1、原核生物基因组特点、真核生物基因组特点
（1）原核生物
? 基因组很小：DNA量低
? 结构简练：DNA大部分用来编码蛋白质的，只有非常少的一部分不转录。
? 存在转录单元：功能相关的RNA基因和蛋白质基因，往往丛集在基因组的一个或
几个特定的部位，形成一个功能单元或转录单元，它们被一起转录为含多个mRNA的分子—多顺反子mRNA。
? 有重叠基因：有三种情况，1）一个基因完全在另一个基因之中；2）部分重叠；3）
两个基因只有一个碱基对的重叠。
（2）真核生物
? 真核细胞中,一条成熟的mRNA链只能翻译出一条多肽链，不存在原核生物中常见
的多基因操纵子的形式。
? 真核细胞DNA与组蛋白和大量非组蛋白相结合, 只有一小部分DNA是裸露的。 ? 真核细胞中有一部分由几个或几十个碱基组成的DNA序列，在整个基因组中重复
几百次甚至上百万次。大部分DNA是不转录的，基因中间有基因内含子。
? 真核生物能够有序地根据发育阶段的需要进行DNA片段的重排，还能在需要时增
加细胞内某些基因的拷贝数。原核生物中极为鲜见。
（3）相同点和不同点：
? 真核基因组比原核基因组大得多。
? 真核生物主要的遗传物质与组蛋白等构成染色质，被包裹在核膜内，核外还有遗传
成分（如线粒体DNA等），这就增加了基因表达调控的层次和复杂性。 ? 原核生物的基因组基本上是单倍体，而真核基因组是二倍体。 ? 真核生物含有重复基因，原核生物含有重叠基因。
? 原核基因组的大部分序列都为基因编码，真核生物只有少部分基因是编码基因。 ? 原核生物的编码基因是连续的。而真核生物为蛋白质编码的基因绝大多数是不连续
的，即由外显子和内含子组成。
2、真核生物的mRNA与原核生物的mRNA的区别有哪些？
从分子结构上来看，真核生物和原核生物的mRNA是完全一样的，都是核糖核酸，由四种核糖核苷酸组成，并且都是由基因转录而来。
但两者有很多区别，如下：
? 原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在。真核生物mRNA一般以单顺反子的形
式存在。
? 原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的，真核生物转录的mRNA前体则需经
转录后加工，加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作。 ? 原核生物mRNA半寿期很短，一般为几分钟。真核生物mRNA的半寿期较长，有
的可达数日。
? 原核与真核生物mRNA的结构特点也不同。真核生物mRNA由5′端帽子结构和3′
端聚腺苷酸尾巴组成，原核生物mRNA无5′端帽子结构和3′端不存在或只有较短的聚腺苷酸尾巴。
3、真核生物和原核生物启动子结构的区别：
（1）原核生物启动子
? 典型的原核启动子有四大要素:转录起始位点，-10区，-35区和-10区与-35区之间
的间隔。
? 原核基因转录起始位点通常是嘌呤，其序列为CAT（A为起始位点）。
? -10区是一个6碱基保守序列(常以-10为中心)：RNA聚合酶牢固结合位置并在此
解链，形成开放起始复合物。
? -35区是另一个6碱基保守序列(常以-35为中心)。为RNA聚合酶σ因子的识别位
点。
? 研究表明，当-10区和-35区中心位置相距16-18bp时，该启动子的功能较强；相
距较近或较远时，起始转录的功能都相应减弱。
（2）真核生物启动子
? 启动子是一段特定的直接与RNA聚合酶及其转录因子相结合、决定基因转录起始
与否的DNA序列。不同的启动子对RNA聚合酶的亲和力不同，所结合的反式作用因子也不同，因此，基因转录活性也很不相同。
