原核生物和真核生物基因组的对比(英文版)
D 原核与真核生物的染色体
D1 原核生物的染色体结构 大肠杆菌的染色体Nucleoid (类核):1. High concentration of DNA(single closed-circular, 4.6 X 106bp)and the proteins associated withDNA.2. DNA concentration can be up to30-50 mg/ml3. Continuous replication (morethan one copy of genome/cell)4. Attachment to cell membraneBacterial DNA is compacted in a structure called the nucleoid, which occupies a large fraction of the bacterial cell's volume.DNA结构域 将大肠杆菌DNA与大多数结合蛋白分离开来，可观察到由50－100个环或结构域*(50-100kb)组成，这些环或结构域的末端被与细胞膜部分连接的蛋白质而固定基因组超螺旋 电镜结构显示，就整体而言，大肠杆菌的基因组是由大量超螺旋的结构域构成的超螺旋结构域DNA结合蛋白原核生物的染色体中环型的DNA由于大量的DNA结合蛋白相互作用而进一步受到束缚，这些蛋白中以HU蛋白以及一种分子量较小的碱性二聚体蛋白为主；类组蛋白H－NSD2染色质结构染色质组蛋白核小体H1的功能连接DNA纤丝高级结构真核生物的基因组比原核生物大数千倍； 有一定数目的染色体组成；每条染色体中的DNA分子为单一线性分子； 所有DNA分子必须包装在细胞核内；导致细胞核内的DNA浓度极高；高度有序的DNA－蛋白质复合体——染色质的形成完成了这一紧密组装的目的染色质(chromatin)：是指细胞周期间期细胞核内由DNA 、组蛋白、非组蛋白和少量RNA 组成的复合结构，因其易被碱性染料染色而得名。
6原核、真核生物基因组
2.1 在原核生物基因组中，基因是如何组织的 在原核生物基因组中，
• 原核生物基因组具有 紧密的基因编排，基因间几 原核生物基因组具有紧密的基因编排， 紧密的基因编排 乎没有间隔，因此利用ORF扫描来定位基因相对 乎没有间隔，因此利用 扫描来定位基因相对 容易。 容易。 • 在已测序的大肠杆菌的基因组中也存在非编码 DNA，但只占 ，但只占11%，以小片段的形式分布于整个 ， 小片段的形式分布于整个 基因组，基因组几乎不存在其它被浪费的空间。 基因组，基因组几乎不存在其它被浪费的空间。
1. 原核生物基因组的物理特征
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 在典型的原核生物中 ， 基因组包含于单一的环状 在典型的原核生物中， DNA分子中，这个分子位于拟核中。 分子中， 拟核中 分子中 这个分子位于拟核 • 原核生物细胞具有原始的核，没有核膜 ，更没有核 原核生物细胞具有原始的核， 没有核膜， 细胞具有原始的核 结构简单， 仁 ，结构简单 ，为了与真核细胞中典型的细胞核有 所别，称为拟核 所区别，称为拟核 (nucleoid)。 。
1.1 原核生物的染色体
A. 有关原核生物基因组的传统观点 • 和真核生物基因组一样 ， 原核生物基因组也必须 和真核生物基因组一样， 压缩到一个相对微小的体积，也需要在DNA结合 压缩到一个相对微小的体积 ， 也需要在 结合 蛋白的帮助下， 以一定的有序形式包装 起来（ 包装起来 蛋白的帮助下 ， 以一定的有序形式 包装 起来 （ 大 肠杆菌环状染色体总长1.6 mm，而大肠杆菌细胞 肠杆菌环状染色体总长 ， 只有1x2 µm）。 只有 ） • 目前已知的有关拟核中 目前已知的有关拟核中DNA组织排布情况大多来 组织排布情况大多来 自于对大肠杆菌的研究。 在大肠杆菌基因组中， 自于对大肠杆菌的研究 。 在大肠杆菌基因组中 ， 环状DNA分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的。 环状 分子是以超螺旋形式存在于细胞中的
