ביטוי גנים פרוקריוטיים ואיקריוטיים הם שני התהליכים הסלולריים האחראים לביטוי הגנים בגנום לייצור מוצר גנטי פונקציונלי. באופן כללי, שני התהליכים מתקדמים בשני שלבים: תמלול ותרגום. מאמר זה נועד להשוות ולהשוות בין ביטוי גנים פרוקריוטים ואוקריוטים.

בפרוקריוטים, הגנים הקשורים זה לזה מתקבצים ליצירת אופרונים, ובכך מייצרים מולקולת mRNA polycistronic. בינתיים, הגנים הפונקציונאליים עוברים ביטוי בנפרד, ובכך מייצרים mRNA מונו -ביסטרוני. יתר על כן, שעתוק ותרגום מתרחשים בו זמנית בציטופלזמה של פרוקריוטים. אבל, באיקריוטים, הם מתרחשים בנפרד; הראשון בתוך הגרעין ואילו השני בציטופלזמה. יתר על כן, האקריוטים עוברים שינויים לאחר תעתיק ותרגום.

ביטוי גנים אוקריוטיים, mRNA, ביטוי גנים פרוקריוטים, תרגום, שעתוק

מהי ביטוי גנים פרוקריוטיים

ביטוי גנים פרוקריוטיים הוא תהליך סינתזה של מוצר גנטי על פי המידע בגנים פרוקריוטים. המשמעות של ביטוי הגן הפרוקריוטי היא שהגנים בפרוקריוטים מתרחשים באופרונים, שהם אשכולות של גנים הקשורים לתפקוד. כמה דוגמאות לאופרונים כוללות אופרון Lac ואופרן Trp. לכן, גנים באופרון מתועתקים יחדיו ויוצרים מולקולת mRNA פוליציסטרונית. יתר על כן, גם שעתוק וגם תרגום של פרוקריוטים מתרחשים בציטופלזמה בו זמנית. לכן, התמליל העיקרי משמש בקלות לתרגום שהתעתוק שלו עדיין נמשך.

איור 1: מבנה גנים פרוקריוטי

יתר על כן, סוג יחיד של פולימראז RNA אחראי לתמלול בפרוקריוטים. הוא דורש את גורם הסיגמה ורצף DNA ספציפי הנקרא תיבת Pribnow ליזום שעתוק. ריבוזומים 70S אחראים לתרגום ה- mRNA הפוליקריסטרוני הפרוקריוטי. והכי חשוב, ויסות הביטוי של הגן הפרוקריוטי מתרחש ברמת התעתיק, על ידי הגדלה או הקטנה של רמת התעתיק.

מהי ביטוי גנים אוקריוטיים

ביטוי גנים אוקריוטיים הוא תהליך סינתזת מוצרי הגן בהתאם למידע בגנים האיקריוטים. באופן משמעותי, ה- DNA האיקריוטי מתרחש בתוך הגרעין; מכאן שעתוק מתרחש גם בתוך הגרעין. בדרך כלל, שלושה פולימראזות RNA אחראים לתמלול סוגים שונים של RNA: RNA פולימראז 1, המתמלל rRNA, RNA פולימראז 2, המתמלל mRNA ו- RNA פולימראז 3, המתמלל tRNA. בנוסף, כל גן אוקריוטי נמצא בשליטת מקדם בודד. מכאן, שעתוק גורם ל- mRNA מונו -ביסטרוני.

איור 2: ביטוי גנים פרוקריוטיים ואוקריוטיים

השווה והבדל בין ביטוי גנים פרוקריוטיים ואוקריוטיים

קווי דמיון בין ביטוי גנים פרוקריוטיים ואוקריוטיים

ההבדל בין ביטוי גנים פרוקריוטיים לאוקריוטיים

הַגדָרָה

ביטוי גנים פרוקריוטיים מתייחס לתהליך המסנתז מוצר גנטי פונקציונלי בהתאם למידע על הגנים הפרוקריוטים. מצד שני, ביטוי גנים אוקריוטים מתייחס לתהליך שמסנתז מוצר גנטי תפקודי בהתאם למידע על הגנים האיקריוטים.

הפרדה מרחבית

ביטוי גנים פרוקריוטיים מתרחש לחלוטין בציטופלזמה בעוד שבאיקריוטים מתרחשת שעתוק בתוך הגרעין ותרגום מתרחש בציטופלזמה.

הפרדה זמנית

שעתוק ותרגום מתרחשים בו זמנית בביטוי גנים פרוקריוטיים, בעוד שעתוק ותרגום מופרדים זמנית בביטוי גנים אוקריוטיים.

התרחשות DNA

גורמים אפיגנטיים

בנוסף, ה- DNA הפרוקריוטי אינו נמצא בצורת עיבוי קבוע ואילו ה- DNA האיקריוטי יוצר קומפלקס יציב ומרוכז עם היסטונים.

