原核生物和真核生物中基因的转录.doc

原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰 摘要:原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰，是各种功能蛋白质生物合成的一系列程序。本文通过介绍了原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰的机制、原理、过程，从而了解真核生物和原核生物的基因表达和功能蛋白质合成上的差异。 关键词: 原核生物 真核生物 基因 转录 翻译 后修饰 0引言： 21世纪，基因水平上的研究受到人们广泛的关注。原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰是基础研究，人们也只有在此基础不断扩散深入研究其它基因水平问题。本文只简单介绍了一些关于基因转录、翻译和后修饰的一部分相关研究成果。 1 原核生物和真核生物中基因的转录： 基因转录是在由RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链DNA分子中拷贝生物信息生成一条RNA链的过程。转录中，一个基因会被读取被复制为mRNA，就是说一特定的DNA片断作为模板，以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂的合成前体mRNA的过程。转录产物主要有三类RNA，即信使RNA（mRNA）、核糖体RNA（rRNA）和转移RNA（tRNA）。在基因转录过程中，RNA聚合酶起着非常重要的作用。RNA聚合酶可以催化所有四种核苷- 5′-三磷酸（ATP、GTP、UTP和CTP）聚合成与模板DNA互补的RNA。此反应需要Mg2+,反应中释放焦磷酸。[1]该酶在转录的各个过程中发挥了不同的作用。 1．1 基因转录的启动　 RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸构成的三元起始复合物，转录便开始进行。启动子是DNA分子上可与RNA聚合酶特异结合，而使转录开始的一段DNA序列而本身不被转录。DNA模板上的启动区域常含有TATAATG顺序，称P盒。复合物中的核苷三磷酸一般为GTP,少数为ATP,因而原始转录产物的5′端通常为三磷酸鸟苷(pppG)或腺苷三磷酸(pppA)。真核 DNA上的转录启动区域也有类似原核DNA的启动区结构，和在-30bp（即在酶和 DNA结合点的上游30核苷酸处）附近也含有TATA结构，称TATA盒。[3]第一个核苷三磷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成3′-5′磷酸二酯键后,则启动阶段结束，进入延伸阶段。 2 基因转录的延伸　 σ亚基脱离酶分子，留下的核心酶与 DNA的结合变松，因而较容易继续往前移动。核心酶无模板专一性，能转录模板上的任何顺序，包括在转录后加工时待切除的居间顺序。脱离核心酶的σ亚基还可与另外的核心酶结合，参与另一转录过程。随着转录不断延伸，DNA双链顺次地被打开,并接受新来的碱基配对，合成新的磷酸二酯键后，核心酶向前移去，已使用过的模板重新关闭起来，恢复原来的双链结构。一般合成的 RNA链对DNA模板具有高度的忠实性。1 .3 基因转录的终止　 转录的终止包括停止延伸及释放 RNA聚合酶和合成的 RNA。在原核生物基因或操纵子的末端通常有一段终止序列即终止子； RNA合成就在这里终止。原核细胞转录终止大多数需要一种终止因子ρ的帮助。真核生物 DNA上也可能有转录终止的信号。已知真核DNA转录单元的3′端均含富有AT的序列〔如AATAA(A)或ATTAA(A)等〕，在相隔 0～30bp之后又出现TTTT顺序（通常是3～5个T）,这些结构可能与转录终止或者与3′端添加多聚A顺序有关。 4 原核生物和真核生物基因转录的差异 真核生物与原核生物基因的转录过程基本上是相同的，但仍有一些区别，主要有以下几点： 1．原核生物的转录和翻译几乎同时进行，而真核生物的转录在胞核，翻译在胞浆。 2．原核生物中只有一种RNA聚合酶催化RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。RNA聚合酶Ⅰ存在于细胞核仁内，催化合成除5SrRNA以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ均存在于细胞核质内，RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前体，即不均一核RNA(hnRNA)的合成，而RNA聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成。[1] 3．真核和原核生物的在起始点识别和转录终止的方式也有所不同，在前面基因过程中有所介绍。 2 原核生物和真核生物的翻译 基因的遗传信息在转录过程中从DNA转移到mRNA，再由mRNA将这种遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺序的过程叫做翻译，即蛋白质的生物合成。现研究证明：mRNA的翻译是从mRNA的5′端向3′进行的。所有蛋白质的翻译开始于甲硫氨酸的参与，一个特殊的起始tRNA对所有蛋白质合成中起始氨基酸-甲硫氨酸的掺入负责，这个tRNA可简写为tRNAiMet,它也对选择在mRNA上在什么