222原核生物和真核生物基因表達(dá)的區(qū)別

...wd......wd......wd...原核生物與真核生物基因表達(dá)的區(qū)別最正確答案原核生物的機(jī)體能在基因表達(dá)過程的任何階段進(jìn)展調(diào)控，如調(diào)控可在轉(zhuǎn)錄階段、轉(zhuǎn)錄后加工階段和翻譯階段進(jìn)展。轉(zhuǎn)錄的調(diào)控主要發(fā)生在起始階段，這樣可防止浪費(fèi)能量合成不必要的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物。通常不在轉(zhuǎn)錄延伸階段進(jìn)展調(diào)控，但可在終止階段進(jìn)展調(diào)控，終止可以防止越過終止子而進(jìn)展下一個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄。RNA的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物本身是一個(gè)受調(diào)控的靶分子，轉(zhuǎn)錄物作為一個(gè)整體其有效性可以受到調(diào)控，例如，它的穩(wěn)定性可以決定它是否保存下來用于翻譯。此外，初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒旆肿拥募庸つ芰蓻Q定最后mRNA分子的組成和功能。在真核細(xì)胞中，還可對(duì)RNA從核到胞漿中的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)展調(diào)控。但是在細(xì)菌中，mRNA只要一合成，就可用于翻譯。翻譯也像轉(zhuǎn)錄一樣，在起始階段和終止階段進(jìn)展調(diào)控。DNA轉(zhuǎn)錄的起始和RNA翻譯的起始路線也很相似。真核生物基因表達(dá)的調(diào)控要比原核生物復(fù)雜得多，特別是高等生物，不僅由多細(xì)胞構(gòu)成，而且具有組織和器官的分化。細(xì)胞中由核膜將核和細(xì)胞質(zhì)分開，轉(zhuǎn)錄和翻譯并不是偶聯(lián)，而是分別在核和細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)展的，基因組不再是環(huán)狀或線狀近于裸露DNA，而是由多條染色體組成，染色體本身構(gòu)造是以核小體為單位形成的多極構(gòu)造，真核生物的個(gè)體還存在著復(fù)雜的個(gè)體發(fā)育和分化，因此說真核生物的基因表達(dá)調(diào)控是多層次的，從DNA到RNA到有功能蛋白質(zhì)多途徑進(jìn)展調(diào)控的。主要的調(diào)控途徑有如下幾個(gè)方面：①DNA和染色體水平上的調(diào)控：基因的拷貝數(shù)擴(kuò)增或喪失和基因重排，DNA修飾，在染色體上的位置，染色體構(gòu)造〔包括染色質(zhì)、異染色質(zhì)、核小體〕都可影響基因表達(dá)。②轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控：轉(zhuǎn)錄起始的控制和延伸的弱化對(duì)mRNA前體的水平都會(huì)產(chǎn)生影響。③轉(zhuǎn)錄后RNA加工過程和運(yùn)送中的調(diào)控：真核基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA前體，要經(jīng)過加工才能成熟為mRNA，包括切割、拼接、編輯、5`和3`末端修飾等，成熟的mRNA再運(yùn)出細(xì)胞核。④翻譯水平上的調(diào)控：5`端前導(dǎo)序列形成莖環(huán)構(gòu)造降低翻譯水平或抑制蛋白結(jié)合5`端，阻止mRNA的翻譯。⑤翻譯后的調(diào)控：翻譯后產(chǎn)生的蛋白質(zhì)常常需要修飾和加工如磷酸化、糖基化、切除信號(hào)肽及構(gòu)象形成等，才能成為有活性的蛋白質(zhì)，可以利用這個(gè)過程有選擇地激活或滅活某些蛋白質(zhì)。⑥mRNA降解的調(diào)控：控制mRNA壽命就能控制一定數(shù)目的mRNA分子產(chǎn)生蛋白質(zhì)數(shù)量，這種調(diào)控是由mRNA3`端的序列決定的。〔為什么是有其決定〕真核生物基因表達(dá)調(diào)控過程與原核生物的不同之處2010-8-2909:12最正確答案①真核生物中編碼蛋白質(zhì)的基因通常是連續(xù)的、不連續(xù)的，由于轉(zhuǎn)錄時(shí)內(nèi)含子和外顯子是一起轉(zhuǎn)錄的，因而轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的信使RNA必須經(jīng)加工，將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄局部剪切掉，將外顯子轉(zhuǎn)錄局部拼接起來，才能成為成熟的RNA。②真核生物有細(xì)胞核，核膜將核質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)隔開，因此，轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)展，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)展。可見其轉(zhuǎn)錄和翻譯具有時(shí)間和空間上的分隔。③真核生物大多是多細(xì)胞生物，個(gè)體發(fā)育過程中要發(fā)生細(xì)胞分化。分化是不同的基因特異性表達(dá)的結(jié)果。細(xì)胞中關(guān)閉或開啟某些基因，都是在嚴(yán)風(fēng)格控作用下進(jìn)展的。基因的這種特異性表達(dá)的調(diào)控機(jī)制也是真核生物所特有的。圖3-14真核生物基因表達(dá)過程示意圖真核生物基因表達(dá)調(diào)控的過程與原核生物有許多共同之處。例如，在真核生物構(gòu)造基因的側(cè)翼序列上，同樣存在著許多不同的調(diào)控序列，真核生物通過特異性蛋白與某些調(diào)控序列的結(jié)合與否，來調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。但是，真核生物基因表達(dá)調(diào)控與。原核生物也有許多不同之處。例如，真核生物中編碼蛋白質(zhì)的基因通常是連續(xù)的、不連續(xù)的，由于轉(zhuǎn)錄時(shí)內(nèi)含子和外顯子是一起轉(zhuǎn)錄的，因而轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的信使RNA必須經(jīng)過加工，將內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄局部剪切掉，將外顯子轉(zhuǎn)錄局部拼接起來，才能成為有功能的成熟的信使RNA。而原核生物的基因由于不含有外顯子和內(nèi)含子，因此，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工過程。再有，原核生物基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯通常是在同一時(shí)間同一地點(diǎn)進(jìn)展的，即在轉(zhuǎn)錄未完成之前翻譯便開場(chǎng)進(jìn)展。如大腸桿菌乳糖分解代謝過程中，三個(gè)構(gòu)造基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯就是同時(shí)在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)展的。真核生物由于有細(xì)胞核，核膜將核質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分隔開來，因此，轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核中進(jìn)展的，翻譯則是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)展的?？梢?。真核生物基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯具有時(shí)間和空間上的分隔。上述真核生物基因轉(zhuǎn)錄后的剪切、拼接和轉(zhuǎn)移等過程，都需要有調(diào)控序列的調(diào)控，這種調(diào)控作用是原核生物所沒有的。真核生物的基因表達(dá)過程與原核生物的基因在時(shí)空上不同，因而真核生物的基因在原核生物內(nèi)表達(dá)可能出現(xiàn)問題。這是什么意思啊一是時(shí)間：原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)，轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎同時(shí)進(jìn)展。真核細(xì)胞原初轉(zhuǎn)錄物不能翻譯，需要進(jìn)展后加工才能翻譯。

二者在轉(zhuǎn)錄與翻譯的時(shí)間上別離。

二是空間：原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和翻譯幾乎都在擬核區(qū)進(jìn)展，沒有明顯空間上的區(qū)分。

真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)進(jìn)展，翻譯在胞質(zhì)進(jìn)展。