? 真核基因的启动子在-25~ -35区含有TATA序列, 在-70~ -80区含有CCAAT序列
（CAAT box), 在-80~ -110含有GCCACACCC或GGGCGGG序列（GC box)。习惯上将TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件(UPE)。 ? TATA区的作用: 使转录精确地起始。
? CAAT 区和GC 区的作用: 主要控制转录起始的频率, 基本上不参与起始位点的
确定。
4、增强子：能使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。
5、蛋白翻译后的加工（每种举例说明）
信号肽的特点：是它的疏水性，它的作用是使蛋白质从内质网膜进入高尔基体，一旦蛋白质进入高尔基体，信号肽就被信号肽酶水解掉，切去信号肽后，前蛋白质就变成有生物活性的蛋白质了。
1） 多肽的切割加工：
真核生物负责蛋白质合成的核糖体是与内质网相连接的。核糖体上合成的蛋白质要从内质网进入高尔基体，在高尔基体中浓缩成酶原小粒，储藏直到分泌出为止。这一类分泌型蛋白有一个特点，在它们的N端都有一段可称为信号肽的小肽，一般由15-30个疏水氨基酸所组成。带有信号肽的蛋白质称为前蛋白，例如：乳球蛋白在带有信号肽时称为前乳球蛋白等。
2）多肽的有限水解
许多初生蛋白质是以蛋白质原（或酶原）形式存在的，没有生物活性，必须经过有限的酶或化学水解才能变成有活性的物质。例如：胰岛素原的加工。前胰岛素原包括信号肽、胰岛素A链、B链和C链4个肽。 A链和B链是通过二硫键结合在一起的。 B链位于胰岛素原的N端，A链位于胰岛素的C端。加工时，先切去信号肽，成为胰岛素原，而后分别在第30-31以及63-64位氨基酸处切断，去掉C链，获得由A链和 B链组成的有活性的胰岛素。
3）多肽的化学修饰----- 磷酸化和糖基化
蛋白质磷酸化：蛋白激酶能将ATP末端磷酸基团分别转移到多肽中丝氨酸、苏氨酸
和酪氨酸残基上。磷酸化是蛋白质合成后广泛存在的一种化学修饰，是控制酶活性的重要步骤，许多情况下，磷酸化的蛋白质其酶活性大大提高。
蛋白质糖基化：许多重要的细胞表面蛋白、识别蛋白和分泌蛋白均带有一个或数个
糖基，科学上把这类蛋白称为糖基化蛋白或糖蛋白。这些附加的糖基有不少重要的生理功能。首先，糖基化蛋白的构型常常会发生变化，有利于抵御蛋白酶的降解反应；其次，糖基化蛋白上的羟基会大大提高该多肽的可溶性；第三，糖基化以后，往往能使蛋白准确地进入各自的细胞器。
4）多肽的剪接
蛋白质内含子(Intein)是镶嵌在宿主蛋白质序列中的插入序列, 在宿主蛋白质翻译成熟过程中自我剪切去掉的蛋白质序列。蛋白质这一成熟过程称之为蛋白质的剪接(Protein Splicing)。在蛋白质剪接过程中，蛋白质内含子序列必须被准确地剪切掉，宿主蛋白质的侧翼序列-即N端和C端的外显子(N-extein, C-extein)，通过一个肽键相连接。
6、MicroRNA
（1）概念：MicroRNAs（miRNAs）是一类长度约19-24nt的内源性非编码单链RNA，通过碱基互补配对的方式与靶基因的3’UTR区部分或完全互补，剪切靶基因的转录产物或者抑制转录产物的翻译，从而起到转录后调控靶基因的表达。 （2）miRNAs结构特点
? 其本身不具有开放阅读框，成熟的miRNA5′端有一个磷酸基团，3′端为羟基.
? miRNA 5＇端第一个碱基对U（尿苷）有强烈的倾向性，而对G却排斥，但第二
到第四个碱基缺乏U。
? 成熟的miRNAs在进化上是保守的，并且在茎部的保守性更强；但在环部可以容
许更多的突变位点存在.
? 大多数miRNA以顺反子的形式转录出前体转录本，且大部分位于独立的转录单位
中.
