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1、原核生物与真核生物基因表达的区别最佳答案 原核生物的机体能在基因表达过程的任何阶段进行调控，如调控可在转录阶段、转录后加工阶段和翻译阶段进行。转录的调控主要发生在起始阶段，这样可避免浪费能量合成不必要的转录产物。通常不在转录延伸阶段进行调控，但可在终止阶段进行调控，终止可以防止越过终止子而进行下一个基因的转录。RNA 的初级转录产物本身是一个受调控的靶分子，转录物作为一个整体其有效性可以受到调控，例如，它的稳定性可以决定它是否保存下来用于翻译。此外，初级转录产物转变为成熟分子的加工能力可决定最后 mRNA 分子的组成和功能。在真核细胞中，还可对 RNA 从核到胞浆中的转运进行调控。但是在细菌中
2、，mRNA 只要一合成，就可用于翻译。翻译也像转录一样，在起始阶段和终止阶段进行调控。DNA 转录的起始和 RNA 翻译的起始路线也很相似。真核生物基因表达的调控要比原核生物复杂得多，特别是高等生物，不仅由多细胞构成，而且具有组织和器官的分化。细胞中由核膜将核和细胞质分开，转录和翻译并不是偶联，而是分别在核和细胞质中进行的，基因组不再是环状或线状近于裸露 DNA，而是由多条染色体组成，染色体本身结构是以核小体为单位形成的多极结构，真核生物的个体还存在着复杂的个体发育和分化，因此说真核生物的基因表达调控是多层次的，从 DNA 到 RNA 到有功能蛋白质多途径进行调控的。主要的调控途径有如下几个方
3、面：DNA 和染色体水平上的调控：基因的拷贝数扩增或丢失和基因重排，DNA修饰，在染色体上的位置，染色体结构（包括染色质、异染色质、核小体）都可影响基因表达。转录水平上的调控：转录起始的控制和延伸的弱化对 mRNA 前体的水平都会产生影响。转录后 RNA 加工过程和运送中的调控：真核基因转录出的 mRNA 前体，要经过加工才能成熟为 mRNA，包括切割、拼接、编辑、5和 3末端修饰等，成熟的 mRNA 再运出细胞核。翻译水平上的调控：5端前导序列形成茎环结构降低翻译水平 或抑制蛋白结合 5端，阻止 mRNA 的翻译。翻译后的调控：翻译后产生的蛋白质常常需要修饰和加工如磷酸化、糖基化、切除信号肽
4、及构象形成等，才能成为有活性的蛋白质，可以利用这个过程有选择地激活或灭活某些蛋白质。JmRNA 降解的调控：控制 mRNA 寿命就能控制一定数目的 mRNA 分子产生蛋白质数量，这种调控是由 mRNA 3端的序列决定的。 （为什么是有其决定？）真核生物基因表达调控过程与原核生物的不同之处 2010-8-29 09:12 最佳答案 真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的、不连续的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使 RNA 必须经加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为成熟的 RNA。 真核生物有细胞核，核膜将核质与细胞质隔开，因此，转录在细胞核中进
5、行，翻译在细胞质中进行。可见其转录和翻译具有时间和空间上的分隔。 真核生物大多是多细胞生物，个体发育过程中要发生细胞分化。分化是不同的基因特异性表达的结果。细胞中关闭或开启某些基因，都是在严格调控作用下进行的。基因的这种特异性表达的调控机制也是真核生物所特有的。 J图 3-14 真核生物基因表达过程示意图真核生物基因表达调控的过程与原核生物有许多共同之处。例如，在真核生物结构基因的侧翼序列上，同样存在着许多不同的调控序列，真核生物通过特异性蛋白与某些调控序列的结合与否，来调控基因的转录。但是，真核生物基因表达调控与。原核生物也有许多不同之处。例如，真核生物中编码蛋白质的基因通常是间断的、不连续