二者轉(zhuǎn)錄和翻譯在空間上隔離。

以上兩點(diǎn)統(tǒng)稱：真核生物的基因表達(dá)過程與原核生物的基因在時(shí)空上不同。第三節(jié)真核生物基因表達(dá)的調(diào)控原核生物操縱元調(diào)控中的一些原理也存在于真核生物基因表達(dá)中，但是，多細(xì)胞真核生物的形態(tài)、構(gòu)造、功能和生長發(fā)育過程要比原核生物復(fù)雜得多，具有準(zhǔn)確的發(fā)育程序和大量分化的特殊細(xì)胞群，因此它需要更為多樣化的調(diào)控機(jī)制。首先，高等真核生物的基因組遠(yuǎn)比細(xì)菌基因組大，包含的DNA量和遺傳信息也多得多。例如，根據(jù)已測(cè)定的基因組全部序列，E.coli有4.6×106bp，可編碼4288個(gè)基因，每個(gè)基因含有約1100bp。這個(gè)基因長度與已全部測(cè)序的8個(gè)原核生物相似。真核生物啤酒酵母有1.2×107bp，可編碼5885個(gè)基因，每個(gè)基因含約2000bp。在高等植物中，據(jù)對(duì)擬南芥菜第4染色體長臂的一段長為1.9×106bp的DNA片段全序列測(cè)定，這段DNA可編碼389個(gè)基因，每個(gè)基因有4800bp。這些結(jié)果說明，高等生物基因組中有很多重復(fù)序列。據(jù)分析，人類基因組有3×109bp，編碼蛋白質(zhì)的基因約為3.5萬個(gè)。其余的都是重復(fù)序列。高等植物不同物種的基因組大小差異很大，如擬南芥有1×108bp，水稻有4.3×108bp，小麥則有1.6×1010bp。高等植物的基因組中很多是重復(fù)序列，尤其是象小麥這類DNA含量高的大基因組，重復(fù)序列比例更大。很多重復(fù)序列與調(diào)控作用有關(guān)。例如，擬南芥的重復(fù)序列在轉(zhuǎn)基因煙草中具有基因表達(dá)增強(qiáng)子的作用。其次，真核生物的DNA與組蛋白等結(jié)合形成染色質(zhì)，染色質(zhì)構(gòu)造的變化可以調(diào)控基因表達(dá)。真核生物基因表達(dá)分散在整個(gè)基因組的各個(gè)染色體上，而不象細(xì)菌那樣全部基因串連在一起。所以真核生物不僅存在同一染色體上不同基因間的調(diào)控問題，而且還存在不同染色體之間的基因調(diào)控問題。第三，在真核生物中，不同組織的細(xì)胞在功能上是高度分化的。大多數(shù)真核生物都是多細(xì)胞的復(fù)雜有機(jī)體，在個(gè)體發(fā)育過程中，由一個(gè)受精卵經(jīng)過一系列的細(xì)胞分裂和分化形成不同類型的細(xì)胞和組織。分化就是不同基因表達(dá)的結(jié)果。在不同的發(fā)育階段和不同類型的細(xì)胞中，基因表達(dá)在時(shí)空上受到嚴(yán)密的調(diào)控。例如，在動(dòng)物胰臟細(xì)胞中不會(huì)產(chǎn)生視網(wǎng)膜色素，而在視網(wǎng)膜細(xì)胞中也不會(huì)產(chǎn)生胰島素。真核細(xì)胞具有選擇性激活和抑制基因表達(dá)的機(jī)制。如果基因在錯(cuò)誤的時(shí)間或細(xì)胞中表達(dá)、表達(dá)缺乏或過量地表達(dá)，都會(huì)破壞細(xì)胞的正常代謝，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。原核生物大多是單細(xì)胞的，在一樣的環(huán)境條件下，同一群體的細(xì)胞對(duì)環(huán)境的變化具有基本一樣的反響，基因的表達(dá)基本一致。但是在一樣的環(huán)境條件下，多細(xì)胞真核生物體內(nèi)的不同細(xì)胞的反響則全然不同，只有局部或很少一局部細(xì)胞的基因表達(dá)直承受到環(huán)境條件變化的影響，其余細(xì)胞中的基因表達(dá)只是間承受到影響或者基本不受影響。這就保證了真核生物的一些主要組織和器官在千變?nèi)f化的環(huán)境條件下能夠維持正常功能。第四，真核生物細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上是分隔的。真核生物具有由核膜包被的細(xì)胞核，基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯分別在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)展。因此，轉(zhuǎn)錄的RNA還必須經(jīng)過加工以及從細(xì)胞核中運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)中才能行使功能，而且，相對(duì)于原核生物來說，mRNA的壽命比較長。這就為翻譯水平的調(diào)控提供了方便。真核生物基因表達(dá)可以在多個(gè)層次上進(jìn)展調(diào)控。綜上所述，真核生物基因表達(dá)的調(diào)控遠(yuǎn)比原核生物復(fù)雜，可以發(fā)生在DNA水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后的修飾、翻譯水平和翻譯后的修飾等多種不同層次〔圖真核生物基因表達(dá)中可能的調(diào)控環(huán)節(jié)〕。但是，最經(jīng)濟(jì)、最主要的調(diào)控環(huán)節(jié)仍然是在轉(zhuǎn)錄水平上?！彩且?yàn)?，attheverybeginning就阻止了，就防止了不必要的浪費(fèi)?。　场惨弧矰NA水平的調(diào)控DNA水平上的調(diào)控是通過改變基因組中有關(guān)基因的數(shù)量、構(gòu)造順序和活性而控制基因的表達(dá)。這一類的調(diào)控機(jī)制包括基因的擴(kuò)增、重排或化學(xué)修飾。其中有些改變是可逆的。

1、基因劑量與基因擴(kuò)增細(xì)胞中有些基因產(chǎn)物的需要量比另一些大得多，細(xì)胞保持這種特定比例的方式之一是基因組中不同基因的劑量不同。例如，有A、B兩個(gè)基因，假設(shè)他們的轉(zhuǎn)錄、翻譯效率一樣，假設(shè)A基因拷貝數(shù)比B基因多20倍，則A基因產(chǎn)物也多20倍。組蛋白基因是基因劑量效應(yīng)的一個(gè)典型實(shí)例。為了合成大量組蛋白用于形成染色質(zhì)，多數(shù)物種的基因組含有數(shù)百個(gè)組蛋白基因拷貝?！不蚩截悢?shù)不同〕基因劑量也可經(jīng)基因擴(kuò)增臨時(shí)增加。兩棲動(dòng)物如蟾蜍的卵母細(xì)胞很大，是正常體細(xì)胞的一百倍，需要合成大量核糖體。核糖體含有rRNA分子，基因組中的rRNA基因數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足卵母細(xì)胞合成核糖體的需要。所以在卵母細(xì)胞發(fā)育過程中，rRNA基因數(shù)目臨時(shí)增加了4000倍。卵母細(xì)胞的前體同其他體細(xì)胞一樣，含有約500個(gè)rRNA基因〔rDNA〕。在基因擴(kuò)增后，rRNA基因拷貝數(shù)高達(dá)2×106。這個(gè)數(shù)目可使得卵母細(xì)胞形成1012個(gè)核糖體，以滿足胚胎發(fā)育早期蛋白質(zhì)大量合成的需要。

在基因擴(kuò)增之前，這500個(gè)rRNA基因以串聯(lián)方式排列。在發(fā)生擴(kuò)增的3周時(shí)間里，rDNA不再是一個(gè)單一連續(xù)DNA片段，而是形成大量小環(huán)即復(fù)制環(huán)，以增加基因拷貝數(shù)目。這種rRNA基因擴(kuò)增發(fā)生在許多生物的卵母細(xì)胞發(fā)育過程中，包括魚、昆蟲和兩棲類動(dòng)物。目前對(duì)這種基因擴(kuò)增的機(jī)制并不清楚。

在某些情況下，基因擴(kuò)增發(fā)生在異常的細(xì)胞中。例如，人類癌細(xì)胞中的許多致癌基因，經(jīng)大量擴(kuò)增后高效表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞繁殖和生長失控。有些致癌基因擴(kuò)增的速度與病癥的開展及癌細(xì)胞擴(kuò)散程度高度相關(guān)。

2．基因喪失在一些低等真核生物的細(xì)胞分化過程中，有些體細(xì)胞可以通過喪失某些基因，從而到達(dá)調(diào)控基因表達(dá)的目的，這是一種極端形式的不可逆的基因調(diào)控方式。

如某些原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育到一定階段后，許多體細(xì)胞常常喪失整條染色體或局部染色體，而只有在將來分化生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞中保存著整套的染色體。在馬蛔蟲中，個(gè)體發(fā)育到一定階段后，體細(xì)胞中的染色體破碎，形成許多小的染色體，其中有些小染色體沒有著絲粒，它們因不能在細(xì)胞分裂中正常分配而喪失，在將來形成生殖細(xì)胞的細(xì)胞中不存在染色體破碎現(xiàn)象。

但是，基因喪失現(xiàn)象在高等真核生物中還未發(fā)現(xiàn)。

3．DNA重排〔基因重排〕基因重排(generearrangement)是指DNA分子中核苷酸序列的重新排列。這些序列的重排可以形成新的基因，也可以調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。這種重排是由基因組中特定的遺傳信息決定的，重排后的基因序列轉(zhuǎn)錄成mRNA，翻譯成蛋白質(zhì)。

盡管基因組中的DNA序列重排并不是一種普通方式，但它是有些基因調(diào)控的重要機(jī)制，在真核生物細(xì)胞生長發(fā)育中起關(guān)鍵作用。

⑴酵母交配型轉(zhuǎn)換。啤酒酵母交配型轉(zhuǎn)換是DNA重排的結(jié)果。酵母菌有兩種交換型，分別a和α。單倍體a和α之間配合才能產(chǎn)生二倍體a/α，經(jīng)減數(shù)分裂及產(chǎn)孢過程形成單倍體四分子，其中a和α的孢子的比例為2：2。如果單獨(dú)培養(yǎng)基因型a和α的孢子，由于僅有與親代一樣的交配型基因型，所以形成的孢子之間不能發(fā)生交配。但酵母菌中有一種同宗配合交配類型，其細(xì)胞可轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的交配類型，使細(xì)胞之間可發(fā)生配合。如圖8-18所示。

起始的單倍體孢子〔這里是α〕發(fā)育成一個(gè)母細(xì)胞及一個(gè)芽細(xì)胞，芽細(xì)胞再長成子細(xì)胞。在下一次分裂后，這個(gè)母細(xì)胞及新形成的子細(xì)胞轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的交配型a，結(jié)果是兩個(gè)α和兩個(gè)a型細(xì)胞。相對(duì)應(yīng)交配型細(xì)胞融合形成a/α二倍體合子〔交配〕。再經(jīng)有絲分裂及產(chǎn)孢過程又形成單倍體孢子。這種交配型轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是遺傳物質(zhì)的重排?？刂平慌湫偷腗AT基因位于酵母菌第3染色體上，MATa和MATα互為等位基因。含有MATa單倍體細(xì)胞為a交配型，具有MATα基因型的細(xì)胞為α交配型。MAT位點(diǎn)的兩端，還有類似MAT基因的HMLa和HMRa基因，他們分別位于第3染色體左臂和右臂上。這兩個(gè)基因分別具有與MATα和MATa一樣的序列，但在其基因上游各有一個(gè)抑制轉(zhuǎn)錄起始的沉默子，所以不表達(dá)。

交換型轉(zhuǎn)換是由HO內(nèi)切核酸酶(HOendonuclease)的作用開場(chǎng)的(圖8－19)。這個(gè)內(nèi)切酶將MATa基因內(nèi)的一段24bp的雙鏈DNA切開，另一種核酸外切酶在雙鏈DNA的切口，從5′到3′加工產(chǎn)生一段突出的3′單鏈尾端序列〔約500個(gè)核苷酸〕，MATa基因用這一段單鏈系列插入到MATα基因的同源序列中，以HMLα序列為模板，合成一段新的HMLα基因序列，再通過重組使HMLα整合到MATa序列中，導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)換，由MATa轉(zhuǎn)換成MATα。在這個(gè)重組過程中，有一段244bp的重組強(qiáng)化子(recombinantenhancer,RE)對(duì)重組起順式調(diào)控作用，是基因轉(zhuǎn)換所必須的，RE缺失則不能發(fā)生基因轉(zhuǎn)換。這段RE序列也位于第3染色體左臂上，靠近HMLα位點(diǎn)。