原核生物与真核生物的区别
原核生物与真核生物的区别生物界是一个庞大而多样化的领域，其中包含了两大主要类别：原核生物和真核生物。
这两者之间存在着许多重要的区别，包括细胞结构、基因组组织、代谢途径等等。
本文将详细探讨原核生物与真核生物在这些方面的区别。
一、细胞结构原核生物是由单细胞组成的微生物，其细胞结构相对简单。
原核生物的细胞没有真核生物的细胞核，DNA以浓缩的形式存在于细胞质中，称为核区。
细胞质中还包含一些原核生物特有的结构，如质粒（plasmids）和核糖体（ribosomes）。
质粒是自主复制的环状DNA分子，其中包含了一些额外的基因信息，可以传递给其他细胞。
核糖体则是原核生物中用于蛋白质合成的重要结构。
相比之下，真核生物的细胞结构更为复杂。
真核生物的细胞包含有真核细胞核，其中包裹着多个线性DNA分子（染色体）。
细胞核内还存在着许多其他重要的亚细胞结构，如内质网、线粒体、高尔基体等等。
这些亚细胞结构在细胞功能和代谢过程中起着关键作用。
二、基因组组织原核生物和真核生物在基因组组织方面也有明显的区别。
原核生物的基因组较小，通常只包含一条环状DNA分子。
此外，原核生物中的基因通常是连续排列的，不存在内含子（introns）和外显子（exons）的区别。
这意味着原核生物的基因可以直接转录为mRNA，然后翻译成蛋白质。
真核生物的基因组较为复杂，通常包含多条线性DNA分子。
基因组中的基因通常包含内含子和外显子，其中外显子包含了编码蛋白质所需的信息，而内含子则需要在转录过程中剪接掉。
这种基因结构的复杂性使得真核生物可以产生更多样化和功能多样的蛋白质。
三、代谢途径原核生物和真核生物在代谢途径上也存在差异。
原核生物的代谢途径相对简单，常见的代谢路径包括糖酵解、脂肪酸合成、无氧呼吸等。
原核生物的代谢途径通常发生在细胞质中，没有发达的亚细胞结构来分隔不同的代谢过程。
真核生物的代谢途径更为复杂，涉及到许多不同亚细胞结构的合作。
例如，葡萄糖的代谢包括在细胞质中进行的糖酵解，以及在线粒体中进行的线粒体呼吸。
分子生物学 第二章 有机体、基因和染色体
②蛋白质基因通常以单拷贝的形式存在。多拷贝 基因或多拷贝序列存在于染色体上常引起非均 等交换 , 结果导致了相同序列之间的基因的缺 失或倒位。 基因序列的倍增虽是经常发生的 (10-4), 可是绝大 多数的倍增并没有给细菌带来选择上的优势 , 因而很快又被淘汰。这样 , 使绝大多数的蛋白 质基因保持单拷贝形式。
类核的结构
E.coli: 4.2×106bp （ 1300 微米）， 闭合环状，约 编 码 3000~4000 个 基因。
生物在进化中选择了经济而又有效的结构形式：
①功能上相关的几个结构基因前后相连，再加上一 个共同的调节基因和一组共同的控制位点，即启 动子和操作子在基因转录时协同动作。细菌基因 表达调控的这样一个完整的单元，称为操纵元。 例：大肠杆菌中半乳糖代谢的 β- 半乳糖苷酶，半乳 糖苷透性酶，半乳糖苷乙酰化酶三个酶的基因z、 y 、 a 与控制位点 o 、 p 以及它们的调不需要转录后加工；而真 核生物基因转录后的绝大部分前提RNA必须经过剪接 过程才能形成成熟的RNA。 原核生物细胞内缺少分隔的功能区域，所有生理生化 反应都在同一细胞质中进行，因而原核生物的基因转 录和翻译是偶联的，边转录边翻译；真核生物细胞的 转录和翻译在时间和空间上都是分离的。
推理过程：
φ×174的DNA数量有限,其基因在排列上更加 体现了经济原则：
(1) φ×174 有11蛋白质基因,但是只转录成3个 mRNA,其中一个从A基因开始,一个从B基因开始, 另一个从D基因开始. (2) φ×174的DNA分子绝大部分用来编码蛋白质, 不翻译出来的部分只占4%(217/5386),其中包括 基因之间的间隔区和一些控制基因表达的序列. (3) φ×174 的基因排列上最显著的特点是有重叠 基因和基因内基因.
