原核与真核生物的基因表达调控机制比较研究
原核生物和真核生物的比较
原核生物和真核生物基因组的比较（我好想比较过了，是不是？）原核生物和真核生物DNA复制的特点：原核：一般只有一个复制起点，即一个复制子，复制子较长，复制起始点oriC含有3个13bp 的串联重复保守序列，复制起始之后在OriC上形式两个复制叉沿着整个基因组双向等速移动，并且形成θ形中间产物，两个复制叉在距离起点180°处汇合，在快速生长时，一个复制起点上可以形成多个复制叉，可以连续开始新的DNA复制；真核：有多处复制起点，复制子相对较小，复制叉的移动速度较慢，由于有多个复制起点，所以后随链是以半不连续的方式复制的，在染色体全部完成复制之前，各个起始点上的DNA 的复制不能再开始。
原核生物和真核生物DNA转录的特点：相同点：都是以DNA双链中的反义链为模板，在RNA聚合酶催化下，以4种核糖核苷酸为原料，根据碱基互补配对原则，各核苷酸间以磷酸二酯键相连，不需要引物的参与，按5’- 3’方向合成不同点：真核生物RNA聚合酶必须借助辅助蛋白才能与启动子结合；原核生物中一种RNA 聚合酶几乎负责所有mRNA、rRNA、tRNA的合成，真核生物有3类RNA聚合酶：I负责rRNA 合成，II负责hnRNA（前体mRNA）合成，III负责tRNA合成；原核生物基因启动区范围较小，而真核生物的启动区范围较大。
真核生物和原核生物mRNA的特征比较（这个也总结过了吧）真核生物和原核生物在基因结构、转录和翻译方面的总体差异：（1）真核细胞中，一条mRNA链只能翻译出一条多肽链，原核生物则以多基因操纵子形式存在；（2）真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白结合，只有一小部分DNA是裸露的；（3）高等真核细胞DNA中很大一部分不转录，存在很多重复序列，而且基因内部还存在不被翻译的内含子；（4）真核生物能够有序根据生长发育阶段的需要进行DNA片段重排，还能根据需要改变基因的拷贝数，原核生物中则非常少见；（5）原核生物转录的调节区很小，而真核生物基因转录的调节区则大得多；（6）真核生物RNA在细胞核中合成，需要通过核膜进入细胞质才能被翻译，原核生物中不存在这样严格的空间间隔；（7）真核生物的基因只用经过复杂的成熟和剪接过程才能被顺利翻译为蛋白质。
原核与真核基因表达比较
目录
• 引言 • 原核生物基因表达特点 • 真核生物基因表达特点 • 原核与真核基因表达差异比较 • 原核与真核基因表达互作关系 • 研究展望与意义
01
引言
目的和背景
揭示原核与真核基因表达的差异
通过比较原核生物和真核生物在基因表达调控机制、转录和翻译过程等方面的 异同，深入理解生物进化的本质和复杂性。
宿主环境
真核生物作为宿主，其内部环境可能 对原核生物的基因表达产生影响，如 pH值、温度、营养条件等。
免疫应答
真核生物的免疫系统可以识别并应答 原核生物的感染，从而影响原核生物 的基因表达。生物与真核生物之间可以建 立共生关系，彼此之间的基因表 达会相互影响，以达到共同生存 的目的。
转录延伸
在原核生物中，RNA聚合 酶在DNA模板上持续合成 RNA链，直到遇到终止信 号。
转录终止
原核生物的转录终止通常 涉及rho因子等蛋白质， 帮助RNA聚合酶从DNA模 板上脱离。
翻译过程
01
翻译起始
延伸过程
02
03
翻译终止
原核生物的翻译起始需要特定的 起始因子和核糖体小亚基的结合。
在原核生物中，延伸因子帮助氨 酰-tRNA进入核糖体的A位，并 促进肽键的形成。
表观遗传调控
真核生物具有复杂的表观遗传调控机制，如DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等，这些调控机制可以影响基因 的表达和细胞的命运。而原核生物则缺乏类似的表观遗传调控机制。
信号传导与基因表达调控
真核生物的信号传导途径与基因表达调控密切相关，可以通过信号分子和受体的相互作用来调节基因的 表达。而原核生物的信号传导途径相对简单，通常不涉及复杂的信号分子和受体的相互作用。
真核基因和原核基因表达调控的异同
真核基因和原核基因表达调控的异同？真核基因表达调控的基本原理与原核基因相同，主要表现在：1、与原核基因的调控一样，真核基因表达调控也以转录水平调控为最重要；2、在结构基因均有调控序列，并依靠特异蛋白因子与这些调控序列的结合与否调控基因的表达。
3、都要经历转录、翻译的过程。
4、表达过程都有复杂性，多环节不同1、真核基因表达调控过程更复杂。
