比较和对比原核和真核基因表达

在原核生物中，密切相关的基因聚集在一起形成操纵子，从而产生多顺反子 mRNA 分子。同时，功能基因单独表达，从而产生单顺反子mRNA。此外，转录和翻译同时发生在原核生物的细胞质中。但是，在真核生物中，它们是分开发生的。前者在细胞核内，后者在细胞质内。此外，真核生物经历转录后和翻译修饰。

真核基因表达、mRNA、原核基因表达、翻译、转录

什么是原核基因表达

原核基因表达是根据原核基因中的信息合成基因产物的过程。原核基因表达的意义在于原核生物中的基因出现在操纵子中，操纵子是功能相关基因的簇。操纵子的一些例子包括 Lac 操纵子和 Trp 操纵子。因此，操纵子中的基因一起转录，形成多顺反子mRNA分子。此外，原核生物的转录和翻译同时发生在细胞质中。因此，初级转录本很容易用于转录仍在进行的翻译。

图 1：原核基因结构

此外，单一类型的 RNA 聚合酶负责原核生物的转录。它需要 sigma 因子和称为 Pribnow 盒的特定 DNA 序列来启动转录。 70S 核糖体负责原核多顺反子 mRNA 的翻译。最重要的是，原核基因表达的调节发生在转录水平，通过增加或减少转录水平。

什么是真核基因表达

真核基因表达是根据真核基因中的信息合成基因产物的过程。重要的是，真核 DNA 发生在细胞核内。因此，转录也发生在细胞核内。通常，三种 RNA 聚合酶负责不同类型 RNA 的转录：RNA 聚合酶 1，转录 rRNA，RNA 聚合酶 2，转录 mRNA，以及 RNA 聚合酶 3，转录 tRNA。此外，每个真核基因都受单个启动子的控制。因此，转录产生单顺反子 mRNA。

图 2：原核和真核基因表达

比较和对比原核和真核基因表达

原核和真核基因表达之间的相似性

原核和真核基因表达的差异

定义

原核基因表达是指根据原核基因信息合成功能基因产物的过程。另一方面，真核基因表达是指根据真核基因的信息合成功能基因产物的过程。

空间隔离

原核基因表达完全发生在细胞质中，而在真核生物中，转录发生在细胞核内，翻译发生在细胞质中。

时间隔离

转录和翻译在原核基因表达中同时发生，而在真核基因表达中转录和翻译在时间上是分开的。

DNA的出现

表观遗传因素

此外，原核 DNA 不是永久浓缩形式，而真核 DNA 与组蛋白形成稳定的浓缩复合物。

启动子元素

原核生物包含三个启动子元件：一个在基因的上游，第二个在其下游 10 个核苷酸处，第三个在其下游 35 个核苷酸处。但是，真核生物包含更多的启动子元件，包括 TATA 盒。

转录启动因子

原核生物的转录起始因子不与起始复合物组装。但是，真核生物的转录起始因子与起始复合物组装在一起。

开放阅读框架

内含子不会中断原核基因的开放阅读框，而内含子会中断真核基因的开放阅读框。

RNA聚合酶

基因大小

原核基因较小，而真核基因较大。

额外的DNA

原核生物很少有额外的 DNA，而真核生物则有大片的重复 DNA 区域。

编码到非编码 DNA

95% 的原核基因组包含蛋白质编码基因，而 98% 的真核基因组包含非编码 DNA。

基因

几个功能相关的基因出现在原核生物中称为操纵子的簇中，而真核基因则单独出现。

mRNA的类型

原核基因表达产生多顺反子 mRNA，而真核基因表达产生单顺反子 mRNA。

转录后修饰

原核基因表达中不发生转录后修饰，而真核基因表达中发生转录后修饰。

核糖体

此外，原核生物具有 70S 核糖体，而真核生物具有 80S 核糖体。

翻译后修饰

原核基因表达中不发生翻译后修饰。但是，翻译后修饰发生在真核基因表达中。

基因表达调控

原核基因表达的调节发生在转录水平。但是，真核基因表达的调控可以发生在表观遗传水平、转录水平、转录后水平、翻译水平或翻译后水平。

结论

原核和真核基因表达是根据基因组中的信息产生功能基因产物的过程。通常，它们通过两个过程进行：转录和翻译。通常，翻译发生在细胞质中。功能相关的原核基因聚集在一起形成操纵子，它们一起转录形成多顺反子 mRNA。此外，转录和翻译同时发生在原核生物的细胞质中。相比之下，真核生物的转录发生在细胞核中，而 mRNA 则进入细胞质进行翻译。因此，转录和翻译不是耦合的。除此之外，真核基因单独进行转录，形成单顺反子 mRNA。

参考：

1. Ussery，大卫。 “真核生物基因表达控制简介。”生物学 210 – 遗传学，1998 年春季，可在此处获得。2。 “16.2B：原核与真核基因表达。”生物学 LibreTexts，Libretexts，2019 年 11 月 19 日，可在此处获取。

图片提供：

1. “基因结构原核生物 2 注释”作者：Thomas Shafee – Shafee T, Lowe R (2017)。 “真核和原核基因结构”。维基医学杂志 4 (1)。 DOI:10.15347/wjm/2017.002。 ISSN 20024436。（CC BY 4.0）通过Commons Wikimedia 2。“Figure_16_01_01”，OpenStax CNX（CC BY 4.0）通过OpenStax College。