MAT基因編碼一種與MCM1轉(zhuǎn)錄因子互作的調(diào)控蛋白，控制其它基因轉(zhuǎn)錄。MATa和MATα基因產(chǎn)物對(duì)MCM1具有不同的影響，因而表現(xiàn)出不同的等位基因特異表達(dá)模式。在紅色面包霉及其它真菌中出現(xiàn)的四分孢子異常比例，也是重組后產(chǎn)成的基因轉(zhuǎn)換形成的。

〔2〕動(dòng)物抗體基因重排一個(gè)正常哺乳動(dòng)物可產(chǎn)生108以上不同的抗體分子，每一種抗體具有與特定抗原結(jié)合的能力?？贵w是蛋白質(zhì)，每一種特異抗體具有不同的氨基酸序列。如果抗體的遺傳表達(dá)是一個(gè)基因編碼一條多肽鏈，那么一個(gè)哺乳動(dòng)物就需要108以上的基因來編碼抗體，這個(gè)數(shù)目至少是整個(gè)基因組中基因數(shù)目〔現(xiàn)在估計(jì)人類基因組中編碼蛋白質(zhì)的基因大概只有30000個(gè)左右〕的1000倍。這是不可能實(shí)現(xiàn)的!

那么哺乳動(dòng)物是采用什么機(jī)制形成如此眾多的不同抗體分子的呢

首先我們看一下抗體分子的構(gòu)造〔圖抗體分子構(gòu)造〕?？贵w包括兩條分別約440個(gè)氨基酸的重鏈〔heavychain,H〕和兩條分別約214個(gè)氨基酸的輕鏈〔lightchain,L〕。不同抗體分子的差異主要在重鏈和輕鏈的氨基端〔N端〕，故將N端稱為變異區(qū)〔variableregion,V〕，N端的長度約為110個(gè)氨基酸。不同抗體羧基端〔C端〕的序列非常相似，稱為恒定區(qū)〔constantregion,C〕?？贵w的輕鏈、重鏈之間和兩條重鏈之間由二硫鍵連接，形成一種四鏈〔H2L2〕構(gòu)造的免疫球蛋白分子。

在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由固定的完整基因編碼的，而是由不同基因片段經(jīng)重排后形成的完整基因編碼的。完整的重鏈基因由VH、D、J和C四個(gè)基因片斷組合而成，完整的輕鏈基因由VL、J和C三3個(gè)片段組合而成。

人的第14號(hào)染色體上具有86個(gè)重鏈變異區(qū)片段〔VH〕，30個(gè)多樣區(qū)片段〔diverse，D〕，9個(gè)連接區(qū)片段〔jioning，J〕以及11個(gè)恒定區(qū)片段〔C〕。

輕鏈基因分為3個(gè)片段，變異區(qū)〔VL〕，連接區(qū)(J)和恒定區(qū)(C)。人類的輕鏈分為2型：κ型〔Kappa輕鏈，κ〕和λ型〔Lambda輕鏈，λ〕。κ輕鏈基因位于第2號(hào)染色體上，λ輕鏈基因位于第22號(hào)染色體上。

人類基因組中抗體基因片斷抗體組成基因座位所在染色體基因片斷數(shù)目VDJC重鏈IGH148630911Kappa輕鏈〔κ〕IGK276051Lambda輕鏈〔λ〕IGL2252077隨著B淋巴細(xì)胞的發(fā)育，基因組中的抗體基因在DNA水平發(fā)生重組，形成編碼抗體的完整基因〔圖人類抗體重鏈基因構(gòu)造〕。在每一個(gè)重鏈分子重排時(shí)，首先V區(qū)段與D區(qū)段連接，然后與J區(qū)段連接，最后與C區(qū)段連接，形成一個(gè)完整的抗體重鏈基因。每一個(gè)淋巴細(xì)胞中只有一種重排的抗體基因。

輕鏈的重排方式與重鏈基本相似〔圖人類抗體κ鏈基因構(gòu)造〕，所不同的是輕鏈由3個(gè)不同的片斷組成。

重鏈和輕鏈基因重排后轉(zhuǎn)錄，再翻譯成蛋白質(zhì)，由二硫鍵連接，形成抗體分子。

產(chǎn)生免疫球蛋白分子多樣性的遺傳控制：

重鏈和輕鏈的不同組合，κ、λ、H；

在重鏈中，V、D、J和C片段的組合；

κ輕鏈中V和C的組合；

λ輕鏈中V、J和C的組合；

此外，基因片段之間的連接點(diǎn)也可以在幾個(gè)bp的范圍內(nèi)移動(dòng)。

因此，可以從約300個(gè)抗體基因片段中產(chǎn)生109數(shù)量級(jí)的免疫球蛋白分子。4.DNA甲基化和去甲基化在真核生物DNA分子中，少數(shù)胞嘧啶堿基第5碳上的氫可以在甲基化酶的催化下被一個(gè)甲基取代，使胞嘧啶甲基化(methylation)。

甲基化多發(fā)生在5′－CG－3′二核苷酸對(duì)上。有時(shí)CG二核苷酸對(duì)上的兩個(gè)C都甲基化，稱為完全甲基化，只有一個(gè)C甲基化稱為半甲基化。甲基化酶可識(shí)別這種半甲基化DNA分子，使另一條鏈上的胞嘧啶也甲基化。DNA的甲基化可以引起基因的失活?；顫姳磉_(dá)的基因都是甲基化缺乏的基因。表達(dá)活性與甲基化程度呈負(fù)相關(guān)。甲基化的程度可以在轉(zhuǎn)錄的充分激活和完全阻遏之間起調(diào)節(jié)作用。把甲基化和未甲基化的病毒DNA或細(xì)胞核基因分別導(dǎo)入活細(xì)胞，已甲基化的基因不表達(dá)，而未甲基化的能夠表達(dá)。在大鼠個(gè)體發(fā)育過程中，核內(nèi)DNA甲基化的水平失不斷提高的，14d的胚胎肝臟只有8％的rDNA甲基化，18d的胚胎肝臟有30％的rDNA甲基化，而成年大鼠肝組織中rDNA的甲基化程度高達(dá)60％。

某些玉米Ac轉(zhuǎn)座因子在沒有任何DNA序列變化的情況下，失去了轉(zhuǎn)座酶基因活性，就是因?yàn)檫@個(gè)基因的富含CG區(qū)域發(fā)生了高度甲基化。經(jīng)化學(xué)處理去甲基化后，又可使轉(zhuǎn)座酶基因活性恢復(fù)。〔二〕轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控持家基因和奢侈基因

在多細(xì)胞的高等真核生物中，各種類型的細(xì)胞中都有一樣的一些基因在表達(dá)，這些基因的產(chǎn)物是維持細(xì)胞的正常構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)、以及參與新成代謝等生命活動(dòng)所必須的，由于它們的功能對(duì)于每一個(gè)細(xì)胞來說都是必不可少的，所以將這些基因稱為持家基因〔housekeepinggene〕。如組蛋白基因、核糖體蛋白基因、線粒體蛋白基因、糖酵解酶基因等。在哺乳動(dòng)物中，持家基因大約有10000個(gè)左右。另一類基因是組織特異性基因〔tissue-specificgene〕,又稱為奢侈基因(luxurygene)。這類基因與細(xì)胞的特定功能有關(guān)，是在各種組織中選擇性表達(dá)的基因。如表皮的角蛋白基因、肌細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白基因和肌球蛋白基因等。據(jù)估計(jì)，各類細(xì)胞中的奢侈基因的總和大于持家基因的數(shù)目。持家基因和奢侈基因的表達(dá)調(diào)控通常發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平。

前面介紹了細(xì)菌中的基因經(jīng)誘導(dǎo)可使表達(dá)效率提高千倍以上。這種極端的調(diào)控水平很難發(fā)生在真核生物基因表達(dá)中〔酵母菌除外〕。大多數(shù)真核生物基因經(jīng)誘導(dǎo)可提高幾倍至數(shù)十倍的表達(dá)效率。多數(shù)真核生物基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是正調(diào)控。1、真核基因表達(dá)調(diào)控的順式作用元件順式作用元件(cis-actingelement)是指DNA分子上對(duì)基因表達(dá)有調(diào)節(jié)活性的特定核苷酸序列。順式作用元件的活性只影響同一DNA分子上的基因。這種DNA序列多位于基因上游或內(nèi)含子中。

真核基因的順式作用元件按其功能可以分為：啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和靜止子。

啟動(dòng)子的構(gòu)造和功能

啟動(dòng)子是轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)，位于受其調(diào)控的基因上游，鄰近基因轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，是基因的一局部〔圖真核生物啟動(dòng)子元件〕。

TATA框〔TATAbox〕：中心位于－30位置，是RNA聚合酶Ⅱ識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)。富含AT堿基，一般有8bp，改變其中任何一個(gè)堿基都會(huì)顯著降低轉(zhuǎn)錄活性，又稱為Hognessbox。如人類的β珠蛋白基因啟動(dòng)子中TATA序列發(fā)生突變，β珠蛋白產(chǎn)量就會(huì)大幅度下降而引起貧血癥。

CAAT框〔CAATbox〕：位于－70～－80位置，共有序列GGCC(T)CAATCT。決定啟動(dòng)子的起始頻率。兔的β珠蛋白基因的CAAT框變成TTCCAATCT，其轉(zhuǎn)錄效率只有原來的12％。

