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

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

（２）原核生物的表達是以操縱子為單位的。操縱子是數個相關的結構基因及其調控區的結合，是一個基因表達的協同單位。調控區主要分為三個部分：操縱子（ｏｐｅｒａｔｏｒ）、啟動子（ｐｒｏｍｏｔｏｒ）及其他有調控功能的部位。

（３）由于原核生物無核膜，所以轉錄與翻譯是耦聯的，也是連續進行的。原核生物染色體ＤＮＡ是裸露的環形ＤＮＡ，轉錄成ｍＲＮＡ后，可直接在胞漿中與核糖體結合翻譯形成蛋白質。在翻譯過程中，ｍＲＮＡ可與一定數目的核糖體結合形成多核糖體（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′末端進行。從轉錄和翻譯的方向也可看出，在原核生物細胞內當ｍＲＮＡ的合成還沒有完成時，蛋白質或多肽的翻譯就已經開始了。

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

（５）原核生物基因的控制主要在轉錄水平，這種控制要比對基因產物的直接控制要慢。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的核糖體結合位點上，含有一個轉譯起始密碼子以及與１６Ｓ核糖體ＲＮＡ３′末端堿基互補的序列，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胞中表達，必須考慮表達載體、外源基因的性質、原核細胞的啟動子和Ｓ-Ｄ序列、閱讀框及宿主菌調控系統等基本條件，也就是說必須滿足以下條件：①通過表達載體將外源基因導入宿主菌，并指導宿主菌的酶系統合成外源蛋白；②外源基因不能帶有間隔順序（內含子），因而必須用ｃＤＮＡ或全化學合成基因，而不能用基因組ＤＮＡ（ｇｅｎｏｍｉｃＤＮＡ）；③必須利用原核細胞的強啟動子和Ｓ-Ｄ序列等調控元件控制外源基因的表達；④外源基因與表達載體連接后，必須形成正確的開放閱讀框（ｏｐｅｎｒｅａｄｉｎｇｆｒａｍｅ）；⑤利用宿主菌的調控系統調節外源基因的表達，防止外源基因的表達產物對宿主菌的毒害。