6、的，由于转录时内含子和外显子是一起转录的，因而转录产生的信使 RNA 必须经过加工，将内含子转录部分剪切掉，将外显子转录部分拼接起来，才能成为有功能的成熟的信使 RNA。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。再有，原核生物基因的转录和翻译通常是在同一时间同一地点进行的，即在转录未完成之前翻译便开始进行。如大肠杆菌乳糖分解代谢过程中，三个结构基因的转录和翻译就是同时在细胞质中进行的。真核生物由于有细胞核，核膜将核质与细胞质分隔开来，因此，转录是在细胞核中进行的，翻译则是在细胞质中进行的。可见。真核生物基因的转录和翻译具有时间和空间上的
7、分隔。上述真核生物基因转录后的剪切、拼接和转移等过程，都需要有调控序列的调控，这种调控作用是原核生物所没有的。J真核生物的基因表达过程与原核生物的基因在时空上不同，因而真核生物的基因在原核生物内表达可能出现问题。这是什么意思啊？一是时间：原核细胞转录和翻译偶联，转录和翻译几乎同时进行。真核细胞原初转录物不能翻译，需要进行后加工才能翻译。二者在转录与翻译的时间上分离。二是空间：原核细胞转录和翻译几乎都在拟核区进行，没有明显空间上的区分。真核细胞转录在核内进行，翻译在胞质进行。二者转录和翻译在空间上隔离。以上两点统称：真核生物的基因表达过程与原核生物的基因在时空上不同。第三节 真核生物基因表达的调
8、控原核生物操纵元调控中的一些原理也存在于真核生物基因表达中，但是，多细胞真核生物的形态、结构、功能和生长发育过程要比原核生物复杂得多，具有精确的发育程序和大量分化的特殊细胞群，因此它需要更为多样化的调控机制。首先，高等真核生物的基因组远比细菌基因组大，包含的 DNA 量和遗传信息也多得多。例如，根据已测定的基因组全部序列，E.coli 有 4.6106 bp，可编码 4288 个基因，每个基因含有约 1100bp。这个基因长度与已全部测序的 8 个原核生物相似。真核生物啤酒酵母有 1.2107bp，可编码 5885 个基因，每个基因含约 2000bp。在高等植物中，据对拟南芥菜第 4 染色体长
9、臂的一段长为1.9106 bp 的 DNA 片段全序列测定，这段 DNA 可编码 389 个基因，每个基因有 4800bp。这些结果说明，高等生物基因组中有很多重复序列。据分析，人类基因组有 3109 bp，编码蛋白质的基因约为 3.5 万个。其余的都是重复序列。J高等植物不同物种的基因组大小差别很大，如拟南芥有 1108bp，水稻有4.3108 bp，小麦则有 1.61010 bp。高等植物的基因组中很多是重复序列，尤其是象小麦这类 DNA 含量高的大基因组，重复序列比例更大。很多重复序列与调控作用有关。例如，拟南芥的重复序列在转基因烟草中具有基因表达增强子的作用。其次，真核生物的 DNA
10、与组蛋白等结合形成染色质，染色质结构的变化可以调控基因表达。真核生物基因表达分散在整个基因组的各个染色体上，而不象细菌那样全部基因串连在一起。所以真核生物不仅存在同一染色体上不同基因间的调控问题，而且还存在不同染色体之间的基因调控问题。第三，在真核生物中，不同组织的细胞在功能上是高度分化的。大多数真核生物都是多细胞的复杂有机体，在个体发育过程中，由一个受精卵经过一系列的细胞分裂和分化形成不同类型的细胞和组织。分化就是不同基因表达的结果。在不同的发育阶段和不同类型的细胞中，基因表达在时空上受到严密的调控。例如，在动物胰脏细胞中不会产生视网膜色素，而在视网膜细胞中也不会产生胰岛素。真核细胞具有选择
11、性激活和抑制基因表达的机制。如果基因在错误的时间或细胞中表达、表达不足或过量地表达，都会破坏细胞的正常代谢，甚至导致细胞死亡。原核生物大多是单细胞的，在相同的环境条件下，同一群体的细胞对环境的变化具有基本相同的反应，基因的表达基本一致。但是在相同的环境条件下，多细胞真核生物体内的不同细胞的反应则全然不同，只有部分或很少一部分细胞的基因表达直接受到环境条件变化的影响，其余细胞中的基因表达只是间接受到影响或者基本不受影响。这就保证了真核生物的一些主要组织和器官在千变万化的环境条件下能够维持正常功能。第四，真核生物细胞的转录和翻译在时间和空间上是分隔的。真核生物具有由核膜包被的细胞核，基因的转录和翻