如何区别原核生物与真核生物
制作人 李强 吴高浩 杨锦
中文名字：原核生物
英文名称：prokaryote;procaryote
定义：
由原核细胞构成的生物。细胞中 无膜围的核和其他细胞器。包括 古核生物和细菌。染色体分散在 细胞质中，不具有完全的细胞器 官并主要通过二分分裂繁殖。如 细菌、蓝藻、支原体和衣原体。 与古核生物、真核生物并列构成 现今生物三大进化谱系。
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【从细胞结构】 1.真核细胞具有由染色体、核仁、核液、双层核
膜等构成的细胞核；原核细胞无核膜、核仁，故 无真正的细胞核，仅有由核酸集中组成的拟核 2.真核细胞有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡 等细胞器，原核细胞没有。真核细胞有发达的微 管系统，其鞭毛（纤毛）、中心粒、纺锤体等都 与微管有关，原核生物则否。 3.原核细胞功能上与线粒体相当的结构是质膜和 由质膜内褶形成的结构，但后者既没有自己特有 的基因组，也没有自己特有的合成系统。
【从基因组结构】1.真核生物中除某些低 等类群（如甲藻等）的细胞以外，染色体 上都有5种或4种组蛋白与DNA结合，形成 核小体 ；而在原核生物则无 。
2.真核生物中除某些低等类群（如甲藻等） 的细胞以外，染色体上都有5种或4种组蛋 白与DNA结合，形成核小体 ；而在原核生 物则无 。
3.真核细胞含有的线粒体，为双层被膜所 包裹，有自己特有的基因组、核酸合成系 统与蛋白质合成系统，其内膜上有与氧化 磷酸化相关的电子传递链
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。
原核与真核基因与基因组的比较PPT课件
非编码区 不能转录为信使RNA，不能编码蛋白质
编码区 能够转录为相应的信使RNA，进而指 导蛋白质的合成，也就是说能够编码 蛋白质
二、真核细胞的基因结构
非编码区
编码区
编码区上游
启动子
与RNA聚酶 结合位点
外显子
内含子
非编码区
编码区上游 终止子
外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
内含子
不能够编码蛋白质的序列叫做内含子，内 含子能转录为信使RNA
细菌的染色体基因组通常仅由一条环状双 链DNA分子组成细菌的染色体相对聚集在 一起，形成一个较为致密的区域，称为类 核（nucleoid），或核质体结构。
核质体由30~50bpDNA组成环状的结构域， 中央部分由RNA和支架蛋白组成，外围是 双链闭环的DNA超螺旋。
原核生物没有内含子，DNA复制和转录相对较容 易也比较简单，调控几乎完全由基因上游的RNA 聚合酶结合位点控制；
而真核生物由于内含子的存在，有了“可变剪接” 的可能，内含子也可以调控部分DNA合成的问题， 比如针对环境变化调整转录出的蛋白质的结构、 组成等；
另外，真核原核生物的核糖体也是不一样的，其 中蛋白质和核糖体RNA都有显著的区别。原核生 物在拟核区发生转录，而真核生物则在细胞核内。
二、基因的定义
基因 (gene)
DNA分子上有遗传效应的片段。（分子水平） 转录效应 转录基因
遗传效应：
非转录效应
操纵基因
转录基因有4种：
1）mRNA基因：产物为mRNA，能够翻译出细胞 重要的结构和功能蛋白，又叫结构基因；
2）tRNAr基因：产物为tRNA，不能翻译为蛋白质， 在合成蛋白质过程中起作用
第三章 基因、基因组的 结构
分子生物学试题_完整版(Felisa)
05级分子生物学真题一、选择题1、激活子的两个功能域，一个是转录激活结构域，另一个是（DNA结合域）2、转录因子包括通用转录因子和（基因特异转录因子）3、G-protein 激活needs ( GTP ) as energy.4、Promoters and (enhancers) are cis-acting elements.5、噬菌体通过（位点专一重组）整合到宿主中6、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始7、mRNA的剪切跟(II)类内含子相似8、UCE是（I）类启动子的识别序列9、TATA box binding protein 在下列哪个启动子里面存在（三类都有）10、（5S rRNA)是基因内部启动子转录的11、人体全基因组大小(3200000000 bp)12、与分枝位点周围序列碱基配对的剪接体（U2 snRNP）13、tRNA基因是RNA聚合酶（III）启动的14、在细菌中，色氨酸操纵子的前导区转录后，（翻译）就开始15、乳糖操纵子与阻遏蛋白结合的物质是（异构乳糖）。
16、核mRNA的内含子剪接和（II类内含子剪接）的过程相似17、基因在转录时的特点（启动子上无核小体）18、RNA干涉又叫（转录后的基因沉默，PTGS）19、内含子主要存在于（真核生物）20、snRNA在下列哪种反应中起催化酶的作用（mRNA的剪接）二、判断题1、原核生物有三种RNA聚合酶。
2、抗终止转录蛋白的机制是使RNA聚合酶忽略终止子。
3、RNA聚合酶II结合到启动子上时，其亚基的羧基末端域（CTD）是磷酸化的。
4、Operon is a group of contiguous, coordinately controlled genes.5、RNA聚合酶全酶这个概念只应用于原核生物。
6、聚腺苷酸尾是在mRNA剪接作用前发生的。
7、σ在转录起始复合复合物中使得open到closed状态（closed转变成open）8、剪接复合体作用的机制：组装、作用、去组装，是一个循环三、简答题1、原核生物转录终止的两种方式。
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Prokaryotic Genome
Usually prokaryotic organisms have relatively small genomes consisting of one or more DNA molecule. In some prokaryotes, the cells may contain one or more copies of accessory DNA molecules known as ‘plasmids’. The genome and plasmids are often circular in prokaryotes, but there can be exceptions too. Usually plasmids contain some non-essential information in their cells. The genome and plasmids are found in the cytoplasm of the prokaryotic cells.
