原核生物真核生物基因表達(dá)比較

關(guān)于原核生物真核生物基因表達(dá)比較第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物

真核生物原料:模板:酶:其他因子:NTP(ATPUTPCTPGTP)DNARNA-聚合酶RNA-聚合酶IIIIII

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?。哭D(zhuǎn)錄：模板:第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物RNA-聚合酶真核生物RNA-聚合酶酶：第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。操縱子包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游(upstream)的調(diào)控序列。第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物上游調(diào)控序列:中的啟動(dòng)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(dòng)子）第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物轉(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(diǎn)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-actingelement)。順式作用元件包括啟動(dòng)子、啟動(dòng)子上游元件(upstreampromoterelements)等近端調(diào)控元件和增強(qiáng)子(enhancer)等遠(yuǎn)隔序列。起始點(diǎn)上游多數(shù)有共同的TATA序列，稱為Hognest盒或TATA盒(TATAbox)。通常認(rèn)為這就是啟動(dòng)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(dòng)子上游元件是位于TATA盒上游的DNA序列，多在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)約-40～-100nt的位置，比較常見的是GC盒和CAAT盒。

第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄起始:原核生物：RNA聚合酶和DNA的特殊序列——啟動(dòng)子(promoter)結(jié)合后，就能啟動(dòng)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(dòng)子、RNA聚合酶和轉(zhuǎn)錄因子的參與。少數(shù)幾個(gè)反式作用因子的搭配啟動(dòng)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Ⅱ-DNA-RNA復(fù)合物

第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)錄延長：原核生物轉(zhuǎn)錄過程中有羽毛狀現(xiàn)象：啟動(dòng)子清除，α亞基脫落，RNA–pol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不斷聚合，RNA鏈不斷延長。原核生物在同一DNA模板上，有多個(gè)轉(zhuǎn)錄同時(shí)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。

第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(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ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止Ρ因子：識(shí)別富含C的RNA鏈ATPase活性解螺旋酶（helicase）活性Ρ因子第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月真核生物的轉(zhuǎn)錄終止：在超出千百個(gè)核苷酸后停頓，轉(zhuǎn)錄后修飾有多聚腺苷酸（polyA）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GTGTGT序列，這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止修飾點(diǎn)。第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物真核生物轉(zhuǎn)錄對比：第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月翻譯：mRNA是蛋白質(zhì)生物合成的直接模板:遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)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(singlecistron)

許多真核生物基因轉(zhuǎn)錄后有一個(gè)對mRNA外顯子加工的過程,使mRNA序列中出現(xiàn)移碼、錯(cuò)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（mRNAediting）。

第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月核蛋白體是蛋白質(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。第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)生物合成需要酶類、蛋白質(zhì)因子:第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月氨基酸的活化：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-tRNAfMet)。真核生物起始氨基酰-tRNA:

Met-tRNAiMettRNAiMet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第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月肽鏈合成起始: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)合物第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月原核生物位于AUG上游8-13個(gè)核苷酸處的一個(gè)短片段（4-6個(gè)核苷酸）叫做SD序列。這段序列正好與tRNA30S小亞基中的16srRNA3’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。真核生物翻譯起始第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月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α-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(dòng)一個(gè)密碼子的距離，使mRNA上下一個(gè)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-TuEF-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-1αeEF-1βγeEF-2真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從P位脫落第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月肽鏈合成終止：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(shí)別終止密碼子II誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ富钚訧IIRF-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(gè)釋放因子eRF，可識(shí)別所有終止密碼子，完成原核生物各類RF的功能。第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)翻譯后修飾：真核生物中新生(未成熟)分泌蛋白的N端有可被細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)識(shí)