DNA 能够自ㄨ主复制、永久存在的性质决定了其作为遗传信息载体的使命，其分子上以核苷酸序列为存在形式的遗传信息还要通过基因表达才能体现。基因表达是指遗传信息通过转录和翻译生成具有特定生物学功能的蛋白质的过程。转录是在DNA 序列指导□ 下合成对应的RNA 的过程;翻译指在RNA 的指导下进一步合成对应的蛋白质的过程。转录过程是由碱基互补规律决定新合成RNA 的序列的;翻译过程的准确性却是由遗传密码决定的。mRNA上连续的三个核苷酸能够决定蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸被称为三联密码子，也就是遗传密码。
(一)转录
转录的产物是RNA，其中mRNA是◆合成蛋白质时的直接模板，tRNA和rRNA虽然不是翻译的模板，但直接参与蛋白质的¤生物合成。tRNA的功◎能是转运氨基酸，rRNA的功能是作为蛋白质生物合成的场所。转录是由DNA指导的RNA聚合酶催化的，合成底物＠是ATP，GTP，CTP和UTP。在聚合反应时，一条DNA 单链作为合成时的模板，根据碱基互补规律(G-C，A-T，C-G，U-A)进行聚合反应，一个核苷酸分子的3’OH 与另一个核苷酸分子的¤三磷酸的α磷酸基团发生亲核反应，形成磷♀酸二酯键，合成方向也是5’-3’。DNA 模板只是双链DNA中的一条链，模板DNA链称为反意义链，也称为负链;与其相互卐补的DNA链为有意义链、密码链◥或正链。新合成的RNA序列与正链DNA相同，只是U替代了T。转录过程々以RNA聚合酶辨认、结合DNA模板开始，随着酶向前移动，转录产物RNA逐渐延长，直至RNA聚合酶到达终止信号处，RNA聚合酶与DNA模板分离，产物RNA链脱落，转录终止。
在原核生物中，mRNA分子基本上不经过加工，在合成后就能作为模板参与蛋白质的生物合成，而tRNA 和rRNA 则要在合成的◥前体分子基础上经过加工才能成为具有生物功能的成熟分子。tRNA的∮加工方式主要是通过核酸酶切除某些序列和某些碱基的化学修饰。rRNA 的前体分子被核酸酶切成3种rRNA分子。真核生物RNA的加工过程比原核生物复杂得多，首先因为转录发生在细胞核内而翻译是在细胞浆内进行的，转录和翻译在时间和空间上是分开的，然后真核基因有内含子，其转录生成的㊣mRNA必须经过剪切【加工才能成为成熟的mRNA。rRNA的加工在≡细胞核仁中进行，终产物是核糖体40S和60S亚基;tRNA的加工包括去除5’端先导序列，剪接去除内含子，3’端的UU被CCA替代，碱基修饰等。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内含子。
在RNA病毒中发现一种与常规转录相反←的转录方式，即由RNA指导下合成DNA，被称为逆№转录，并发现了催※化该过程的酶是RNA指导的DNA聚合酶，也称逆转录酶。
(二)翻译
翻译就是指蛋白质的生物合成，是将存在于DNA 上以核苷酸序列形式存在的遗传信息通过遗传密码转变】为蛋白质上氨基酸序列的过程。在原核生物⊙中转录和翻译可同时进行，但在真核生物中转录在细胞核内进行，翻译在细胞浆内进№行。翻译过程可分为起始、延长和终止三个阶段。参与蛋白质生物合成的物质主要有mRNA、tRNA和rRNA三种RNA，核糖体，20种氨基酸，蛋白质因子，酶，游离核苷酸和无机离子等。
1.mRNA是翻译的直接模板
mRNA分子中的遗传信息是从DNA分子中转录↓而来的，mRNA分子中的核苷酸序列通过翻译转变成蛋白质』分子中的氨基酸序列，这种信息的转变是通过遗传密码来实现的。mRNA分子上每三个核苷酸决定蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核苷酸称为遗传密码，即三联密码子。翻译时√从起始密码子AUG开始，沿着mRNA 5’-3’的方向连续阅读密码，直至读到终止密码子为止，生成一条具有特定序列的蛋白质。在密码阅读时既无』重叠也无间隔，遵循遗传密码的非重叠性和无间隔特性，因而DNA 分子上的核苷酸插入和缺失可导致遗传密码的框移突变，产生结构和功能异常的肽链。遗传密码的另一个性质是简并性，许多氨基酸有多个密码子，而且这些密码子之间的第一个，第二个★核苷酸往往是一样的，不同主要在于第三个核苷酸，可以理解DNA 分子上碱基置换可能产生两种结果：如果突变是在密码子的第一个核苷酸上，必定导致密码子的改变，因此产生带有不同氨基酸的多肽链;如果突变是在密码子的第三个核苷酸上，就有很大的可能成为一种隐性突变，即改变密码子而不改变氨基酸■种类。
2.核糖体是肽链合成的场所
核糖体由大、小亚基≡构成，亚基中含有几十种不相同的蛋白∮质和几种rRNA，按一定的空间位置镶嵌成为显微镜下可见的细胞内大颗粒。核糖体就像一个能沿着mRNA模板移动的工厂，执行着蛋白质生物合成的功能。核糖体中蛋白质种类繁多，每种蛋白质都各有功能，为蛋白质合成提供了一切必≡要的条件。
3.tRNA和氨基酰tRNA
tRNA 在蛋白质合成中处于关键地位，它不但为每个密码子翻译成氨基酸提供给▲合体，还为准确无误地将所需氨基酸运送到核糖体上提供了运送载体。tRNA分子中有两个重要部分，即反密码环和3’CCA-OH 末端。反密码环有可以与mRNA 上密码子相配♂对的反密码子，而3’CCA-OH末端能够与特定的氨基酸结合。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，该酶有绝对的专一性，只允许特定的氨基酸与特定的tRNA结合，从而保证了翻译的正确性。
4.核糖体循环
蛋白质生物合成可以分为三个步骤：①起始：核糖体亚基和起始tRNA在起始因子和其他因子参与下与mRNA 上编码区 5’端起始密⊙码子结合，生成起始复合物。②延伸：核糖体与mRNA 相对移动，在延々伸因子参与下由tRNA 携带氨基酸进入核糖体，合成由mRNA序列编码的多肽链。③终止：延伸至mRNA上出现终止密码，释放因子进入核糖体，使新生肽链及核糖体从mRNA上＠释放出来，从而完成一条多肽链的合成。释放出来的核糖体又可以ξ 与起始tRNA、起始因子、mRNA结合，再进行另一个蛋白质的合成，因此〒称核糖体循环。肽链合成时的方向是从氨基端到羧基端，mRNA模板上的翻译方向是5’-3’。在翻译过程中，每一条mRNA链上可以同时有数个核糖体结合进行肽链合成，这种现象被称为多核糖体。
5.蛋白质合成后加工
新合成的肽链必须经过翻译后加工，才能成为有生物活性的成熟蛋白质。有限水解是最◆常见的加工形式：新生肽链的先导N端的蛋氨酸残基，在肽链离开核糖体后，即由特异的蛋白水解酶切除;分泌性蛋白和跨膜蛋白的翻译初始产物的N 端都具有13～36个氨基酸♀残基，被称为信号肽，跨膜转运后被切除;有些蛋白质前体中的某些肽段被切除后，才能折叠形成空间◆结构;多蛋白在翻译后经水解作用产生数个不同的蛋白质。共价化学修饰是另一种常见的加工形式。氨基酸残基中某些侧链可被乙酰化、糖基化、羟化、甲基化、核苷酸化、磷酸化等。
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