基因表达是指生命过程中，储存在基因中的遗传信息，通过转录和翻译，转变成蛋白质或酶分子，形成生物特定性状的过程。

1.转录

以DNA为模板，在RNA聚合酶作用下合成RNA的过程称为转录。真核生物及人类的转录过程在细胞核中进行。

（1）转录过程　转录过程就是DNA分子上的遗传信息传递到RNA的过程。转录时，细胞核中DNA分子的局部双链在酶的作用下暂时解旋，以其中一条DNA链（如3’→5’）作为RNA合成的模板链，按碱基互补配对原则（RNA中以U代T，和DNA的A配对），以四种三磷酸核苷酸（ATP、GTP、CTP、UTP）为原料，在RNA聚合酶的催化下（沿DNA3’→5’滑动）合成出一条单链的RNA，RNA合成方向为5’→3’。

转录终产物RNA包括mRNA、tRNA、rRNA，分别称为信使RNA、转移RNA和核糖体RNA。mRNA可进一步翻译出蛋白质。

（2）转录产物的加工和修饰　新转录出的mRNA还须经过一系列加工、修饰过程才能变得成熟，具备正常功能。

（3）反向转录或逆转录　大多数生物的基因是双链DNA。少数低等生物，如一些病毒称为RNA病毒，其遗传信息贮存在单链RNA上。1970年，Temin和Baltimore分别发现这类病毒的复制分两步进行。

第一步：以RNA为模板合成RNA-DNA杂化双链，催化这一步的酶叫反转录酶，从功能上更准确地称之为依赖RNA的DNA聚合酶。

第二步：以新合成的DNA链为模板，合成DNA双链。合成的DNA也可再作模板，生成RNA，原有的RNA链可被核糖核酸酶H（RNAaseH）水解。

这一重大发现的意义在于揭示了复制不单以DNA为唯一模板，遗传信息不一定都从DNA流向RNA。RNA也可作模板，使DNA从RNA中得到遗传信息。这是一种复制的特殊形式，过程和DNA→DNA复制一样，也是从5’→3’延长，只不过模板不同，碱基配对也和复制相似，只不过用U代替了T。试管内加入RNA模板（包括从高等动物组织提取的RNA），在有反转录酶和原料dNTP存在下，也可合成DNA，这种DNA称为cDNA，即互补性DNA。

2.翻译

在mRNA指导下的蛋白质生物合成称为翻译。翻译过程实际上就是把DNA转录到mRNA的异常信息“解读”为多肽链上的氨基酸种类和顺序的过程。翻译过程十分复杂，需要mRNA、tRNA、rRNA、核糖体、有关酶以及蛋白质辅助因子的共同作用，还需要各种活化的氨基酸作为原料，并依赖ATP、GTP提供能量。整个过程在细胞质中进行，可分成以下几个步骤。

（1）氨基酰-tRNA的形成　氨基酸在氨基酰-tRNA合成酶和ATP的作用下被激活，并与相应的tRNA结合成氨基酰-tRNA复合物。

（2）肽链合成起始　在起始因子（IF）作用下，核糖体的小亚基结合到mRNA的起始密码子AUG上。同时，具有起始作用的蛋氨酰-tRNA（原核生物为甲酰蛋氨酰-tRNA）通过tRNA的反密码子UAC配对结合上去，然后，核糖体大亚基与小亚基结合成起始复合物。

（3）肽链的延长　核糖体有两个氨基酰-tRNA的结合位点——P位（肽位）和A位（氨酰基位）。起始的蛋氨酸-tRNA结合在P位，随后，根据A位上的密码子，带有相应反密码子的氨基酰-tRNA能正确进入A位。在转肽酶催化下，P位上的氨基酰基结合到A位的氨基酰-tRNA上，形成二肽酰-tRNA。

（4）肽链的终止　核糖体沿mRNA由5’端向3’端不断移动，当A位出现终止密码时（UAA、UAG或UGA）时，不再有任何氨基酰-tRNA进入A位，此时释放因子（RF）结合上去并发挥作用，使肽酰-tRNA酯键断裂，核糖体释放出多肽和tRNA，并与mRNA分离，进一步解离成两个亚基，肽链合成完毕。

转录和翻译是基因中的遗传信息表现为特定性状的两个功能过程。它们紧密联系，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行。