2、在染色质结构上。
原核细胞的DNA是裸露的，而真核细胞DNA包装在染色体中。
DNA与组蛋白组成核小体形成为染色体基本单位。
在原核细胞中染色质结构对基因的表达没有明显的调控作用，而在真核细胞中染色质的变化调控基因表达，并且基因分布在不同的染色体上，存在染色体间基因的调控问题；3、真核生物中编码蛋白质的基因通常是断裂基因，含有有非编码序列即内含子，因而转录产生的mRNA前体必须剪切加工才能成为有功能的成熟的mRNA，而不同拼接方式的可产生不同的mRNA。
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。
4、在原核基因转录的调控中，既有正调控，也有负调控，二者同等重要，而真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分，但目前已知的主要是正调控，且一个真核基因通常都有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因的转录；5、原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的，而真核基因的转录与翻译在时空上是分开的，从而使真核基因的表达有多种调控机制。
6、真核生物细胞中存在mRNA的稳定性调控7、真核生物大都为多细胞生物，基因的表达随细胞内外环境条件的改变和时间程序在不同的表达水平上进行着精确调控，而原核生物主要受环境因素和营养状况影响基因调控。
8、真核生物由三种RNA聚合酶分别负责三种RNA的转录，而原核生物只有一种。
原核生物真核生物基因表达比较
08
40s小亚基首先与Met-tRNA(Met上角标）相结合
09
再与模板mRNA结合
10
最后与60s大亚基结合生成起始复合物
肽链合成起始:
原核生物肽链合成的延长：
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-Tu EF-Ts EF-G
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。
转录延长：
转录终止：
依赖ρ因子的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止 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（poly A）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。
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-1α eEF-1βγ eEF-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
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
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。
真核生物与原核生物基因表达调控的区别
原核生物和真核生物基因表达调控特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节 2.不同点:A.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 B.原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控 C.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D.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。
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。
葡萄糖存在乳糖不存在此时无诱导剂。
原核生物与真核生物转录的异同点
原核生物与真核生物转录的异同点原核生物与真核生物是生物界两大主要分类群体，它们在转录过程中存在许多异同点。
本文将以原核生物与真核生物转录的异同点为标题，详细阐述两者在转录过程中的差异和相似之处。
一、转录定义转录是指将DNA序列转化为RNA分子的过程，是基因表达的第一步。