Eukaryotic Genome
Eukaryotic genome contains larger and linear DNA molecules packaged with histone proteins into chromosomes. These chromosomes are gathered inside a nucleus enclosed in a nuclear envelope. Apart from that, circular DNA molecules can be found in the mitochondria and chloroplast. These DNA molecules are also considered as a part of prokaryotic genome.
Prokaryotic vs Eukaryotic Genome
• Prokaryotic genome contains only one chromosome, but eukaryotic genome contains multiple chromosomes. Due to this difference, a large part of eukaryotic genome is present inside a nucleus which is the largest organelle in a live cell. There is no such organelle found in prokaryotes so that their genome can be found in the cytoplasm.
• Generally prokaryotic DNA has a circular structure, but there are exc eptions. DNA linear strands are present in the eukaryotic cells.
• Unlike the prokaryotic genome, the eukaryotic genome is more complex with longer genes.
• Prokaryotic genome has up to 90% coding sequences while the coding sequence in eukaryotic genome is often around 3%.
• ‘Supercoiling of DNA’ during the cellular cycle does exist in both prokaryotic and eukaryotic genomes, but still, the supercoiling patterns are different. Since the prokaryotes have circular genomes, the domains tend to be pinched off from the loop to form small supercoiled domains.
• One replication site is needed for circular prokaryotic genome. The starting point of replication is known as ‘ori’. Replication starts from this point and proceeds in both direction resulting in very quick division rates in prokaryotes, more than in eukaryotes.
• Non coding DNA ends, also known as telomeres, are present in eukaryotic genome. Telomeres cannot be copied during the replication process. The prokaryotic genome, being circular, has no such end or telomere so that the entire genome can be copied.
• Eukaryotic genome can be either haploid or diploid while prokaryotic genome cannot be haploid as prokaryotes have only one chromosome in their genome.
• Introns are DNA fragments between sections of a r eal gene. These introns are more common in eukaryotic genome while they are very rare in prokaryotic genome.
• Eukaryotes can have long stretches of two or more repeating nucleotides. Therefore, unlike in eukaryotic genome, repeated sequences are very rare in prokaryotic genome.
• Unlike in the eukaryotic genome, high amount of protein encoding genes are available in the prokaryotic genome.
• Normally eukaryotic genome has hundreds of rRNA genes while prokaryotic genome has 1 to 10 rRNA genes (mean <5).。