DNA 能夠自主復制、永久存在的性質決定了其作為遺傳信息載體的使命，其分子上以核苷酸序列為存在形式的遺傳信息還要通過基因表達才能體現?；虮磉_是指遺傳信息通過轉錄和翻譯生成具有特定生物學功能的蛋白質的過程。轉錄是在DNA 序列指導下合成對應的RNA 的過程;翻譯指在RNA 的指導下進一步合成對應的蛋白質的過程。轉錄過程是由堿基互補規律決定新合成RNA 的序列的;翻譯過程的準確性卻是由遺傳密碼決定的。mRNA上連續的三個核苷酸能夠決定蛋白質多肽鏈上的一個氨基酸，這三個核苷酸被稱為三聯密碼子，也就是遺傳密碼。
(一)轉錄
轉錄的產物是RNA，其中mRNA是合成蛋白質時的直接模板，tRNA和rRNA雖然不是翻譯的模板，但直接參與蛋白質的生物合成。tRNA的功能是轉運氨基酸，rRNA的功能是作為蛋白質生物合成的場所。轉錄是由DNA指導的RNA聚合酶催化的，合成底物是ATP，GTP，CTP和UTP。在聚合反應時，一條DNA 單鏈作為合成時的模板，根據堿基互補規律(G-C，A-T，C-G，U-A)進行聚合反應，一個核苷酸分子的3’OH 與另一個核苷酸分子的三磷酸的α磷酸基團發生親核反應，形成磷酸二酯鍵，合成方向也是5’-3’。DNA 模板只是雙鏈DNA中的一條鏈，模板DNA鏈稱為反意義鏈，也稱為負鏈;與其相互補的DNA鏈為有意義鏈、密碼鏈或正鏈。新合成的RNA序列與正鏈DNA相同，只是U替代了T。轉錄過程以RNA聚合酶辨認、結合DNA模板開始，隨著酶向前移動，轉錄產物RNA逐漸延長，直至RNA聚合酶到達終止信號處，RNA聚合酶與DNA模板分離，產物RNA鏈脫落，轉錄終止。
在原核生物中，mRNA分子基本上不經過加工，在合成后就能作為模板參與蛋白質的生物合成，而tRNA 和rRNA 則要在合成的前體分子基礎上經過加工才能成為具有生物功能的成熟分子。tRNA的加工方式主要是通過核酸酶切除某些序列和某些堿基的化學修飾。rRNA 的前體分子被核酸酶切成3種rRNA分子。真核生物RNA的加工過程比原核生物復雜得多，首先因為轉錄發生在細胞核內而翻譯是在細胞漿內進行的，轉錄和翻譯在時間和空間上是分開的，然后真核基因有內含子，其轉錄生成的mRNA必須經過剪切加工才能成為成熟的mRNA。rRNA的加工在細胞核仁中進行，終產物是核糖體40S和60S亞基;tRNA的加工包括去除5’端先導序列，剪接去除內含子，3’端的UU被CCA替代，堿基修飾等。mRNA的加工主要指5’端加帽，3’端加多聚腺苷酸尾和剪接去除內含子。
在RNA病毒中發現一種與常規轉錄相反的轉錄方式，即由RNA指導下合成DNA，被稱為逆轉錄，并發現了催化該過程的酶是RNA指導的DNA聚合酶，也稱逆轉錄酶。
(二)翻譯
翻譯就是指蛋白質的生物合成，是將存在于DNA 上以核苷酸序列形式存在的遺傳信息通過遺傳密碼轉變為蛋白質上氨基酸序列的過程。在原核生物中轉錄和翻譯可同時進行，但在真核生物中轉錄在細胞核內進行，翻譯在細胞漿內進行。翻譯過程可分為起始、延長和終止三個階段。參與蛋白質生物合成的物質主要有mRNA、tRNA和rRNA三種RNA，核糖體，20種氨基酸，蛋白質因子，酶，游離核苷酸和無機離子等。
1.mRNA是翻譯的直接模板
