原核生物真核生物基因表达比较-PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,原核生物与真核生物,基因表达方面的主要差异,122210101436,熊雪薇,基因表达,：,基因表达,(gene expression),是指细胞在生命过 程中，把储存在,DNA,顺序中遗传信息经过转录和翻译，转变成具有生物活性的蛋白质分子。,原核生物,真核生物,原料,:,模板,:,酶,:,其他因子,:,NTP (ATP UTP CTP GTP),DNA,RNA-,聚合酶,RNA-,聚合酶,I II III,转录因子,原核生物的基因由于没有外显子和内含子，转录产生的信使,RNA,不需要剪切、拼接等加工过程,。而,真核生物有内含子、外显子，因此转录产生的,RNA,需要加工修饰！,？,转录：,模板,:,原核生物,RNA-,聚合酶,真核生物,RNA-,聚合酶,酶,：,原核生物,每一转录区段可视为一个,转录单位,，称为操纵子,(,operon,),。操纵子包括若干个结构基因及其上游,(upstream),的调控序列。,原核生物上游调控序列,:,中的启动子是,RNA,聚合酶结合模板,DNA,的部位，也是控制转录的关键部位。,转录起始区：,A-T,配对比较多，,A-T,多是有利于解链的,-10,区的“一致性序列,为,TATAAT,-35,区最大一致性序列是,TTGACA,（启动子）,真核生物,转录起始前的,上游区段调控序列,：,不同物种、不同细胞或不同的基因，转录起始点上游可以有不同的,DNA,序列，但这些序列都可统称为顺式作用元件,(,cis,-acting element),。,顺式作用元件包括启动子、启动子上游元件,(upstream promoter elements),等近端调控元件和增强子,(enhancer),等远隔序列。,起始点上游多数有共同的,TATA,序列，称为,Hognest,盒或,TATA,盒,(TATA box),。通常认为这就是启动子的核心序列。,TATA,盒虽然没有原核的,-10,区、,-35,区那么典型，没有原核那样的相对较高较精确的丰度、区段；除,TATA,盒；还有一些叫“盒”或不叫的调控序列。,启动子上游元件是位于,TATA,盒上游的,DNA,序列，多在转录起始点约,-40,-100nt,的位置，比较常见的是,GC,盒和,CAAT,盒。,转录起始,:,原核,生物：,RNA,聚合酶和,DNA,的特殊序列,启动子,(promoter),结合后，就能启动,RNA,合成。,RNA,聚合酶全酶,(,2,),与模板结合，形成闭合转录复合体。,DNA,双链局部解开，形成开放转录复合体。,在,RNA,聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物。,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。,真核生物,RNA,聚合酶,-DNA-RNA,复合物,转录延长：,原核生物转录过程中有羽毛状现象：,启动子清除，,亚基脱落，,RNA,pol,聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着,DNA,模板前移，在核心酶作用下,NTP,不断聚合，,RNA,链不断延长。,原核,生物在同一,DNA,模板上，有多个转录同时在进行，转录尚未完成，翻译已在进行。,真核,生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。,转录终止：,RNA,聚合酶在,DNA,模板上停顿下来不再前进，转录产物,RNA,链从转录复合物上脱落下来,。,原核生物,的转录终止分类：,依赖,因子的转录终止,非依赖,因子的转录终止,因子,：,识别富含,C,的,RNA,链,ATPase,活性,解螺旋酶（,helicase,）活性,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。,原核生物真核生物转录对比：,翻译,：,mRNA,是蛋白质生物合成的,直接模板,:,遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子,(,cistron,),。,原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的,mRNA,可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子,(,polycistron,),。,真核,mRNA,只编码一种蛋白质，为单顺反子,(single,cistron,),许多真核生物基因转录后有一个对,mRNA,外显子加工的过程,使,mRNA,序列中出现移码、错义、无义突变，导致同一前体,mRNA,翻译出序列、功能不同的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为,mRNA,编辑（,mRNA editing,）。,核蛋白体,是蛋白质生物,合成的场所,:,核蛋白体是细胞质和线粒体中无膜包裹的颗粒状细胞器，具蛋白质合成功能。,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。,蛋白质生物合成需要酶类、蛋白质因子,:,氨基酸的活化：,氨基酸与特异的,tRNA,结合形成氨基酰,-,tRNA,的过程称为氨基酸的活化，氨基酸活化形成氨基酰,-,tRNA,。,原核、真核生物,-,都有两种,Met-tRNA,：,原核生物起始氨基酰,-,tRNA,:,fMet-tRNA,f,Met,tRNA,f,Met,与甲硫氨酸结合后，甲硫氨酸很快被甲酰化为,N-,甲酰甲硫氨酸，,于是形成,N-,甲酰甲硫氨酰,-,tRNA,(,fMet-tRNA,f,Met,),。,真核生物起始氨基酰,-,tRNA,:,Met-,tRNA,i,Met,tRNA,i,Met,与甲硫氨酸结合后形成,Met-,tRNA,i,Met,。,参与肽链延长的甲硫氨酰,-,tRNA,：,Met-,tRNA,Met,肽链合成起始,:,原核生物,:,起始,tRNA,是,fMet-tRNA(fMet,上角标）,30s,小亚基首先与,mRNA,模板相结合,再与,fMet-tRNA(fMet,上角标）结合,最后与,50s,大亚基结合,真核生物,:,起始,tRNA,是,Met-,tRNA(Met,上角标）,40s,小亚基首先与,Met-,tRNA(Met,上角标相结合,再与模板,mRNA,结合,最后与,60s,大亚基结合生成起始复合物,原核生物位于,AUG,上游,8-13,个核苷酸处的一个短片段（,4-6,个核苷酸）叫做,SD,序列。这段序列正好与,tRNA,30S,小亚基中的,16s rRNA3,端一部分序列互补，因此,SD,序列也叫做核糖体结合序列。其中有三种,IF,参加起始复合物的形成。,真核生物,mRNA,中的帽子结构和帽子结合蛋白复合物结合,。,至少有十种,eIF,参与起始复合物的形成。,真核生物翻译起始,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,-,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,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-1 eEF-1 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,肽链合成终止：,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,释放因子功能：,I,识别终止密码子,II,诱导转肽酶转变为酯酶活性,IIIRF-3,有,GTP,酶活性，能介导,RF-1,、,RF-2,与核蛋白体的相互作用,真核,生物翻译终止过程与原核生物相似，但只有,1,个释放因子,eRF,，可识别所有终止密码子，完成原核生物各类,RF,的功能。,蛋白质翻译后修饰：,真核生物中新生,(,未成熟,),分泌蛋白的,N,端有可被细胞转运系统识别的特征性、保守的氨基酸序列,(,约,13-36AA,含疏水,AA,较多,),称信号肽,.,原核表达是边转录边表达的，没有区域间隔。信号肽大多是疏水性的，溶解性较差，所以在原核中的表达会有些困难。另外原核生物本身的基因中是不存在什么信号肽片段的，信号肽序列中的密码子对原核生物来说可能是稀有密码子。,Thank you,