12、译分别在细胞核和细胞质中进行。因此，转录的 RNA 还必须经过加工以及从细胞核中运输到细胞质中才能行使功能，而且，相对于原核生物来说，mRNA 的寿命比较长。这就为翻译水平的调控提供了方便。真核生物基因表达可以在多个层次上进行调控。综上所述，真核生物基因表达的调控远比原核生物复杂，可以发生在 DNA水平、转录水平、转录后的修饰、翻译水平和翻译后的修饰等多种不同层次（图 真核生物基因表达中可能的调控环节） 。但是，最经济、最主要的调控环节仍然是在转录水平上。 （是因为，at the very beginning 就阻止了，就避免了不必要的浪费！）（一）DNA 水平的调控 DNA 水平上的调控是通
13、过改变基因组中有关基因的数量、结构顺序和活性而控制基因的表达。这一类的调控机制包括基因的扩增、重排或化学修饰。其J中有些改变是可逆的。1、基因剂量与基因扩增 细胞中有些基因产物的需要量比另一些大得多，细胞保持这种特定比例的方式之一是基因组中不同基因的剂量不同。例如，有 A、B 两个基因，假如他们的转录、翻译效率相同，若 A 基因拷贝数比 B 基因多 20 倍，则 A 基因产物也多 20 倍。组蛋白基因是基因剂量效应的一个典型实例。为了合成大量组蛋白用于形成染色质，多数物种的基因组含有数百个组蛋白基因拷贝。（基因拷贝数不同）基因剂量也可经基因扩增临时增加。两栖动物如蟾蜍的卵母细胞很大，是正常体细
14、胞的一百倍，需要合成大量核糖体。核糖体含有 rRNA 分子，基因组中的 rRNA 基因数目远远不能满足卵母细胞合成核糖体的需要。所以在卵母细胞发育过程中，rRNA 基因数目临时增加了 4000 倍。卵母细胞的前体同其他体细胞一样，含有约 500 个 rRNA 基因（rDNA）。在基因扩增后，rRNA 基因拷贝数高达 2106。这个数目可使得卵母细胞形成 1012 个核糖体，以满足胚胎发育早期蛋白质大量合成的需要。在基因扩增之前，这 500 个 rRNA 基因以串联方式排列。在发生扩增的 3 周时间里，rDNA 不再是一个单一连续 DNA 片段，而是形成大量小环即复制环，以增加基因拷贝数目。这种
15、 rRNA 基因扩增发生在许多生物的卵母细胞发育过程中，包括鱼、昆虫和两栖类动物。目前对这种基因扩增的机制并不清楚。在某些情况下，基因扩增发生在异常的细胞中。例如，人类癌细胞中的许多致癌基因，经大量扩增后高效表达，导致细胞繁殖和生长失控。有些致癌基因扩增的速度与病症的发展及癌细胞扩散程度高度相关。2基因丢失在一些低等真核生物的细胞分化过程中，有些体细胞可以通过丢失某些基因，从而达到调控基因表达的目的，这是一种极端形式的不可逆的基因调控方式。如某些原生动物、线虫、昆虫和甲壳类动物在个体发育到一定阶段后，许多体细胞常常丢失整条染色体或部分染色体，而只有在将来分化生殖细胞的那些细胞中保留着整套的染色
16、体。在马蛔虫中，个体发育到一定阶段后，体细胞中的染色体破碎，形成许多小的染色体，其中有些小染色体没有着丝粒，它们因不能在细胞分裂中正常分配而丢失，在将来形成生殖细胞的细胞中不存在染色体破碎现象。但是，基因丢失现象在高等真核生物中还未发现。3DNA 重排（基因重排） 基因重排(gene rearrangement)是指 DNA 分子中核苷酸序列的重新排列。这些序列的重排可以形成新的基因，也可以调节基因的表达。这种重排是由基因组中特定的遗传信息决定的，重排后的基因序列转录成 mRNA，翻译成蛋白质。尽管基因组中的 DNA 序列重排并不是一种普通方式，但它是有些基因调控的重要机制，在真核生物细胞生长发育中起关键作用。J 酵母交配型转换。啤酒酵母交配型转换是 DNA 重排的结果。酵母菌有两种交换型，分别 a 和。单倍体 a 和