GC框(GCbox)：－110位置，GGGCGG。增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性。真核基因的啟動(dòng)子有三個(gè)元件構(gòu)成，而原核基因的啟動(dòng)子一般只有兩個(gè)元件，-10位置的TATAbox和－35位置的TTGACAbox。增強(qiáng)子的構(gòu)造和功能

增強(qiáng)子〔enhancer〕，又稱強(qiáng)化子〔transcriptionalenhancer〕，是一種遠(yuǎn)端調(diào)控元件，至少距轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游100bp以上，通常位于－700～－1000處，所以又稱為上游激活序列(upstreamactivatorsequence,UAS)。

增強(qiáng)子區(qū)的跨度一般有100－200bp，和啟動(dòng)子一樣，由一個(gè)或多個(gè)各具特征的DNA序列組成，常由8－12bp的核心序列和其他序列相間排列。

增強(qiáng)子也要通過與特定的蛋白質(zhì)因子(轉(zhuǎn)錄因子)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)其對(duì)轉(zhuǎn)錄的增強(qiáng)作用。靜止子

是一種類似增強(qiáng)子但起負(fù)調(diào)控作用的順式作用元件。有人稱為沉默基因。靜止子與相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合后，可以使正調(diào)控系統(tǒng)失去作用。2、真核基因調(diào)控的反式作用因子不管是啟動(dòng)子還是增強(qiáng)子序列，他們的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)功能都是通過與特定的DNA結(jié)合蛋白的相互作用而實(shí)現(xiàn)的。

真核生物的RNA聚合酶與原核生物的RNA聚合酶不同，它本身不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，純化了的真核生物RNA聚合酶在體外是不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的。因此必須事先有一套轉(zhuǎn)錄因子裝配到啟動(dòng)子上，RNA聚合酶才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄。

這些轉(zhuǎn)錄因子一般并不是RNA聚合酶的組成成分。能直接或間接識(shí)別各種順式調(diào)控元件并與之結(jié)合從而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄效率的各種蛋白質(zhì)分子稱為反式作用因子(trans-actingfactor)。

能激活真核生物基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)稱為轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionfactor,TF)。轉(zhuǎn)錄因子是參與正調(diào)控的反式作用因子，是轉(zhuǎn)錄起始過程中RNA聚合酶所需要的輔助因子。

這類DNA結(jié)合蛋白有很多種，順式調(diào)控元件也有多種，正是不同的DNA序列和不同的DNA結(jié)合蛋白之間在空間構(gòu)造上的相互作用，以及蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用，構(gòu)成了復(fù)雜的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。

真核生物的RNA聚合酶類型產(chǎn)物ⅠrRNAⅡMRNA,snRNAⅢ5SrRNAtRNA反式作用因子的構(gòu)造特征

反式作用因子一般都具有三個(gè)不同功能構(gòu)造域(domain)?！部磥砦已芯康腅R也是一種反式作用因子也是轉(zhuǎn)錄因子！〕①DNA結(jié)合構(gòu)造域〔不就是ER的BD么〕與順式調(diào)控元件結(jié)合的部位。

對(duì)大量轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子構(gòu)造的研究說明，DNA結(jié)合構(gòu)造域大多在100bp以下。大體上有4種構(gòu)造特征：α螺旋－轉(zhuǎn)角－α螺旋(helix-turn-helix,HTH)構(gòu)造〔圖螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋〕、鋅指(zincfinger)構(gòu)造〔圖鋅指構(gòu)造〕、亮氨酸拉鏈(leucinezipper)構(gòu)造〔圖亮氨酸拉鏈〕等。②激活基因轉(zhuǎn)錄的功能構(gòu)造域一般有20－100個(gè)氨基酸組成。有時(shí)一個(gè)反式作用因子可能有一個(gè)以上的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)。構(gòu)造特征有：含有很多帶負(fù)電荷的α螺旋、富含谷氨酰胺或者富含脯氨酸。③與其他蛋白質(zhì)因子結(jié)合的構(gòu)造域

不同的反式調(diào)控因子〔轉(zhuǎn)錄因子〕與順式調(diào)控元件相互作用，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的效率不同。2．選擇性啟動(dòng)子有些真核生物基因具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的啟動(dòng)子，用于在不同細(xì)胞中表達(dá)。不同啟動(dòng)子可產(chǎn)生不同的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物和不一樣的蛋白質(zhì)編碼序列。果蠅的乙醇脫氫酶基因是一個(gè)典型的例子。這個(gè)基因的構(gòu)造見圖8-31A。在幼蟲〔圖8-31B〕和成蟲期〔圖8-31C〕分別利用不同啟動(dòng)子進(jìn)展轉(zhuǎn)錄。成蟲期的轉(zhuǎn)錄具有一段很長的5’端前導(dǎo)序列，其中大多數(shù)在mRNA加工中去掉。多啟動(dòng)子可使幼蟲和成蟲具有獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。真核基因表達(dá)的激素調(diào)控

多細(xì)胞真核生物的一些基因表達(dá)經(jīng)常受到體內(nèi)外激素〔hormone〕的控制。許多甾類激素如皮質(zhì)激素、鹽皮質(zhì)激素、雌激素、雄激素和一些多肽激素都可以誘導(dǎo)某些基因的轉(zhuǎn)錄。

如昆蟲發(fā)生變態(tài)時(shí)多線染色體的疏松區(qū)有規(guī)律變化就是由蛻皮激素控制的。雙翅目昆蟲幼蟲的唾腺細(xì)胞內(nèi)有巨大的唾腺染色體，其上的橫帶被認(rèn)為相當(dāng)于基因或操縱元。在幼蟲發(fā)育的不同階段，可以看到一個(gè)或幾個(gè)橫帶發(fā)生疏松現(xiàn)象〔圖8-33〕即染色絲高度松散而不纏繞。同位素標(biāo)記試驗(yàn)證明，疏松區(qū)出現(xiàn)大量新合成的mRNA。疏松出現(xiàn)的時(shí)間和部位隨著發(fā)育階段而順序消長。以果蠅唾腺染色體為例，其幼蟲在三齡前期，第III染色體不出現(xiàn)疏松。到三齡后期，74區(qū)EF段、75區(qū)B段和78區(qū)D段出現(xiàn)疏松〔圖8-34〕。進(jìn)入蛹期，上述3個(gè)區(qū)段的疏松消失，71區(qū)C-E段出現(xiàn)疏松?；计?，71區(qū)C-E段的疏松消失，而74區(qū)EF段和75區(qū)B段重新出現(xiàn)疏松。說明74區(qū)EF段和75區(qū)B段的基因作用與幼蟲的蛻皮和化蛹有關(guān)。

74區(qū)EF段和75區(qū)B段在蛻皮時(shí)發(fā)生疏松是和幼蟲體內(nèi)分泌的蛻皮激素有關(guān)。蛻皮激素是一種類固醇化合物，由幼蟲前胸腺分泌，傳送到蟲體各局部，激活74區(qū)EF段和75區(qū)B段的基因，導(dǎo)致幼蟲蛻皮。如果在三齡早期用尼龍線將唾腺局部緊緊扎起，如圖8-35所示，被結(jié)扎的受到蛻皮激素的作用，提前化蛹，而后半局部仍為幼蟲。取出唾腺細(xì)胞進(jìn)展檢查，發(fā)現(xiàn)前半局部唾腺細(xì)胞中第III染色體上74區(qū)EF段、75區(qū)B段和78區(qū)D段都有疏松出現(xiàn)。

更為直接的證據(jù)是用蛻皮激素注入搖蚊四齡幼蟲體內(nèi)，15～30分鐘后，在唾腺染色體Ⅰ的18區(qū)C段形成疏松。大約1H后，疏松體積擴(kuò)大到最大限度。正常情況下，搖蚊幼蟲或蛹蛻皮時(shí)，正是在I-18-C區(qū)段出現(xiàn)疏松。說明蛻皮激素引起該部位基因的活化。

類固醇是疏水性很強(qiáng)的化合物，可經(jīng)擴(kuò)散通過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞。在細(xì)胞中，類固醇與其受體結(jié)合形成二聚體。而類固醇受體本身是一組轉(zhuǎn)錄因子，具有與DNA結(jié)合的保守序列。這種二聚體一旦與目的基因啟動(dòng)子結(jié)合，即可直接啟動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄。而且，類固醇受體必須在類固醇存在時(shí)，才能與DNA結(jié)合，起始基因轉(zhuǎn)錄〔圖激素調(diào)控〕?！埠臀已芯康腅R一模一樣！〕〔三〕轉(zhuǎn)錄后調(diào)控在真核生物中，蛋白質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物統(tǒng)稱為核不均一RNA，必須經(jīng)過加工才能成為成熟的mRNA分子。在第三章已經(jīng)講過，加工過程包括三個(gè)方面：加帽、加尾和去掉內(nèi)含子。

轉(zhuǎn)錄后的內(nèi)含子剪切過程在基因表達(dá)的調(diào)控中具有重要意義。

選擇性mRNA切割

我們知道，在DNA水平上，真核生物基因與原核生物基因有一個(gè)明顯的不同之處，也就是真核生物的基因是不連續(xù)的，外顯子與內(nèi)含子相間排列，而轉(zhuǎn)錄的時(shí)候外顯子和內(nèi)含子是一起轉(zhuǎn)錄的。轉(zhuǎn)錄以后必須降內(nèi)含子切除，才能形成成熟的mRNA分子。這個(gè)過程成為剪接〔splicing〕。

