浅谈真核生物与原核生物基因表达的区别与共同点

浅谈真核生物与原核生物基因表达的区别与共同点

作者：樊雪绒

来源：《新教育时代·学生版》2018年第13期

摘 要：真核生物和原核生物都是由细胞组成的。其在很多方面都表现出生物的共性，但由于结构的不同，在发育、成长、遗传等方面也表现出相应差异。而基因作为一种携带遗传信息的物质，其表达过程将会对性状特征产生极其重要的意义。本文从这两种生物的细胞结构入手，分析了其基因表达的具体过程。并通过两者的对比，探讨了这两种生物体在基因表达过程中的异同点。

关键词：真核生物 原核生物 基因表达 DNA RNA 一、真核生物与原核生物概述

真核生物与原核生物都是通过细胞组成的生物体，但其在结构组成上存在一定的差别。原核生物是由单细胞构成的生物，通常个体较小，比如一些常见的细菌、衣原体等。而真核生物中既有单细胞生物又包含多细胞生物，个体差异较大，如各类动、植物以及真菌。这两种生物体最突出的区别在于是否具备单独的细胞核区。真核生物具备独立的核区，通过核膜可以将其与细胞质分离开来。而原核生物不具备单独的核区，其遗传物质位于细胞质内，不具有染色体（质）或核仁等物质。作为由细胞组成的生物体，这两种生物体也存在许多相同点，比如都是以DNA作为遗传物质，都是通过基因来控制性状等。[1] 二、在基因表达过程中的共同点分析

基因的表达指的是利用基因生产特定的蛋白质的过程。而生物体所显现出来的性状特征则主要是依靠蛋白质来调控的，追本溯源，在本质上是由基因决定的。生物体的基因在表达时通过以下两个过程完成，分别是DNA的转录和DNA的翻译过程。因为这两种生物的遗传物质相同，均为DNA，而且都是由细胞组成的，因而其在基因的表达过程中存在许多共同点。[2] 1.转录与翻译的过程都相同

首先，这两种生物在DNA的转录和翻译时具有相同的过程。转录都是在DNA双链解开时，通过RNA单体单元与单链DNA碰撞，依靠一定的对应法则，合成信使RNA（mRNA）及其他RNA的过程。而翻译，都是以mRNA为母本，在搬运RNA（tRNA）的作用下，将对应的氨基酸等物质运输到翻译场所，再根据相应的配对规则，形成特定功能的蛋白质的过程。在这两个阶段，两种生物均会产生三种不同的RNA，分别是mRNA、tRNA和rRNA。

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2.都需要RNA聚合酶启动

在转录时，并不是任何一条双链DNA解开后，都可以马上进行转录。只有在RNA聚合酶的参与下，转录才能开始。而且RNA聚合酶只有在接触到DNA中的特定端点时，才会开始工作。这两种生物体在转录发生前都需要RNA聚合酶的参与才能启动，但是其使用的酶的种类存在一定的区别。 3.配对规则相同

DNA在转录和翻译时都需要运用到配对规则。DNA与RNA的结构单元略有差异，DNA中具有碱基T，而RNA中不含T，但有相应的碱基U替代T。在转录的过程中，这两种生物体具有完全一致的碱基配对规则，都是A与U结合，C与G结合。在翻译时，氨基酸与碱基对也遵循着相应的对应法则。由于氨基酸的种类是碱基种类的五倍，因而是三个相邻的碱基序列对应一种氨基酸，这种氨基酸与mRNA上碱基的对应规则就称为密码子。这两种生物体在翻译时所使用的配对规则是完全一样的。 三、在基因表达过程中的差异化分析

由于这两种生物体在结构和组成上具有明显的差异，因而其基因的表达也表现出相应的不同之处。

1.基因编码区的差异

首先是基因结构上的不同。这两种生物体的基因中都包含一个能产生蛋白质的区域（编码区）和两个不能用来产生蛋白质的区域（非编码区）。但是在真核生物中，并不是所有的编码区都可以用来产生蛋白质。区内交替排列着两种类型的物质，一种称为外显子，可以用于产生蛋白质；而另一种不能用来产生蛋白质，被称为内含子。但是原核生物不同，它可以在整个编码区内不间断地产生完整的蛋白质。因而，在转录完成之后，真核生物比原核生物多一道工序，真核生物需要将mRNA中的内含子切除，使得在翻译时能够合成完整的蛋白质。基因工程技术正是根据这一特性发展的，目前已经有通过基因片段植入的方式使生物获得某些全新的性状的案例。 2.转录场所的不同

由于原核生物不存在单独的核区，而其DNA位于细胞质中的拟核内，所以原核生物的转录场所在细胞质中。而真核生物存在着独立的细胞核区，并且DNA不能从核孔穿过，所以其转录场所只能发生在独立的细胞核中。 3.转录与翻译的时序不同

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因为这两种生物体转录的位置是不同的，而翻译的场所是相同的，都是位于细胞质内，这就导致了DNA翻译的时序不同。因为原核生物的转录场所也发生于细胞质，因而原核生物可以在DNA转录时就开始翻译。而真核生物发生转录的场所位于细胞核内，所以必须等mRNA合成完成后，从核孔穿出融入到细胞质中后，才能开始DNA的翻译。因此，就合成效率而言，原核生物的翻译效率要远高于真核生物。正因如此，可以以原核生物为载体，制备蛋白质类药物，从而降低制造成本。[3] 4.特异性表达的差异

基因的表达的最终目的都是利用产生的蛋白质来调控生物的性状特征。真核生物除了能够在转录和翻译时控制基因的表达外，还可以通过细胞的分化等方式控制基因的特异性表达，使得其体内的细胞能够分工明确。利用基因特异性表达的特点，可以治愈很多传统疾病，胚胎干细胞疗法就是利用细胞分化治疗疾病的典型案例。而原核生物因为是单细胞生物，只能通过二分裂的方式进行繁殖，不能通过分化的方式控制基因的特异性表达。 结语

原核生物与真核生物作为自然界的一部分，不管是在内外结构、生活习性还是基因的表达上都既具有相同之处，也存在着不可或缺的差异。通过分析这两种生物体的结构特点，我们对其内在的基因表达具有更清楚的认识。整体而言，可以概括为由于遗传物质的相同，其DNA在转录和翻译时产生的物质大体相同，但是由于结构上的差异，其在转录的场所和翻译的效率上又存在着明显的差异。 参考文献

[1]赵晓平.应较为全面地理解原核细胞与真核细胞的差异[J].阴山学刊（自然科学版）.2015，29（03）：29-31.

[2]崔静秋.比较原核生物和真核生物在RNA的转录及加工过程中的异同点[J].生物技术世界.2013（06）：6.

[3]林元山.原核生物和真核生物的基因组及其基因表达调控的比较研究[J].怀化师专学报.2002（05）：39-44.