Es gibt viele Unterschiede zwischen prokaryontischen und eukaryontischen Zellen. Einige dieser Unterschiede sind struktureller Natur, während andere verfahrensbedingt sind. Zwei der Prozesse, die sich zwischen Prokaryoten und Eukaryoten wesentlich unterscheiden, sind die Genexpression und ihre Regulation. Beide Zelltypen transkribieren DNA in mRNA, die dann in Polypeptide übersetzt wird, aber die Besonderheiten dieser Prozesse unterscheiden sich.
Ort
Prokaryoten fehlen Kerne und andere Organellen, die spezialisierte, membrangebundene Kompartimente sind, während Eukaryoten sie haben. Tatsächlich bedeutet das Wort "Eukaryot" "wahrer Kern". Bei Eukaryoten befindet sich das Genom der Zelle im Zellkern. Die Transkription erfolgt somit im Kern, und das mRNA-Transkript wird anschließend durch Kernporen (Poren in der Kernhülle) zur Translation in das Zytoplasma exportiert. Im Gegensatz dazu sind prokaryontische Transkription und Translation weder räumlich noch zeitlich getrennt.
Einleitung der Transkription
Promotorelemente sind kurze DNA-Sequenzen, die an die Transkriptionsinitiationsfaktoren einer Zelle binden. Prokaryonten haben drei Promotorelemente: eines liegt stromaufwärts des zu transkribierenden Gens, eines ist 10 Nukleotide stromabwärts davon und eines liegt 35 Nukleotide stromabwärts. Eukaryoten haben einen viel größeren Satz von Promotorelementen, wobei das wichtigste die TATA-Box ist. Eukaryotische Transkriptions-Initiationsfaktoren bauen einen Initiationskomplex zusammen, der am Ende der Initiation dissoziiert. Prokaryontische Transkriptionsinitiationsfaktoren bauen keinen Initiationskomplex zusammen.
Ribosomen
Ribosomen sind Translationsstellen, die aus RNA und Protein bestehen und an die mRNA und tRNA einer Zelle binden. Prokaryoten haben 70S-Ribosomen, während Eukaryoten 80S-Ribosomen haben. Das "S" bezieht sich auf den Sedimentationskoeffizienten, ein Maß für die Größe, Masse und Form eines Partikels. Ein 80S-Ribosom besteht aus einer 40S-Untereinheit und einer 60S-Untereinheit, während ein 70S-Ribosom aus einer 30S-Untereinheit und einer 50S-Untereinheit besteht.
Polycistronische mRNA
Neben unterschiedlichen Transkriptions- und Translationsmaschinen unterscheiden sich Prokaryoten und Eukaryoten in ihrer Genregulation. Die eukaryotische Regulation ist viel komplexer und beruht oft auf verschiedenen Rückkopplungsmechanismen, Entwicklungsprozessen und Umweltfaktoren. Im Gegensatz dazu regulieren Prokaryonten ganze Stoffwechselwege, anstatt jedes Enzym separat zu regulieren. Bakterielle Enzyme für einen bestimmten Stoffwechselweg liegen auf der DNA einer Zelle nebeneinander und werden in eine mRNA transkribiert. Diese mRNA wird als polycistronische mRNA bezeichnet. Wenn eine Zelle mehr oder weniger Enzyme eines Stoffwechselwegs benötigt, transkribiert sie einfach mehr oder weniger der mRNA dieses Stoffwechselwegs.