同所有的生命過程一樣，外源基因在原核細(xì)胞中的表達(dá)包括兩個主要過程：即ＤＮＡ轉(zhuǎn)錄成ｍＲＮＡ和ｍＲＮＡ翻譯成蛋白質(zhì)。與真核細(xì)胞相比，原核細(xì)胞的表達(dá)有以下特點：

（１）原核生物只有一種ＲＮＡ聚合酶（真核細(xì)胞有三種）識別原核細(xì)胞的啟動子，催化所有ＲＮＡ的合成。

（２）原核生物的表達(dá)是以操縱子為單位的。操縱子是數(shù)個相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控區(qū)的結(jié)合，是一個基因表達(dá)的協(xié)同單位。調(diào)控區(qū)主要分為三個部分：操縱子（ｏｐｅｒａｔｏｒ）、啟動子（ｐｒｏｍｏｔｏｒ）及其他有調(diào)控功能的部位。

（３）由于原核生物無核膜，所以轉(zhuǎn)錄與翻譯是耦聯(lián)的，也是連續(xù)進(jìn)行的。原核生物染色體ＤＮＡ是裸露的環(huán)形ＤＮＡ，轉(zhuǎn)錄成ｍＲＮＡ后，可直接在胞漿中與核糖體結(jié)合翻譯形成蛋白質(zhì)。在翻譯過程中，ｍＲＮＡ可與一定數(shù)目的核糖體結(jié)合形成多核糖體（ｐｏｌｙｒｉｂｏｓｏｍｅ）。兩個核糖體之間有一定長度的間隔，為裸露的ｍＲＮＡ。每個核糖體可獨立完成一條肽鏈的合成，即這種多核糖體可以同時在一條ｍＲＮＡ鏈上合成多條肽鏈，大大提高了翻譯效率。

    在雙鏈ＤＮＡ分子中，只有一條鏈轉(zhuǎn)錄成ｍＲＮＡ，這條鏈稱為有意義鏈（ｓｅｎｓｅｓｔｒａｎｄ），該基因的另一條鏈則稱反意義鏈（ａｎｔｉｓｅｎｓｅｓｔｒａｎｄ）。在含有許多基因的ＤＮＡ雙鏈中，每個基因的有意義鏈并不是在同一條ＤＮＡ鏈上。也就是說，一條鏈上既具有某些基因的有意義鏈，也含有另外一些基因的反意義鏈。由于ＲＮＡ聚合酶是沿著ＤＮＡ鏈的３′→５′方向移動，ＤＮＡ鏈與合成的ＲＮＡ鏈有反平行關(guān)系，所以ＲＮＡ鏈的合成方向是５′→３′，ｍＲＮＡ上的信息的閱讀是從多核苷酸鏈５′末端向３′末端進(jìn)行。從轉(zhuǎn)錄和翻譯的方向也可看出，在原核生物細(xì)胞內(nèi)當(dāng)ｍＲＮＡ的合成還沒有完成時，蛋白質(zhì)或多肽的翻譯就已經(jīng)開始了。

（４）原核基因一般不含有內(nèi)含子（ｉｎｔｒｏｎ），在原核細(xì)胞中缺乏真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄后加工系統(tǒng)。因此當(dāng)克隆的含有內(nèi)含子的真核基因在原核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄成ｍＲＮＡ前體后，其中內(nèi)含子部分不能被切除。

（５）原核生物基因的控制主要在轉(zhuǎn)錄水平，這種控制要比對基因產(chǎn)物的直接控制要慢。對ＲＮＡ合成的控制有兩種方式，一是起始控制（啟動子控制），二是終止控制（弱化子控制）。

（６）在大腸桿菌ｍＲＮＡ的核糖體結(jié)合位點上，含有一個轉(zhuǎn)譯起始密碼子以及與１６Ｓ核糖體ＲＮＡ３′末端堿基互補(bǔ)的序列，即ＳＤ序列，而真核基因則缺乏此序列。

    從上述特點可以看到，欲將外源基因在原核細(xì)胞中表達(dá)，必須考慮表達(dá)載體、外源基因的性質(zhì)、原核細(xì)胞的啟動子和Ｓ-Ｄ序列、閱讀框及宿主菌調(diào)控系統(tǒng)等基本條件，也就是說必須滿足以下條件：①通過表達(dá)載體將外源基因?qū)胨拗骶?，并指?dǎo)宿主菌的酶系統(tǒng)合成外源蛋白；②外源基因不能帶有間隔順序（內(nèi)含子），因而必須用ｃＤＮＡ或全化學(xué)合成基因，而不能用基因組ＤＮＡ（ｇｅｎｏｍｉｃＤＮＡ）；③必須利用原核細(xì)胞的強(qiáng)啟動子和Ｓ-Ｄ序列等調(diào)控元件控制外源基因的表達(dá)；④外源基因與表達(dá)載體連接后，必須形成正確的開放閱讀框（ｏｐｅｎｒｅａｄｉｎｇｆｒａｍｅ）；⑤利用宿主菌的調(diào)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)外源基因的表達(dá)，防止外源基因的表達(dá)產(chǎn)物對宿主菌的毒害。