淺談真核生物與原核生物基因表達的區別與共同點

樊雪絨

摘 要：真核生物和原核生物都是由細胞組成的。其在很多方面都表現出生物的共性，但由于結構的不同，在發育、成長、遺傳等方面也表現出相應差異。而基因作為一種攜帶遺傳信息的物質，其表達過程將會對性狀特征產生極其重要的意義。本文從這兩種生物的細胞結構入手，分析了其基因表達的具體過程。并通過兩者的對比，探討了這兩種生物體在基因表達過程中的異同點。

關鍵詞：真核生物 原核生物 基因表達 DNA RNA

一、真核生物與原核生物概述

真核生物與原核生物都是通過細胞組成的生物體，但其在結構組成上存在一定的差別。原核生物是由單細胞構成的生物，通常個體較小，比如一些常見的細菌、衣原體等。而真核生物中既有單細胞生物又包含多細胞生物，個體差異較大，如各類動、植物以及真菌。這兩種生物體最突出的區別在于是否具備單獨的細胞核區。真核生物具備獨立的核區，通過核膜可以將其與細胞質分離開來。而原核生物不具備單獨的核區，其遺傳物質位于細胞質內，不具有染色體（質）或核仁等物質。作為由細胞組成的生物體，這兩種生物體也存在許多相同點，比如都是以DNA作為遺傳物質，都是通過基因來控制性狀等。[1]

二、在基因表達過程中的共同點分析

基因的表達指的是利用基因生產特定的蛋白質的過程。而生物體所顯現出來的性狀特征則主要是依靠蛋白質來調控的，追本溯源，在本質上是由基因決定的。生物體的基因在表達時通過以下兩個過程完成，分別是DNA的轉錄和DNA的翻譯過程。因為這兩種生物的遺傳物質相同，均為DNA，而且都是由細胞組成的，因而其在基因的表達過程中存在許多共同點。[2]

1.轉錄與翻譯的過程都相同

首先，這兩種生物在DNA的轉錄和翻譯時具有相同的過程。轉錄都是在DNA雙鏈解開時，通過RNA單體單元與單鏈DNA碰撞，依靠一定的對應法則，合成信使RNA（mRNA）及其他RNA的過程。而翻譯，都是以mRNA為母本，在搬運RNA（tRNA）的作用下，將對應的氨基酸等物質運輸到翻譯場所，再根據相應的配對規則，形成特定功能的蛋白質的過程。在這兩個階段，兩種生物均會產生三種不同的RNA，分別是mRNA、tRNA和rRNA。

2.都需要RNA聚合酶啟動

在轉錄時，并不是任何一條雙鏈DNA解開后，都可以馬上進行轉錄。只有在RNA聚合酶的參與下，轉錄才能開始。而且RNA聚合酶只有在接觸到DNA中的特定端點時，才會開始工作。這兩種生物體在轉錄發生前都需要RNA聚合酶的參與才能啟動，但是其使用的酶的種類存在一定的區別。

3.配對規則相同

DNA在轉錄和翻譯時都需要運用到配對規則。DNA與RNA的結構單元略有差異，DNA中具有堿基T，而RNA中不含T，但有相應的堿基U替代T。在轉錄的過程中，這兩種生物體具有完全一致的堿基配對規則，都是A與U結合，C與G結合。在翻譯時，氨基酸與堿基對也遵循著相應的對應法則。由于氨基酸的種類是堿基種類的五倍，因而是三個相鄰的堿基序列對應一種氨基酸，這種氨基酸與mRNA上堿基的對應規則就稱為密碼子。這兩種生物體在翻譯時所使用的配對規則是完全一樣的。

三、在基因表達過程中的差異化分析

由于這兩種生物體在結構和組成上具有明顯的差異，因而其基因的表達也表現出相應的不同之處。

1.基因編碼區的差異

首先是基因結構上的不同。這兩種生物體的基因中都包含一個能產生蛋白質的區域（編碼區）和兩個不能用來產生蛋白質的區域（非編碼區）。但是在真核生物中，并不是所有的編碼區都可以用來產生蛋白質。區內交替排列著兩種類型的物質，一種稱為外顯子，可以用于產生蛋白質；而另一種不能用來產生蛋白質，被稱為內含子。但是原核生物不同，它可以在整個編碼區內不間斷地產生完整的蛋白質。因而，在轉錄完成之后，真核生物比原核生物多一道工序，真核生物需要將mRNA中的內含子切除，使得在翻譯時能夠合成完整的蛋白質。基因工程技術正是根據這一特性發展的，目前已經有通過基因片段植入的方式使生物獲得某些全新的性狀的案例。

2.轉錄場所的不同

由于原核生物不存在單獨的核區，而其DNA位于細胞質中的擬核內，所以原核生物的轉錄場所在細胞質中。而真核生物存在著獨立的細胞核區，并且DNA不能從核孔穿過，所以其轉錄場所只能發生在獨立的細胞核中。

3.轉錄與翻譯的時序不同

因為這兩種生物體轉錄的位置是不同的，而翻譯的場所是相同的，都是位于細胞質內，這就導致了DNA翻譯的時序不同。因為原核生物的轉錄場所也發生于細胞質，因而原核生物可以在DNA轉錄時就開始翻譯。而真核生物發生轉錄的場所位于細胞核內，所以必須等mRNA合成完成后，從核孔穿出融入到細胞質中后，才能開始DNA的翻譯。因此，就合成效率而言，原核生物的翻譯效率要遠高于真核生物。正因如此，可以以原核生物為載體，制備蛋白質類藥物，從而降低制造成本。[3]

4.特異性表達的差異

基因的表達的最終目的都是利用產生的蛋白質來調控生物的性狀特征。真核生物除了能夠在轉錄和翻譯時控制基因的表達外，還可以通過細胞的分化等方式控制基因的特異性表達，使得其體內的細胞能夠分工明確。利用基因特異性表達的特點，可以治愈很多傳統疾病，胚胎干細胞療法就是利用細胞分化治療疾病的典型案例。而原核生物因為是單細胞生物，只能通過二分裂的方式進行繁殖，不能通過分化的方式控制基因的特異性表達。

結語

原核生物與真核生物作為自然界的一部分，不管是在內外結構、生活習性還是基因的表達上都既具有相同之處，也存在著不可或缺的差異。通過分析這兩種生物體的結構特點，我們對其內在的基因表達具有更清楚的認識。整體而言，可以概括為由于遺傳物質的相同，其DNA在轉錄和翻譯時產生的物質大體相同，但是由于結構上的差異，其在轉錄的場所和翻譯的效率上又存在著明顯的差異。

參考文獻

[1]趙曉平.應較為全面地理解原核細胞與真核細胞的差異[J].陰山學刊（自然科學版）.2015，29（03）：29-31.

[2]崔靜秋.比較原核生物和真核生物在RNA的轉錄及加工過程中的異同點[J].生物技術世界.2013（06）：6.

[3]林元山.原核生物和真核生物的基因組及其基因表達調控的比較研究[J].懷化師專學報.2002（05）：39-44.