同一初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在不同細(xì)胞中可以用不同方式切割加工，形成不同的成熟mRNA分子，使翻譯成的蛋白質(zhì)在含量或組成上都可能不同〔圖選擇性剪接〕。例如，老鼠α-淀粉酶基因，由于切割位置不同使來自同一基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物產(chǎn)生不同mRNA分子〔圖8-32〕。α-淀粉酶基因的編碼序列從外顯子2中第50bp處開場(chǎng)，與外顯子3及其他外顯子連接。在腺體中，外顯子S與2連接〔外顯子L作為內(nèi)含子同1和2一起切割掉了〕。在肝臟中，外顯子L與2連接，而外顯子S與內(nèi)含子1及前導(dǎo)序列L一起被切割掉了。這樣加工以后，外顯子S和L分別成為腺體和肝臟mRNA的前導(dǎo)序列，形成的不同mRNA以不同速率翻譯成蛋白質(zhì)。

果蠅的Dscam基因經(jīng)過選擇性剪切可以產(chǎn)生38000種不同的產(chǎn)物，超過整個(gè)基因組全部基因數(shù)目的2倍。〔四〕翻譯水平的調(diào)控在真核生物中，基因表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上，但是，翻譯水平的調(diào)控也是十分重要的。

阻遏蛋白與mRNA結(jié)合，可以阻止蛋白質(zhì)的翻譯。

鐵蛋白的功能是在細(xì)胞內(nèi)貯存鐵。鐵蛋白mRNA的翻譯取決于鐵的供應(yīng)。鐵供應(yīng)充足，則鐵蛋白合成就多。當(dāng)細(xì)胞中沒有鐵時(shí)，阻遏蛋白與鐵蛋白mRNA結(jié)合，阻止翻譯的進(jìn)展。當(dāng)細(xì)胞中有鐵存在時(shí)，阻遏蛋白就不與鐵蛋白mRNA結(jié)合，使翻譯得以進(jìn)展。成熟的mRNA可以失活狀態(tài)貯存起來。例如，植物的種子可以貯存多年，一旦條件適合，立即可以發(fā)芽。在種子萌發(fā)的最初階段，蛋白質(zhì)合成活潑，但是卻沒有mRNA的合成。20世紀(jì)50年代，在遼寧省新金縣出土的蓮子，已經(jīng)在地下埋沒了一千多年，播種后仍然能夠發(fā)芽開花?？磥?，mRNA很容易降解，這句話也不一定正確?。?！動(dòng)物中也有這樣的情況。海膽卵內(nèi)的mRNA在受精前是不翻譯的，一旦受精，蛋白質(zhì)的合成立即開場(chǎng)。用放線菌素D處理，蛋白質(zhì)仍然能夠翻譯。放線菌素D可以抑制mRNA的轉(zhuǎn)錄，這說明指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的mRNA是早已存在于卵細(xì)胞內(nèi)的，而不是當(dāng)時(shí)轉(zhuǎn)錄的。

當(dāng)海膽受精卵發(fā)育一段時(shí)間，再用放線菌素D處理，蛋白質(zhì)的合成就會(huì)停頓?！参濉撤g后調(diào)控從mRNA翻譯成蛋白質(zhì)，并不意味著基因表達(dá)的調(diào)控就完畢了。直接來自核糖體的線狀多肽鏈?zhǔn)菦]有功能的，必須經(jīng)過加工才具有活性。在蛋白質(zhì)翻譯后的加工過程中，還有一系列的調(diào)控機(jī)制。

1．蛋白質(zhì)折疊線性多肽鏈必須折疊成一定的空間構(gòu)造，才具有生物學(xué)功能。在細(xì)胞中，蛋白質(zhì)的折疊必須有伴蛋白的作用下才能完成折疊。2．蛋白酶切割

末端切割

有些膜蛋白、分泌蛋白，在氨基端具有一段疏水性強(qiáng)的氨基酸序列，稱為信號(hào)肽，用于前體蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的定位。信號(hào)肽必須切除多肽鏈才具有功能。

脊椎動(dòng)物胰腺中形成的胰島素，最初的長度是105個(gè)氨基酸，稱為前胰島素原，在加工中首先將氨基端的24個(gè)氨基酸殘基切除，成為前體胰島素，再將中間的一段切除，留下兩端有活性的局部，即21個(gè)氨基酸殘基的A鏈和30個(gè)殘基的B鏈，這兩條鏈再由兩個(gè)二硫鍵連接成有生物活性的胰島素。

多聚蛋白質(zhì)的切割

有些新合成的多肽鏈含有幾個(gè)蛋白質(zhì)分子的序列，切割以后產(chǎn)生具有不同功能的蛋白質(zhì)分子。如腦下丘腺產(chǎn)生的一種多肽鏈，包括4種不同的激素分子，經(jīng)蛋白酶切割以后成型。在不同的細(xì)胞中切割的方式和位點(diǎn)不同，從而產(chǎn)生多種不同的激素，適應(yīng)不同細(xì)胞生長發(fā)育的需要。

3、蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾簡單的化學(xué)修飾是將一些小的化學(xué)基團(tuán)，如乙?；?、甲基、磷酸基加到氨基酸側(cè)鏈上，或者加到氨基端或羧基端。這種修飾的方式是特異的，不同蛋白質(zhì)可以有完全一樣的修飾，一樣的蛋白質(zhì)可以有完全不同的修飾。有些蛋白質(zhì)經(jīng)磷酸化活化以后，在基因表達(dá)中具有重要的調(diào)控作用。

復(fù)雜的修飾是蛋白質(zhì)的糖基化〔glycosylation〕，就是將一些分子量很大的碳水化合物加到多肽鏈上。

人類的ABO血型也是蛋白質(zhì)化學(xué)修飾的典型例子?？刂艫BO血型的是一個(gè)復(fù)等位基因座位，編碼負(fù)責(zé)將糖基加到紅細(xì)胞膜上的糖蛋白分子上的酶。這個(gè)座位上有三個(gè)基因〔alleles〕，編碼三個(gè)不同的酶。一個(gè)是將N－乙酰－半乳糖胺〔N－acety－galactosamine〕加到糖蛋白上，表現(xiàn)為A血型。第二個(gè)酶是將半乳糖〔galactose〕加到糖蛋白上，表現(xiàn)為B血型。第三個(gè)基因編碼的是一個(gè)沒有功能的酶，不能將任何糖加到糖蛋白上，表現(xiàn)為O血型。4、切除蛋白質(zhì)內(nèi)含子

有些mRNA翻譯的最初產(chǎn)物同DNA轉(zhuǎn)錄的最初產(chǎn)物一樣，具有內(nèi)含子〔intein〕序列，位于多肽鏈序列的中間，經(jīng)剪接后，蛋白質(zhì)的外顯子〔extein〕才能連接成為成熟的蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)內(nèi)含子的切割位點(diǎn)十分保守。內(nèi)含子前面的氨基酸通常是半胱氨酸，僅有少數(shù)是絲氨酸，而后面總是組氨酸－天門冬酰氨，緊接著內(nèi)含子的外顯子序列通常是半胱氨酸、絲氨酸或蘇氨酸。內(nèi)含子內(nèi)的有些序列也是十分保守的。內(nèi)含子的一個(gè)重要特點(diǎn)是具有自動(dòng)切割加工的能力。例如，果蠅胚胎發(fā)育有一種蛋白質(zhì)Hedgehog，其內(nèi)含子就能將本身的前提蛋白切割成兩個(gè)有功能的蛋白質(zhì)分子。

內(nèi)含子的另一個(gè)特點(diǎn)是，有些切割下來的內(nèi)含子具有核酸內(nèi)切酶活性。這種酶可以識(shí)別DNA序列中與編碼自身序列對(duì)應(yīng)但沒有自身編碼序列的位置，并將其切開，使內(nèi)含子的編碼序列插入這個(gè)位置。如果一個(gè)細(xì)胞中與這個(gè)內(nèi)含子有關(guān)的基因是雜合體，一個(gè)含有編碼內(nèi)含子的序列，另一個(gè)不含編碼內(nèi)含子的序列，加工切割下來的蛋白質(zhì)內(nèi)含子可以切開沒有編碼內(nèi)含子序列的DNA，使其插入相應(yīng)序列，使雜合體成為純合體。激活子激活子是一種與強(qiáng)化子結(jié)合的蛋白〔所以是反式作用因子！〕，也屬于一種轉(zhuǎn)錄因子。能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的是正激活子，而抑制轉(zhuǎn)錄的是負(fù)激活子，他們控制基因轉(zhuǎn)錄的時(shí)間、地點(diǎn)和效率。正激活子中又包括真激活子和抗阻遏物激活子，前者是與啟動(dòng)子區(qū)域的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體直接接觸來激活轉(zhuǎn)錄；后者是通過改變?nèi)旧|(zhì)的構(gòu)造，以便其他轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，從而提高轉(zhuǎn)錄效率的。

〔1〕真激活子包括兩個(gè)功能區(qū)域〔具有特殊功能的一段氨基酸〕：與強(qiáng)化子結(jié)合的DNA結(jié)合區(qū)域和與轉(zhuǎn)錄復(fù)合體中的蛋白質(zhì)互作的反式調(diào)控激活區(qū)域。真核生物基因的轉(zhuǎn)錄真激活因子最早是在酵母菌中發(fā)現(xiàn)的，這種真激活因子也具有兩個(gè)不同的區(qū)域，其DNA結(jié)合區(qū)域具有特定的三維構(gòu)造，包括α-螺旋-轉(zhuǎn)角-α-螺旋、鋅指和堿性亮氨酸拉鏈。HTH是最早發(fā)現(xiàn)的DNA結(jié)合區(qū)域，λ噬菌體的cro阻遏物以及乳糖和色氨酸阻遏蛋白均具有HTH構(gòu)型。HTH的三維構(gòu)型中由轉(zhuǎn)角分隔的兩個(gè)α-螺旋與DNA結(jié)合〔圖8-27〕。與其他DNA結(jié)合蛋白不同的是，HTH不能單獨(dú)折疊或與DNA結(jié)合，他只是DNA結(jié)合蛋白的一局部，HTH構(gòu)型以外的氨基酸在控制識(shí)別和結(jié)合DNA中具有重要作用。許多控制發(fā)育過程的真核生物基因具有HTH構(gòu)型。幾乎所有生物都具有的同型異位盒，在一段180個(gè)氨基酸中，由60氨基酸組成的同型異位區(qū)域就形成HTH構(gòu)型。在這60個(gè)氨基酸中有許多精氨酸和賴氨酸，以及其他保守的氨基酸序列。