אלמנטים של יזם

הפרוקריוטים מכילים שלושה יסודות מקדמים: אחד הוא במעלה הזרם של הגן, השני הוא עשרה נוקלאוטידים במורד הזרם אליו, והשלישי הוא 35 נוקלאוטידים במורד הזרם אליו. אבל, האקריוטים מכילים קבוצה הרבה יותר גדולה של אלמנטים מקדמים כולל תיבת TATA.

גורמי ייזום תמלול

גורמי חניכת שעתוק של פרוקריוטים אינם מתלכדים עם מתחם החניכה. עם זאת, גורמי חניכת התעתיק של אוקריוטים מתלכדים עם מכלול החניכה.

פתח מסגרת קריאה

אינטרונים אינם קוטעים את מסגרת הקריאה הפתוחה של הגנים הפרוקריוטים ואילו אינטרונים מפריעים למסגרת הקריאה הפתוחה של הגנים האוקריוטים.

RNA פולימראז

גודל הגנים

בעוד גנים פרוקריוטים קטנים, גנים אוקריוטיים גדולים יותר.

תוספת DNA

לפרוקריוטים יש לעיתים רחוקות DNA נוסף, בעוד שלאיקריוטים יש אזורים גדולים של DNA שחוזר על עצמו.

קידוד ל- DNA שאינו מקודד

95% מהגנום הפרוקריוטי מכיל גנים המקודדים חלבון, בעוד 98% מהגנום האוקריוטי מכיל DNA שאינו מקודד.

גנים

מספר גנים הקשורים לתפקוד מתרחשים באשכולות הנקראים אופרונים בפרוקריוטים ואילו גנים אוקריוטיים מתרחשים בנפרד.

סוג mRNA

ביטוי גנים פרוקריוטיים גורם ל- mRNA פוליציסטרוני, בעוד שביטוי גנים אוקריוטיים מביא ל- mRNA מונו -ביסטרוני.

שינויים לאחר תעתיק

שינויים לאחר תעתיק אינם מתרחשים בביטוי גנים פרוקריוטיים ואילו שינויים לאחר תעתיק מתרחשים בביטוי גנים אוקריוטיים.

ריבוזומים

יתר על כן, לפרוקריוטים יש ריבוזומים של 70S ואילו לאקריוטים יש ריבוזומים של 80S.

שינויים לאחר תרגום

שינויים שלאחר תרגום אינם מתרחשים בביטוי גנים פרוקריוטיים. אבל, שינויים לאחר תרגום מתרחשים בביטוי גנים אוקריוטיים.

ויסות ביטוי גנים

ויסות הביטוי של הגן הפרוקריוטי מתרחש ברמת התעתיק. אבל, ויסות הביטוי של הגן האוקריוטי יכול להתרחש ברמה האפיגנטית, ברמת התעתיק, ברמה לאחר התעתיק, ברמת התרגום או ברמה שלאחר התרגום.

סיכום

ביטוי גנים פרוקריוטיים ואיקריוטיים הם תהליכים של ייצור תוצר גנטי פונקציונלי על פי המידע בגנום. באופן כללי, הם עוברים שני תהליכים: תמלול ותרגום. בדרך כלל, תרגום מתרחש בציטופלזמה. גנים פרוקריוטים הקשורים לתפקוד מתקבצים יחדיו ליצירת אופרונים, המתמללים יחד ליצירת mRNA פוליציסטרוני. כמו כן, שעתוק ותרגום מתרחשים בציטופלזמה של פרוקריוטים בו זמנית. לעומת זאת, שעתוק של אוקריוטים מתרחש בגרעין בעוד ש- mRNA עוברים לציטופלזמה לצורך תרגום. לכן, תמלול ותרגום אינם קשורים זה לזה. בנוסף לכך, גנים אוקריוטים עוברים שעתוק בנפרד ויוצרים mRNA מונו -ביסטרוני.

הפניות:

1. Ussery, דוד. "מבוא לשליטה על ביטוי הגנים באיקריוטים." ביולוגיה 210 - גנטיקה, אביב, 1998, זמין כאן.2. "16.2B: ביטוי גנים פרוקריוטיים לעומת אוקריוטים." ביולוגיה LibreTexts, Libretexts, 19 בנובמבר 2019, זמין כאן.

באדיבות התמונה:

1. "מבנה גנים פרוקריוט 2 מבואר" מאת תומאס שאפי - שאפי T, לואו ר (2017). "מבנה הגן האוקריוטי והפרוקריוטי". WikiJournal of Medicine 4 (1). DOI: 10.15347/wjm/2017.002. ISSN 20024436. (CC BY 4.0) באמצעות Commons Wikimedia 2. "Figure_16_01_01" מאת OpenStax CNX (CC BY 4.0) באמצעות OpenStax College.