基因表現

转录过程由RNA聚合酶完成，以DNA（黑）作为模板，生成RNA（蓝）。上为编码链（密碼股），下为模板链（模板股）。

基因是编码了遗传信息的DNA片段。基因组DNA由反向平行、相反互补的双链组成，每一条链都有5'端和3'端。对于一个基因而言，这两条链可以分别称为模板链和编码链。以DNA为模板合成RNA副本的过程，就称为转录。

转录发生在细胞核中，由RNA聚合酶完成。RNA聚合酶将核苷酸一个个拼接到RNA链上。新生成的RNA与DNA模板链的3' → 5'方向互补[1]，而模板链的3' → 5'方向本身又与编码链的5' → 3'方向互补。因此，生成的RNA与DNA编码链完全相同，除了胸腺嘧啶（T）被替换成了尿嘧啶（U）。比如，DNA编码链上的"ATG"间接转录到RNA非编码链上就变成"AUG"。

原核生物中，转录只由一种RNA聚合酶完成，此过程需要一段称为普里布诺盒的DNA序列和σ因子才能开始。真核生物中，转录由三种RNA聚合酶完成，需要启动子和转录因子来启动转录。RNA聚合酶I负责转录核糖体RNA（rRNA）的基因。RNA聚合酶II（Pol II）不仅转录所有蛋白质编码基因，还转录一些非编码RNA（如snRNA、snoRNA）。聚合酶遇到终止子后，转录过程即告结束。

原核生物的蛋白质编码基因经过转录后可直接生成成熟的信使RNA（mRNA），而真核生物在转录后首先生成一种初级转录RNA（前mRNA），而后经过一系列修饰才能成为成熟的mRNA。

修饰中有一步称为5'端加帽，即在前mRNA的5'端加上7-甲基鸟苷（m⁷G）的过程，此过程可以保护RNA不被核酸外切酶降解。m⁷G帽随即与帽结合蛋白异源二聚体（CBC20/CBC80）结合，辅助RNA运输到细胞质，并防止RNA被脱帽。

修饰中另一步是3'端切割和多聚腺苷酸化。这两种修饰在前mRNA中存在多聚腺苷酸化信号序列（5'- AAUAAA-3'）的条件下发生，这段序列通常位于蛋白质编码序列和终止子之间。前mRNA先被切割，然后加上约200个腺嘌呤形成聚A尾，来防止RNA降解。

简单图示说明pre-mRNA中的外显子和内含子以及通过剪接形成成熟mRNA。The UTRs are non-coding parts of exons at the ends of the mRNA.

氨酰-tRNA合成酶通过氨基酸与tRNA之间的酯化反应来连接它们，氨基酸的种类由副密码子决定[2]。接副有氨基酸的tRNA被称为氨酰tRNA。

遗传密码的简并性，即同一个氨基酸可由多个密码子编码。

• 1. 密码子从5' -> 3' 方向阅读
• 2. 密码子不重叠
• 3. 信息在固定的阅读框上翻译