在原核生物和真核生物中，转录都是通过RNA聚合酶酶作用于DNA分子，合成与DNA链对应的RNA分子。
二、转录过程的异同点1. 转录起始位点在原核生物中，RNA聚合酶在DNA上识别并结合到特定的启动子序列上，转录起始位点通常位于启动子上游。
而在真核生物中，转录起始位点位于启动子序列的TATA盒附近。
2. 前处理在真核生物中，转录后的RNA分子需要经过前处理过程，包括剪切、修饰和聚合酶II的解离等步骤，形成成熟的mRNA分子。
而在原核生物中，转录后的RNA分子可以直接作为mRNA使用，不需要前处理。
3. 转录终止在原核生物中，转录终止是由RNA聚合酶遇到终止序列（如转录终止因子、反向重复序列等）时直接停止，释放RNA分子。
而在真核生物中，转录终止需要依赖辅助蛋白和转录终止信号来完成，包括多个信号序列的相互作用。
4. 转录调控在原核生物中，转录调控主要通过启动子上的结合位点和转录因子来实现。
不同的转录因子可以结合到启动子上，促进或抑制转录的进行。
而在真核生物中，转录调控更为复杂，除了转录因子的作用外，还包括染色质结构的改变、组蛋白修饰和DNA甲基化等多种机制。
5. 转录速度原核生物的转录速度较快，转录过程通常在几十秒内完成。
而真核生物的转录速度较慢，转录过程可能需要几分钟甚至更长时间。
三、转录过程的相似点1. RNA聚合酶的作用无论是原核生物还是真核生物，RNA聚合酶都是转录过程的核心酶。
它们能够识别DNA上的启动子序列，并与之结合，开始转录过程。
2. 碱基配对规则原核生物和真核生物在RNA合成中都遵循碱基配对规则，即A与U（在RNA中）或T（在DNA中）配对，C与G配对。
真核基因和原核基因表达调控的异同
真核基因和原核基因表达调控的异同？真核基因表达调控的基本原理与原核基因相同，主要表现在：1、与原核基因的调控一样，真核基因表达调控也以转录水平调控为最重要；2、在结构基因均有调控序列，并依靠特异蛋白因子与这些调控序列的结合与否调控基因的表达。
3、都要经历转录、翻译的过程。
4、表达过程都有复杂性，多环节不同1、真核基因表达调控过程更复杂。
2、在染色质结构上。
原核细胞的DNA是裸露的，而真核细胞DNA包装在染色体中。
DNA与组蛋白组成核小体形成为染色体基本单位。
在原核细胞中染色质结构对基因的表达没有明显的调控作用，而在真核细胞中染色质的变化调控基因表达，并且基因分布在不同的染色体上，存在染色体间基因的调控问题；3、真核生物中编码蛋白质的基因通常是断裂基因，含有有非编码序列即内含子，因而转录产生的mRNA前体必须剪切加工才能成为有功能的成熟的mRNA，而不同拼接方式的可产生不同的mRNA。
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。
4、在原核基因转录的调控中，既有正调控，也有负调控，二者同等重要，而真核细胞中虽然也有正调控成分和负调控成分，但目前已知的主要是正调控，且一个真核基因通常都有多个调控序列，必须有多个激活物同时特异地结合上去才能调节基因的转录；5、原核基因的转录和翻译通常是相互偶联的，而真核基因的转录与翻译在时空上是分开的，从而使真核基因的表达有多种调控机制。
6、真核生物细胞中存在mRNA的稳定性调控7、真核生物大都为多细胞生物，基因的表达随细胞内外环境条件的改变和时间程序在不同的表达水平上进行着精确调控，而原核生物主要受环境因素和营养状况影响基因调控。
8、真核生物由三种RNA聚合酶分别负责三种RNA的转录，而原核生物只有一种。
原核生物与真核生物转录起始调控的差异
转录起始 是基因表达调控的基本环节
基因表达受多级水平的调控，其中转录起始是基因表达调控的限 速步骤，因为转录激活调节步骤特异性强、涉及面广，包括DNA序 列、调节蛋白、DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质之间的相互作用以及 所有上诉因素对RNA聚合酶的影响等。
原核生物转录起始调控
RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需要多种蛋白质因子的协同 作用。
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ的作用 (LPOB)
转录因子 功 能 TBP亚基 TFⅡD TAF亚基 TFⅡA TFⅡB TFⅡE TFⅡF TFⅡH 协助TBP与TATA盒结合 稳定DNA上的TFⅡB-TBP复合物 结合TBP，招募polⅡ-TFⅡF复合物 结合TFⅡH，有ATPase和解螺旋酶活性 结合 polⅡ，结合TFⅡB 解螺旋酶催化启动子解链、蛋白激酶催化CTD磷 酸化 特异识别、结合TATA盒
