯后修飾：真核真核生物中新生生物中新生(未成熟未成熟)分泌蛋白的分泌蛋白的N端有可被細胞轉(zhuǎn)運系端有可被細胞轉(zhuǎn)運系統(tǒng)識別的特征性、保守的氨基酸序列統(tǒng)識別的特征性、保守的氨基酸序列(約約13-36AA,含疏水含疏水AA