具有鋅指構(gòu)型的蛋白是一種參與許多真核生物基因調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子，最早在爪蟾轉(zhuǎn)錄因子TFIIA中發(fā)現(xiàn)的?，F(xiàn)在知道，這種構(gòu)型存在于致癌基因、果蠅中控制發(fā)育的基因、以及受生長因子和分化信號(hào)誘導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)序列中。一個(gè)鋅指區(qū)域包括兩個(gè)半胱氨酸〔Cys〕以及兩個(gè)組氨酸族，其保守重復(fù)序列為Cys-N2-Cys-N12-14-His-N3-His。其中的Cys和His殘基與鋅離子形成的配位鍵，使氨基酸折疊成環(huán)，形成類似于手指的構(gòu)型〔圖8-28〕。鋅指蛋白可形成的手指數(shù)目為2－13。每個(gè)手指包括約23個(gè)氨基酸殘基，各手指由7－8個(gè)氨基酸連接。鋅指與DNA大溝結(jié)合并環(huán)繞DNA分子〔圖8-28〕。在大溝內(nèi)，鋅指與特異DNA堿基互作，并可能與堿基尤其是富含GC的區(qū)形成氫鍵。

第三種DNA結(jié)合蛋白區(qū)域是堿基亮氨酸拉鏈，bZIP具有可形成蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)二聚體的亮氨酸拉鏈區(qū)〔LP〕。LP最早是在老鼠肝臟中的一種核蛋白中發(fā)現(xiàn)的，具有35個(gè)氨基酸殘基，其中有4個(gè)亮氨酸，每個(gè)之間正好相距7個(gè)其他氨基酸，兩端是堿性氨基酸。這種區(qū)域形成的α-螺旋的側(cè)面，每兩圈有一個(gè)伸出的亮氨酸，當(dāng)兩個(gè)這樣的蛋白質(zhì)分子形成二聚體時(shí)，兩個(gè)α-螺旋之間由亮氨酸殘基間的疏水作用力形成一條拉鏈，堿性α-螺旋與DNA中的磷酸殘基和堿基結(jié)合，使二聚體形成一種剪刀構(gòu)造〔圖8-29〕。

除了DNA結(jié)合區(qū)域外，激活子還具有與其他轉(zhuǎn)錄因子互作的區(qū)域，與結(jié)合在啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄因子或直接與RNA聚合酶互作，這些區(qū)域的長度為30－100個(gè)氨基酸。有些激活子還具有與輔助激活子互作的區(qū)域。

〔2〕抗阻遏激活子抗阻遏激活子是通過染色質(zhì)重建來激活基因表達(dá)的。染色質(zhì)構(gòu)造在細(xì)胞間期到有絲分裂期發(fā)生變化，其中最重要的是基因表達(dá)時(shí)發(fā)生染色質(zhì)重建。研究說明，當(dāng)基因轉(zhuǎn)錄或即將起始轉(zhuǎn)錄時(shí)，染色質(zhì)DNAI酶降解敏感或超敏感。而在基因完全不轉(zhuǎn)錄是，染色質(zhì)對(duì)DNAI酶不敏感，著是因?yàn)镈NA酶I很容易消化開放〔即松散〕的染色質(zhì)，不能消化緊縮的染色質(zhì)。所以染色質(zhì)構(gòu)造成為基因表達(dá)的開關(guān)。

有兩種不同方式可以改變?nèi)旧w構(gòu)造。一種方式是通過ATP水解-重建復(fù)合體途徑催化的。酵母菌中的SWI/SNF系統(tǒng)屬于這種類型。SWI/SNF是具有11個(gè)亞基的復(fù)合體，廣泛存在于酵母菌及其他真核生物中。這種重建復(fù)合體通過激活子、轉(zhuǎn)錄因子以及與不同的重建復(fù)合體一起作用于靶基因。有些激活子可以結(jié)合并翻開緊縮的染色質(zhì)，改變DNA與核小體中心顆粒纏繞的途徑，或改變核小體中心顆粒本身的構(gòu)造，從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子及RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合，起始轉(zhuǎn)錄。

重建染色質(zhì)的另一種方式是經(jīng)組氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶〔HAT〕修飾組氨酸。當(dāng)一個(gè)乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白末端的堿性氨基酸后，會(huì)降低堿性組蛋白與酸性DNA之間的吸引力。HAT也是在特異激活子的作用下作用于靶位點(diǎn)。重建復(fù)合體與HAT總是以協(xié)同工作的方式重建染色質(zhì)，通常在強(qiáng)化子位點(diǎn)發(fā)生的染色質(zhì)重建，再延伸擴(kuò)展到基因的啟動(dòng)子位點(diǎn)，使RNA聚合酶等與啟動(dòng)子結(jié)合，轉(zhuǎn)錄RNA。有些可結(jié)合特殊蛋白的DNA序列，稱為隔絕元件(insulatorelement)，可以阻止染色質(zhì)重建擴(kuò)展到臨近基因。另外，乙?；慕M蛋白也可在組氨酸脫乙酰酶〔histonedeacetylase,HD〕作用下除去乙酰基，恢復(fù)緊縮的染色質(zhì)構(gòu)造。

酵母菌乳糖代謝的正調(diào)控早在1900年就被發(fā)現(xiàn)的酵母菌乳糖代謝酶誘導(dǎo)系統(tǒng)，是真核生物中最早研究的基因調(diào)控系統(tǒng)之一。酵母菌半乳糖基因的作用方式與細(xì)菌中的乳糖操縱元和阿拉伯糖操縱元相似，半乳糖的存在與否決定半乳糖代謝基因是否表達(dá)。在沒有半乳糖時(shí)，基因不表達(dá)；參加半乳糖后，mRNA濃度可迅速增加1000倍。但是只有在低濃度葡萄糖存在時(shí)，才出現(xiàn)這種誘導(dǎo)表達(dá)，說明酵母菌半乳糖基因表達(dá)也是受另一種方式調(diào)控的，即代謝抑制。半乳糖基因是受GAL4調(diào)控蛋白調(diào)控，調(diào)控蛋白存在時(shí)激活基因轉(zhuǎn)錄，因此，酵母菌半乳糖基因表達(dá)是正調(diào)控。這里利用兩個(gè)半乳糖基因GAL1和GAL10來說明這種基因調(diào)控機(jī)制。這兩個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄受一個(gè)長約170bp的上游激活序列〔UAS〕調(diào)控，UAS與強(qiáng)化子的功能相似，其染色質(zhì)構(gòu)造為組成型開放，沒有核小體，對(duì)DNA酶I超敏感。這種開放的染色質(zhì)構(gòu)造需要SWI/SNF重建復(fù)合體參與。UAS序列具有4個(gè)GAL4蛋白質(zhì)〔Gal4p〕結(jié)合位點(diǎn)，無論基因是否轉(zhuǎn)錄，這4個(gè)位點(diǎn)總是與Gal4p結(jié)合。同時(shí)，Gal4p又受另一個(gè)調(diào)控蛋白GAL80p的負(fù)調(diào)控，GAL80p總是與Gal4p結(jié)合，覆蓋了GAL4p的活性中心〔圖8-30〕，當(dāng)磷酸化的半乳糖與Gal80p/Gal4p復(fù)合體結(jié)合時(shí)，改變他們的構(gòu)型，使Gal4p的活性中心外露，結(jié)果誘導(dǎo)gal基因表達(dá)。這種誘導(dǎo)系統(tǒng)涉及一種蛋白質(zhì)激酶。這個(gè)誘導(dǎo)過程包括集中其他轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)一步重建染色質(zhì)，以使gal基因啟動(dòng)子的TATA盒能與TBP結(jié)合。

Gal4p含有881個(gè)氨基酸，具有能識(shí)別UAS序列的DNA結(jié)合區(qū)域，以及一個(gè)激活轉(zhuǎn)錄的反式調(diào)控區(qū)域。利用不同的Gal4p缺失突變進(jìn)展功能性研究說明，這個(gè)蛋白質(zhì)的N端〔1－98個(gè)氨基酸〕是與UASDNA結(jié)合的區(qū)域；還有兩個(gè)轉(zhuǎn)錄激活子區(qū)域，分別位于第148至第196個(gè)氨基酸〔I〕和第768至第881個(gè)氨基酸處〔II〕。利用重組DNA技術(shù)構(gòu)建不同Gal4p缺失突變體，分析其DNA結(jié)合和轉(zhuǎn)錄激活功能，結(jié)果說明，含DNA結(jié)合區(qū)域以及一種轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域的構(gòu)建體都降低轉(zhuǎn)錄活性。

轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域功能性研究還別離出一些突變體，可提高轉(zhuǎn)錄效率，他們都含有較多的帶負(fù)電荷的氨基酸，一個(gè)具有4個(gè)帶負(fù)電荷氨基酸的突變，可將轉(zhuǎn)錄效率提高9倍。這些結(jié)果說明，轉(zhuǎn)錄激活的過程涉及蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的互作，從而引起染色質(zhì)重建，穩(wěn)定DNA與RNA聚合酶的結(jié)合，提高轉(zhuǎn)錄區(qū)域DNA雙鏈的解鏈效率，加速RNA聚合酶的釋放，或引導(dǎo)和穩(wěn)定同啟動(dòng)子或RNA聚合酶結(jié)合的其他因子。真核生物基因和原核生物基因的表達(dá)有哪些主要差異?2011-3-1515:58提問者：weqwe1214|瀏覽次數(shù)：510次推薦答案2011-3-1516:19假設(shè)是高中階段，下面這句話就差不多夠用了吧。一樣點(diǎn)：原核生物和真核生物的基因組成大體上都分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)；不同點(diǎn)：原核生物的基因編碼區(qū)是連續(xù)的，而真核生物的基因編碼區(qū)是不連續(xù)的，分為內(nèi)含子和外顯子。要更詳細(xì)的話，下面基因上，真核生物和原核生物基因表達(dá)不同。因?yàn)檎婧松锏幕驑?gòu)造比較復(fù)雜〔有內(nèi)含子、外顯子之分，且有復(fù)雜的調(diào)控用非編碼序列，還有多個(gè)染色體…………〕具體來說：1.在真核細(xì)胞中，剛轉(zhuǎn)錄出來的RNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄物包含內(nèi)含子和外顯子。然后在酶的催化下對(duì)它的兩端進(jìn)展修飾，內(nèi)含子被剪切。最后成熟的RNA從細(xì)胞核遷移到細(xì)胞質(zhì)，并在核糖體上翻譯蛋白質(zhì)。雖然這些步驟從圖上看起來是一步一步按順序完成的，事實(shí)上他們經(jīng)常是同時(shí)發(fā)生的。例如，RNA加帽和拼接在RNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄物完成時(shí)就開場(chǎng)了。但總的說，在時(shí)間上和空間上還是分開了！2.在原核生物中，mRNA的合成相比照擬容易。由于原核生物細(xì)胞沒有細(xì)胞核，所以轉(zhuǎn)錄和翻譯發(fā)生在同一地方，而且細(xì)菌mRNA的翻譯經(jīng)常在轉(zhuǎn)錄完成之前就開場(chǎng)了。即沒有時(shí)間與空間的分隔！而且，真核生物〔除少數(shù)較低等真核生物外〕一個(gè)mRNA分子一般只含有一個(gè)基因，原核生物的一個(gè)mRNA分子通常含有多個(gè)基因。再者，二者雖然都具有核糖體，但又有不同！如下例：真核生物原核生物核糖體80S70S大亞基60S50S小亞基40S30S即二者內(nèi)部本質(zhì)組成是不同的，這也就是為什么有些抗生素類藥物可以抑制細(xì)菌合成蛋白質(zhì)，卻對(duì)人體無害的原因！〔因?yàn)檫@些藥物對(duì)真核生物核糖體無效。〕再從轉(zhuǎn)錄用酶的角度，舉例如RNA聚合酶：原核生物就一種，其全酶5個(gè)亞基，核心酶有4個(gè)亞基，還要有σ因子等的配合。真核生物有三種，各有功能。列舉如下：RNA聚合酶Ⅰ：不受α-鵝膏蕈堿的抑制，大于10-3mol/L存在于核仁中，合成5.8SrRNA,18SrRNA和28SrRNA；RNA聚合酶Ⅱ：對(duì)α-鵝膏蕈堿最為敏感，10-8—10-9mol/L存在于核質(zhì)中，合成hnRNA，snRNARNA聚合酶Ⅲ：對(duì)α-鵝膏蕈堿中度敏感，在10-4—10-5mol/L時(shí)表現(xiàn)抑制；存在于核質(zhì)中，合成tRNA，5SrRNA。此外，線粒體和葉綠體中也發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA聚合酶，但分子量小，活性低，由核基因編碼，在細(xì)胞漿中合成后運(yùn)送至細(xì)胞器中。而且，原核生物中RNA聚合酶可以直接起始轉(zhuǎn)錄合成RNA，真核生物RNA聚合酶則不能獨(dú)立轉(zhuǎn)錄RNA。在真核生物中，三種RNA聚合酶都必須在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助下才能進(jìn)展RNA的轉(zhuǎn)錄。另外，RNA聚合酶對(duì)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子的識(shí)別，也比原核生物更加復(fù)雜，如對(duì)RNA聚合酶Ⅱ來說，至少有三個(gè)DNA的保守序列與其轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)，第一個(gè)稱為TATA框，具有共有序列TATAAAA，其位置在轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的上游約為25個(gè)核苷酸處，它的作用可能與原核生物中的－10共有序列相似，與轉(zhuǎn)錄起始位置確實(shí)定有關(guān)。第二個(gè)共有序列稱為CCAAT框，具有共有序列GGAACCTCT，位于轉(zhuǎn)錄起始位置上游約為50-500個(gè)核苷酸處。如果該序列缺失會(huì)極大地降低生物的活體轉(zhuǎn)錄水平。第三個(gè)區(qū)域一般稱為增強(qiáng)子，其位置可以在轉(zhuǎn)錄起始位置的上游，也可以在下游或者在基因之內(nèi)。它雖不直接與轉(zhuǎn)錄復(fù)合體結(jié)合，但可以顯著提高轉(zhuǎn)錄效率。再說翻譯過程，例如，肽鏈合成的終止，都是需要一種叫終止因子或釋放因子的物質(zhì)的參與。原核生物有三種：RF1(分子量：4.4萬)識(shí)別UAA、UAG。RF2(4.7萬)識(shí)別UAA、UGA，并能將其結(jié)合到核糖體上，由于50S亞基的肽基轉(zhuǎn)移酶的作用，而促進(jìn)肽基tRNA的水解反響。RF3(4.8萬)：只有RF3與GTP(或GDP)能結(jié)合。具體作用是可增加RF1和RF2對(duì)終止密碼子的親和性?！驳鼈兙哂凶R(shí)別mRNA鏈上終止密碼子的作用，使肽鏈釋放，核糖體解聚?！痴婧松锞鸵环N，即eRF，分子量約為25.5萬，已從動(dòng)物組織中提取到。0原核生物和真核生物區(qū)別〔從細(xì)胞構(gòu)造、基因組構(gòu)造和遺傳過程分析〕主要差異2008-12-410:59提問者：bfhll|懸賞分：50|瀏覽次數(shù)：2304次2008-12-416:55最正確答案由真核細(xì)胞構(gòu)成的生物。包括原生生物界、真菌界、植物界和動(dòng)物界。真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的主要區(qū)別是：【從細(xì)胞構(gòu)造】1.真核細(xì)胞具有由染色體、核仁、核液、雙層核膜等構(gòu)成的細(xì)胞核；原核細(xì)胞無核膜、核仁，故無真正的細(xì)胞核，僅有由核酸集中組成的擬核2.真核細(xì)胞有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、液泡等細(xì)胞器，原核細(xì)胞沒有。真核細(xì)胞有興旺的微管系統(tǒng)，其鞭毛〔纖毛〕、中心粒、紡錘體等都與微管有關(guān)，原核生物則否。3.真核細(xì)胞有由肌動(dòng)、肌球蛋白等構(gòu)成的微纖維系統(tǒng)，后者與胞質(zhì)環(huán)流、吞噬作用等密切相關(guān)；而原核生物卻沒有這種系統(tǒng)，因而也沒有胞質(zhì)環(huán)流和吞噬作用。真核細(xì)胞的核糖體為80S型，原核生物的為70S型，兩者在化學(xué)組成和形態(tài)構(gòu)造上都有明顯的區(qū)別。4.原核細(xì)胞功能上與線粒體相當(dāng)?shù)臉?gòu)造是質(zhì)膜和由質(zhì)膜內(nèi)褶形成的構(gòu)造，但后者既沒有自己特有的基因組，也沒有自己特有的合成系統(tǒng)。真核生物的植物含有葉綠體，它們亦為雙層膜所包裹，也有自己特有的基因組和合成系統(tǒng)。與光合磷酸化相關(guān)的電子傳遞系統(tǒng)位于由葉綠體的內(nèi)膜內(nèi)褶形成的片層上。原核生物中的藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌，雖然也具有進(jìn)展光合作用的膜構(gòu)造，稱之為類囊體，散布于細(xì)胞質(zhì)中，未被雙層膜包裹，不形成葉綠體?！緩幕蚪M構(gòu)造】1.真核生物中除某些低等類群〔如甲藻等〕的細(xì)胞以外，染色體上都有5種或4種組蛋白與DNA結(jié)合，形成核小體；而在原核生物則無。2.真核生物中除某些低等類群〔如甲藻等〕的細(xì)胞以外，染色體上都有5種或4種組蛋白與DNA結(jié)合，形成核小體；而在原核生物則無。3.真核細(xì)胞含有的線粒體，為雙層被膜所包裹，有自己特有的基因組、核酸合成系統(tǒng)與蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)，其內(nèi)膜上有與氧化磷酸化相關(guān)的電子傳遞鏈【從遺傳過程】1.真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核中進(jìn)展，蛋白質(zhì)的合成在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)展，而原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)的合成交聯(lián)在一起進(jìn)展。2.真核細(xì)胞的有絲分裂是原核細(xì)胞所沒有的。3.真核細(xì)胞在細(xì)胞周期中有專門的DNA復(fù)制期〔S期〕；原核細(xì)胞則沒有，其DNA復(fù)制常是連續(xù)進(jìn)展的。最原始的真核生物的直接祖先很可能是一種異常巨大的原核生物，體內(nèi)具有由質(zhì)膜內(nèi)褶而成的象內(nèi)質(zhì)網(wǎng)那樣的內(nèi)膜系統(tǒng)和原始的微纖維系統(tǒng)，能夠作變形運(yùn)動(dòng)和吞噬。以后內(nèi)膜系統(tǒng)的一局部包圍了染色質(zhì)，于是就形成了最原始的細(xì)胞核。內(nèi)膜系統(tǒng)的其他局部則分別開展為高爾基體、溶酶體等細(xì)胞器。按照美國學(xué)者L.馬古利斯等重新提出的“內(nèi)共生說〞〔見細(xì)胞起源〕，線粒體起源于胞內(nèi)共生的能進(jìn)展氧化磷酸化的真細(xì)菌，而葉綠體則起源于胞內(nèi)共生的能進(jìn)展光合作用的藍(lán)細(xì)菌。原核生物和真核生物基因表達(dá)體系有什么差異2011-6-1415:59提問者：建關(guān)hh|瀏覽次數(shù)：154次2011-6-1416:33最正確答案1、真核生物基因組指一個(gè)物種的單倍體染色體組(1n)所含有的一整套基因。還包括葉綠體、線粒體的基因組。原核生物一般只有一個(gè)環(huán)狀的DNA分子，其上所含有的基因?yàn)橐粋€(gè)基因組。2、原核生物的染色體分子量較小，基因組含有大量單一順序〔unique-sequences〕，DNA僅有少量的重復(fù)順序和基因。真核生物基因組存在大量的非編碼序列。包括：.內(nèi)含子和外顯子、.基因家族和假基因、重復(fù)DNA序列。真核生物的基因組的重復(fù)順序不但大量，而且存在復(fù)雜譜系。3、原核生物的細(xì)胞中除了主染色體以外，還含有各種質(zhì)粒和轉(zhuǎn)座因子。質(zhì)粒常為雙鏈環(huán)狀DNA，可獨(dú)立復(fù)制，有的既可以游離于細(xì)胞質(zhì)中，也可以整合到染色體上。轉(zhuǎn)座因子一般都是整合在基因組中。真核生物除了核染色體以外，還存在細(xì)胞器DNA，如線粒體和葉綠體的DNA，為雙鏈環(huán)狀，可自主復(fù)制。有的真核細(xì)胞中也存在質(zhì)粒，如酵母和植物。4、原核生物的DNA位于細(xì)胞的中央，稱為類核〔nucleoid〕。真核生物有細(xì)胞核，DNA序列壓縮為染色體存在于細(xì)胞核中。5、真核基因組都是由DNA序列組成，原核基因組還有可能由RNA組成，如RNA病毒與原核生物比較，真核生物的基因組更為復(fù)雜，可列舉如下。