? 几乎所有的miRNA都是从前体的一条臂上加工而来，只有极少数的个例可以从前
体的两条臂上同时产生miRNA,如miR-256
? 非编码序列，在3’端有1～2个碱基的长度变化。能够互补配对结合于基因序列的
侧翼区域，阻遏或抑制靶mRNA的翻译
（3）miRNA的作用机制
? miRNA基因是一类高度保守的基因家族，按其作用模式不同可分为三种：
? 以线虫lin-4为代表，作用时与靶基因不完全互补结合，进而抑制翻译而不影响
mRNA的稳定性（不改变mRNA丰度），这种miRNA是目前发现最多的种类。 ? 以拟南芥miR-171为代表，作用时与靶基因完全互补结合，作用方式和功能与
siRNA非常类似，最后切割靶mRNA。
? 以let-7为代表，它具有以上两种作用模式：
当与靶基因完全互补结合时，直接靶向切割mRNA，如果蝇和HeLa细胞中let-7直接介导RISC分裂切割靶mRNA；
当与靶基因不完全互补结合时，起调节基因表达的作用，如线虫中的let-7与靶mRNA 3’端非翻译区不完全配对结合后，抑制调节基因的翻译。
7、比较原核生物和真核生物的基因表达调控
答：无论是原核还是真核生物基因调控，主要是转录水平，原核生物不同于真核生物的基因结构，存在转录单元，即操纵子。 原核生物
（1）转录调控：
? RNA聚合酶与启动子的影响：带有σ因子的全酶有利于和DNA结合，提高转录
效率，同时增强子的存在，强化了转录的起始。 ? 代谢产物的调控：
可诱导调节：在代谢产物或化合物的诱导下，使基因活化，操纵子由关闭状态转为工作状态，如：乳糖操纵子 可阻遏调节：基因转录平时是开启的，但由于某些代谢产物或化合物的积累将其关闭，阻遏基因的转录，不能合成蛋白质或酶，如：色氨酸操纵子
? 弱化子对基因的影响：如色氨酸操纵子，由于弱化子的存在，色氨酸的浓度可以调
节色氨酸操纵子是否进行转录。 ? 降解物对基因转录的调节：通过促进基因转录来正常调节基因表达：如葡萄糖效应。 ? 细菌的应急反应：当体内氨基酸全面匮乏时，细菌通过合成鸟苷四磷酸等，关闭一
些相关基因的表达，从而渡过难关。 ? 亮氨酸的影响：亮氨酸通过亮氨酸反应蛋白Lrp对基因表达的激活或阻遏起调节作
用。
（2）转录后调控：
? 稀有密码子的影响：高频率使用稀有密码子，易使翻译受阻； ? 重叠基因的影响：重叠的密码子是保证同一核糖体对两个连续基因进行翻译的机制； ? MiRNA对翻译的影响：MiRNA影响其互补配对基因的转录和翻译；
? 魔斑核苷酸对翻译的影响：氨基酸缺少的情况下，原核生物能合成魔斑，作出应急
反应。
真核生物
（1）DNA染色质结构的调控：
? 只有当紧密压缩的异染色质转变为疏松，伸展形式的常染色质，在基因控制区改变
结构，产生DNase Ⅰ超敏感区，使基因激活，才能促进转录； ? DNA水平的调控：包括基因丢失，扩增重排和移位等。 （2）转录调控：
? 顺式作用元件的调控：如：启动子、增强子、弱化子的调控；
? 反式作用因子的调控：主要是一些调控蛋白，不具有基因的特异性。 ? 激素水平的调控
（3）RNA对基因表达的调控：真核生物蛋白质翻译所必须的tRNA、rRNA、mRNA的成熟都需要加工和修饰。 （4）翻译调控：
? 翻译起始的调控：mRNA 5’端的先导序列，及帽子结构等影响翻译速度； ? 翻译延伸的调控
? 蛋白质的加工成熟：包括：切割多肽、多肽的有限水解、多肽的化学修饰（如磷酸
化、糖基化等）、多肽的剪接。
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