mRNA分子中的遺傳信息是從DNA分子中轉錄而來的，mRNA分子中的核苷酸序列通過翻譯轉變成蛋白質分子中的氨基酸序列，這種信息的轉變是通過遺傳密碼來實現的。mRNA分子上每三個核苷酸決定蛋白質多肽鏈上的一個氨基酸，這三個核苷酸稱為遺傳密碼，即三聯密碼子。翻譯時從起始密碼子AUG開始，沿著mRNA 5’-3’的方向連續閱讀密碼，直至讀到終止密碼子為止，生成一條具有特定序列的蛋白質。在密碼閱讀時既無重疊也無間隔，遵循遺傳密碼的非重疊性和無間隔特性，因而DNA 分子上的核苷酸插入和缺失可導致遺傳密碼的框移突變，產生結構和功能異常的肽鏈。遺傳密碼的另一個性質是簡并性，許多氨基酸有多個密碼子，而且這些密碼子之間的第一個，第二個核苷酸往往是一樣的，不同主要在于第三個核苷酸，可以理解DNA 分子上堿基置換可能產生兩種結果：如果突變是在密碼子的第一個核苷酸上，必定導致密碼子的改變，因此產生帶有不同氨基酸的多肽鏈;如果突變是在密碼子的第三個核苷酸上，就有很大的可能成為一種隱性突變，即改變密碼子而不改變氨基酸種類。
2.核糖體是肽鏈合成的場所
核糖體由大、小亞基構成，亞基中含有幾十種不相同的蛋白質和幾種rRNA，按一定的空間位置鑲嵌成為顯微鏡下可見的細胞內大顆粒。核糖體就像一個能沿著mRNA模板移動的工廠，執行著蛋白質生物合成的功能。核糖體中蛋白質種類繁多，每種蛋白質都各有功能，為蛋白質合成提供了一切必要的條件。
3.tRNA和氨基酰tRNA
tRNA 在蛋白質合成中處于關鍵地位，它不但為每個密碼子翻譯成氨基酸提供給合體，還為準確無誤地將所需氨基酸運送到核糖體上提供了運送載體。tRNA分子中有兩個重要部分，即反密碼環和3’CCA-OH 末端。反密碼環有可以與mRNA 上密碼子相配對的反密碼子，而3’CCA-OH末端能夠與特定的氨基酸結合。氨基酰tRNA是氨基酸的活化形式，由氨基酰一tRNA合成酶催化生成，該酶有絕對的專一性，只允許特定的氨基酸與特定的tRNA結合，從而保證了翻譯的正確性。
4.核糖體循環
蛋白質生物合成可以分為三個步驟：①起始：核糖體亞基和起始tRNA在起始因子和其他因子參與下與mRNA 上編碼區 5’端起始密碼子結合，生成起始復合物。②延伸：核糖體與mRNA 相對移動，在延伸因子參與下由tRNA 攜帶氨基酸進入核糖體，合成由mRNA序列編碼的多肽鏈。③終止：延伸至mRNA上出現終止密碼，釋放因子進入核糖體，使新生肽鏈及核糖體從mRNA上釋放出來，從而完成一條多肽鏈的合成。釋放出來的核糖體又可以與起始tRNA、起始因子、mRNA結合，再進行另一個蛋白質的合成，因此稱核糖體循環。肽鏈合成時的方向是從氨基端到羧基端，mRNA模板上的翻譯方向是5’-3’。在翻譯過程中，每一條mRNA鏈上可以同時有數個核糖體結合進行肽鏈合成，這種現象被稱為多核糖體。
5.蛋白質合成后加工
新合成的肽鏈必須經過翻譯后加工，才能成為有生物活性的成熟蛋白質。有限水解是最常見的加工形式：新生肽鏈的先導N端的蛋氨酸殘基，在肽鏈離開核糖體后，即由特異的蛋白水解酶切除;分泌性蛋白和跨膜蛋白的翻譯初始產物的N 端都具有13～36個氨基酸殘基，被稱為信號肽，跨膜轉運后被切除;有些蛋白質前體中的某些肽段被切除后，才能折疊形成空間結構;多蛋白在翻譯后經水解作用產生數個不同的蛋白質。共價化學修飾是另一種常見的加工形式。氨基酸殘基中某些側鏈可被乙?；?、糖基化、羥化、甲基化、核苷酸化、磷酸化等。
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