1.真核基因組比原核基因組大得多，大腸桿菌基因組約4×106bp，哺乳類基因組在109bp數(shù)量級(jí)，比細(xì)菌大千倍；大腸桿菌約有4000個(gè)基因，人則約有10萬個(gè)基因。

2.真核生物主要的遺傳物質(zhì)與組蛋白等構(gòu)成染色質(zhì)，被包裹在核膜內(nèi)，核外還有遺傳成分(如線粒體DNA等)，這就增加了基因表達(dá)調(diào)控的層次和復(fù)雜性。

3.原核生物的基因組基本上是單倍體，而真核基因組是二倍體。

4.如前所述，細(xì)菌多數(shù)基因按功能相關(guān)成串排列，組成操縱元的基因表達(dá)調(diào)控的單元，共同開啟或關(guān)閉，轉(zhuǎn)錄出多順反子(polycistron)的mRNA；真核生物則是一個(gè)構(gòu)造基因轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，即mRNA是單順反子(monocistron)，基本上沒有操縱元的構(gòu)造，而真核細(xì)胞的許多活性蛋白是由一樣和不同的多肽形成的亞基構(gòu)成的，這就涉及到多個(gè)基因協(xié)調(diào)表達(dá)的問題，真核生物基因協(xié)調(diào)表達(dá)要比原核生物復(fù)雜得多。

5.原核基因組的大局部序列都為基因編碼，而核酸雜交等實(shí)驗(yàn)說明：哺乳類基因組中僅約10%的序列為蛋白質(zhì)、rRNA、tRNA等編碼，其余約90%的序列功能至今還不清楚。

6.原核生物的基因?yàn)榈鞍踪|(zhì)編碼的序列絕大多數(shù)是連續(xù)的，而真核生物為蛋白質(zhì)編碼的基因絕大多數(shù)是不連續(xù)的，即有外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)，轉(zhuǎn)錄后需經(jīng)剪接(splicing)去除內(nèi)含子，才能翻譯獲得完整的蛋白質(zhì)，這就增加了基因表達(dá)調(diào)控的環(huán)節(jié)。

7.原核基因組中除rRNA、tRNA基因有多個(gè)拷貝外，重復(fù)序列不多。哺乳動(dòng)物基因組中則存在大量重復(fù)序列(repetitivesequences)。用復(fù)性動(dòng)力學(xué)等實(shí)驗(yàn)說明有三類重復(fù)序列：1〕高度重復(fù)序列(highlyrepetitivesequences)，這類序列一般較短，長10－300bp，在哺乳類基因組中重復(fù)106次左右，占基因組DNA序列總量的10－60%，人的基因組中這類序列約占20%，功能還不明了。2〕中度重復(fù)序列(moderatelyrepetitivesequences)，這類序列多數(shù)長100－500bp，重復(fù)101－105次，占基因組10-40%。例如哺乳類中含量最多的一種稱為Alu的序列，長約300bp，在哺乳類不同種屬間相似，在基因組中重復(fù)3×105次，在人的基因組中約占7%，功能也還不很清楚。在人的基因組中18S/28SrRNA基因重復(fù)280次，5SrRNA基因重復(fù)2000次，tRNA基因重復(fù)1300次，5種組蛋白的基因串連成簇重復(fù)30-40次，這些基因都可歸入中度重復(fù)序列范圍。3〕單拷貝序列(singlecopysequences)。這類序列基本上不重復(fù)，占哺乳類基因組的50-80%，在人基因組中約占65%。絕大多數(shù)真核生物為蛋白質(zhì)編碼的基因在單倍體基因組中都不重復(fù)，是單拷貝的基因。

從上述可見真核基因組比原核基因組復(fù)雜得多，至今人類對(duì)真核基因組的認(rèn)識(shí)還很有限，使現(xiàn)在國際上制訂的人基因組研究方案(humangeneproject)完成，繪出人全部基因的染色體定位圖，測(cè)出人基因組109bp全部DNA序列后，要搞清楚人全部基因的功能及其相互關(guān)系，特別是要明了基因表達(dá)調(diào)控的全部規(guī)律，還需要經(jīng)歷很長期艱巨的研究過程。真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別[大][中][小]真核生物與原核生物轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別真核生物DNA的復(fù)制基本上與原核生物一樣，但比原核生物一樣，但比原核要復(fù)雜。主要有以下幾方面的不同：1真核生物DNA的合成只是在細(xì)胞周期的S期進(jìn)展，而原核生物則在整個(gè)細(xì)胞生長過程中都可進(jìn)展DNA合成2原核生物DNA的復(fù)制是單起點(diǎn)的，而真核生物染色體的復(fù)制則為多起點(diǎn)的。真核生物中前導(dǎo)鏈的合成并不像原核生物那樣是連續(xù)的，而是以半連續(xù)的方式，由一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)控制一個(gè)復(fù)制子的合成，最后由連接酶將其連接成一條完整的新鏈。3真核生物DNA的合成所需的RNA引物及后隨鏈上合成的岡崎片段的長度比原核生物要短。4原核生物中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種聚合酶，并有DNA聚合酶Ⅲ同時(shí)控制兩條鏈的合成。真核生物中有α、β、γ、ε、δ五種聚合酶。聚合酶α、δ是DNA合成的主要酶，分別控制不連續(xù)的后隨鏈以及前導(dǎo)鏈的生成。聚合酶β可能與DNA修復(fù)有關(guān)，聚合酶γ則是線粒體中發(fā)現(xiàn)的唯一一種DNA聚合酶．5染色體端體的復(fù)制不同。原核生物的染色體大多數(shù)為環(huán)狀，而真核生物染色體為線狀。末端有特殊DNA序列組成的構(gòu)造成為端體。真核生物RNA轉(zhuǎn)錄同樣比原核生物的轉(zhuǎn)錄過程要復(fù)雜得多，主要有以下幾點(diǎn)不同：1真核生物的轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)展，原核生物則在擬核區(qū)進(jìn)展。2真核生物mRNA分子一般只編碼一個(gè)基因，原核生物的一個(gè)mRNA分子通常含多個(gè)基因。3真核生物有三種不同的RNA聚合酶催化RNA合成，而在原核生物中只有一種RNA聚合酶催化所有RNA的合成。4真核生物的RNA聚合酶不能獨(dú)立轉(zhuǎn)錄RNA，三種聚合酶都必須在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助下才能進(jìn)展RNA的轉(zhuǎn)錄，其RNA聚合酶對(duì)轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子的識(shí)別也比原核生物要復(fù)雜得多。原核生物的RNA聚合酶可以直接起始轉(zhuǎn)錄合成RNA。原核生物與真核生物RNA聚合酶的區(qū)別及DNA聚合酶的區(qū)別2005-7-323:08提問者：qingercat|問題為何被關(guān)閉|瀏覽次數(shù)：4588次生物化學(xué)《RNA的生物合成》一章問題補(bǔ)充：請(qǐng)各位有識(shí)之士務(wù)必幫助其他答復(fù)共1條2005-7-323:16fshrimp|五級(jí)RNA的生物合成〔轉(zhuǎn)錄〕一．模板和酶1．模板RNA的轉(zhuǎn)錄合成需要DNA做模板，DNA雙鏈中只有一股鏈起模板作用，指導(dǎo)RNA合成的一股DNA鏈稱為模板鏈〔templatestrand〕，與之相對(duì)的另一股鏈為編碼鏈〔codingstrand〕，不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄有兩方面含義:一是DNA鏈上只有局部的區(qū)段作為轉(zhuǎn)錄模板(有意義鏈或模板鏈),二是模板鏈并非自始至終位于同一股DNA單鏈上。2．RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶由多個(gè)亞基組成:α2ββ'稱為核心酶,轉(zhuǎn)錄延長只需核心酶即可。α2ββ'σ稱為