淺談?wù)婧松锱c原核生物基因表達(dá)的區(qū)別與共同點

樊雪絨

摘 要：真核生物和原核生物都是由細(xì)胞組成的。其在很多方面都表現(xiàn)出生物的共性，但由于結(jié)構(gòu)的不同，在發(fā)育、成長、遺傳等方面也表現(xiàn)出相應(yīng)差異。而基因作為一種攜帶遺傳信息的物質(zhì)，其表達(dá)過程將會對性狀特征產(chǎn)生極其重要的意義。本文從這兩種生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)入手，分析了其基因表達(dá)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(dá)過程中的異同點。

關(guān)鍵詞：真核生物 原核生物 基因表達(dá) 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(xì)胞組成的生物體，但其在結(jié)構(gòu)組成上存在一定的差別。原核生物是由單細(xì)胞構(gòu)成的生物，通常個體較小，比如一些常見的細(xì)菌、衣原體等。而真核生物中既有單細(xì)胞生物又包含多細(xì)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(qū)別在于是否具備單獨的細(xì)胞核區(qū)。真核生物具備獨立的核區(qū)，通過核膜可以將其與細(xì)胞質(zhì)分離開來。而原核生物不具備單獨的核區(qū)，其遺傳物質(zhì)位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，不具有染色體（質(zhì)）或核仁等物質(zhì)。作為由細(xì)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(zhì)，都是通過基因來控制性狀等。[1]

二、在基因表達(dá)過程中的共同點分析

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

1.轉(zhuǎn)錄與翻譯的過程都相同

首先，這兩種生物在DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯時具有相同的過程。轉(zhuǎn)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(yīng)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(yùn)RNA（tRNA）的作用下，將對應(yīng)的氨基酸等物質(zhì)運(yùn)輸?shù)椒g場所，再根據(jù)相應(yīng)的配對規(guī)則，形成特定功能的蛋白質(zhì)的過程。在這兩個階段，兩種生物均會產(chǎn)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(zhuǎn)錄時，并不是任何一條雙鏈DNA解開后，都可以馬上進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。只有在RNA聚合酶的參與下，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄發(fā)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(qū)別。

3.配對規(guī)則相同

DNA在轉(zhuǎn)錄和翻譯時都需要運(yùn)用到配對規(guī)則。DNA與RNA的結(jié)構(gòu)單元略有差異，DNA中具有堿基T，而RNA中不含T，但有相應(yīng)的堿基U替代T。在轉(zhuǎn)錄的過程中，這兩種生物體具有完全一致的堿基配對規(guī)則，都是A與U結(jié)合，C與G結(jié)合。在翻譯時，氨基酸與堿基對也遵循著相應(yīng)的對應(yīng)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(yīng)一種氨基酸，這種氨基酸與mRNA上堿基的對應(yīng)規(guī)則就稱為密碼子。這兩種生物體在翻譯時所使用的配對規(guī)則是完全一樣的。

三、在基因表達(dá)過程中的差異化分析

由于這兩種生物體在結(jié)構(gòu)和組成上具有明顯的差異，因而其基因的表達(dá)也表現(xiàn)出相應(yīng)的不同之處。

1.基因編碼區(qū)的差異

首先是基因結(jié)構(gòu)上的不同。這兩種生物體的基因中都包含一個能產(chǎn)生蛋白質(zhì)的區(qū)域（編碼區(qū)）和兩個不能用來產(chǎn)生蛋白質(zhì)的區(qū)域（非編碼區(qū)）。但是在真核生物中，并不是所有的編碼區(qū)都可以用來產(chǎn)生蛋白質(zhì)。區(qū)內(nèi)交替排列著兩種類型的物質(zhì)，一種稱為外顯子，可以用于產(chǎn)生蛋白質(zhì)；而另一種不能用來產(chǎn)生蛋白質(zhì)，被稱為內(nèi)含子。但是原核生物不同，它可以在整個編碼區(qū)內(nèi)不間斷地產(chǎn)生完整的蛋白質(zhì)。因而，在轉(zhuǎn)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(nèi)含子切除，使得在翻譯時能夠合成完整的蛋白質(zhì)?；蚬こ碳夹g(shù)正是根據(jù)這一特性發(fā)展的，目前已經(jīng)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(zhuǎn)錄場所的不同

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

3.轉(zhuǎn)錄與翻譯的時序不同

因為這兩種生物體轉(zhuǎn)錄的位置是不同的，而翻譯的場所是相同的，都是位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，這就導(dǎo)致了DNA翻譯的時序不同。因為原核生物的轉(zhuǎn)錄場所也發(fā)生于細(xì)胞質(zhì)，因而原核生物可以在DNA轉(zhuǎn)錄時就開始翻譯。而真核生物發(fā)生轉(zhuǎn)錄的場所位于細(xì)胞核內(nèi)，所以必須等mRNA合成完成后，從核孔穿出融入到細(xì)胞質(zhì)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(yuǎn)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(zhì)類藥物，從而降低制造成本。[3]

4.特異性表達(dá)的差異

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

結(jié)語

原核生物與真核生物作為自然界的一部分，不管是在內(nèi)外結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性還是基因的表達(dá)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(jié)構(gòu)特點，我們對其內(nèi)在的基因表達(dá)具有更清楚的認(rèn)識。整體而言，可以概括為由于遺傳物質(zhì)的相同，其DNA在轉(zhuǎn)錄和翻譯時產(chǎn)生的物質(zhì)大體相同，但是由于結(jié)構(gòu)上的差異，其在轉(zhuǎn)錄的場所和翻譯的效率上又存在著明顯的差異。

參考文獻(xiàn)

[1]趙曉平.應(yīng)較為全面地理解原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的差異[J].陰山學(xué)刊（自然科學(xué)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(zhuǎn)錄及加工過程中的異同點[J].生物技術(shù)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(dá)調(diào)控的比較研究[J].懷化師專學(xué)報.2002（05）：39-44.