数个功能上有关联的基因，它们串联排列，共同构成编码区。
这些结构基因共用一个启动子和1个转录终止信号序列，因此 转录合成时仅产生一天mRNA长链，为几种不同的蛋白质编码。 这样的mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息，被称为多顺 反子mRNA。而 调控序列 包括启动子，操纵元件以及一定距离
外的调节基因。
4、原核基因转录调节特点： • σ 因子决定RNA聚合酶识别特异性 • 操纵调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性 • 原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节 5、真核基因调控的特点： • • • • • 真核基因内含有多种RNA聚合酶 处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化 在真核基因表达调控中以正性调节占主导 在真核细胞中转录与翻译分隔进行 转录后修饰、加工更为复杂
起始复 合物
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原核与真核生物的基因表达调控机制比较研
究
生物学家们一直在探究生物如何调控基因表达，尤其是对于不同生物而言，其
基因表达调控的机制又有何异同变化？其中，原核和真核生物的基因表达调控机制是研究的热点之一。
本篇文章将重点围绕原核和真核生物的基因表达调控机制进行探究比较。
一、原核生物的基因表达调控机制
原核生物（细菌和古细菌）包括真核生物祖先，其基因组相对简单，不存在包
括蛋白质修饰等复杂的基因调控机制。
1. 转录因子的作用
细菌中的基因表达调控主要依赖着转录因子的活性调控。
细菌转录因子包括全
局性转录因子和局部性转录因子。
全局性转录因子能够识别DNA上的特定序列，
调节相关区域的基因转录。
另外，局部性转录因子作用于一个基因以及其上下游序列区域，进行基因转录的激活或者抑制。
2. 操纵子的作用
在原核生物的基因调控过程中，还存在一个名为操纵子的区域。
操纵子的作用
是在DNA转录起始点的上游调节基因的转录。
其中有些操纵子具有负常数元件的
作用，抑制基因的转录；而有的则有正常数元件的作用，统调细菌基因的转录过程。
3. RNA降解
在原核生物中，还有一个重要的基因调控机制是RNA降解。
即通过对RNA进行调控，影响基因的转录和翻译的进程。
细菌中的RNA可经过特定的核酸酶进行
分解，遗传物质对信号的反应也受到这种RNA降解的影响。
二、真核生物的基因表达调控机制
真核生物中基因的转录和表达受到许多生物学调控因素的影响。
总的而言，真核生物的基因表达调控机制相对于原核生物来说复杂的多。
1. 染色质修饰
真核生物中，基因表达调控最显著的特点是染色质修饰。
染色质修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化等一系列修饰。
例如，DNA甲基化可以使基因的表达受到抑制。
2. 编码基因的结构
真核生物中，编码基因也是影响基因表达调控的主要因素之一。
编码基因的结构相对于原核生物更为复杂。
真核生物的编码基因通常包括起始子、外显子和内含子。
内含子是不参与这个基因转录的DNA序列，而外显子则经常是真正的编码区域。
3. 转录因子的作用
真核生物中的转录因子起着重要的作用，不同的转录因子对于基因表达调控具有不同的作用。
一些转录因子能够识别和结合DNA序列，激活基因的转录；而一些则通过结合DNA序列并抑制相应基因的转录。
三、原核与真核基因表达调控机制的比较
通过以上的介绍，我们可以发现原核生物和真核生物的基因表达调控机制有着显著的差异。
与真核生物相比，原核生物更为简洁，包含的调节机制更少。
而真核生物则更为复杂，基因表达调控机制的种类也更为繁多。
此外，染色体结构、RNA降解、转录因子的作用等都体现了原核生物和真核生物之间的差异。
综上所述，虽然原核生物和真核生物都依赖于一些基本的转录因子，但它们的基因表达调控机制却存在着显著的性质差异。
这是不同生物类型之间的自然演化导
致的。
针对这些差异性，生物学家们正在进一步研究和探究不同生物之间的差异，以及如何控制基因表达调控，以期在基因工程等领域得到应用。