基因的转录是由RNA聚合酶催化进行的。基因的上游具有结合RNA聚合酶的区域，叫作启动子。启动子是一段具有特定序列的DNA，具有和RNA聚合酶特异性结合的位点，决定了基因转录的起始位点。RNA聚合酶与启动子结合后，在特定区域将DNA双螺旋两条链之间的氢键断开，使DNA解旋，形成单链区，以非编码链为模板合成RNA互补链的过程就开始了。转录的延长是以首位核苷酸的3′-OH为基础逐个加入NTP，形成磷酸二酯键，使RNA逐步从5′向3′端延伸的过程。在原核生物中，因为没有核膜的分隔，转录未完成即已开始翻译，而且在同一个DNA模板上同时进行多个转录过程。电镜下看到的羽毛状图形和羽毛上的小黑点（多聚核糖体），是转录和翻译高效率的直观表现。转录的终止在原核生物分为依赖Rho因子与非依赖Rho因子两类。在依赖Rho因子的生物类型中，因为Rho因子有ATP酶和解旋酶两种活性，能结合在转录产物的3′末端区并使转录停顿产物RNA脱离DNA模板，所以可以终止转录。对于非依赖Rho因子的转录终止，其RNA产物的3′端往往形成茎环结构，其后又有一串寡聚U。茎环结构可使RNA聚合酶变构而不再前移，寡聚U则有利于RNA脱离依附的DNA模板。因此，无论哪一种转录终止都有RNA聚合酶停顿和RNA产物脱出这两个必要过程。
遗传信息的翻译是在核糖体上进行的，核糖体与RNA、35个碱基的mRNA片段的大小比较如图4-2所示。
核糖体的小亚基负责识别模板mRNA，并与mRNA上大约35个碱基结合。每个核糖体有3个RNA结合位点，称为A位、P位和E位（图4-3），其中A位和P位横跨核糖体的两个亚基，E位仅位于大亚基上。A位负责结合氨酰-tRNA，P位结合肽酰-tRNA,E位是延长的肽链转移到氨酰-tRNA之后所释放的脱酰-tRNA的结合位点，也称释放位点。在蛋白质合成过程中，A位和P位上的tRNA处于活性状态，肽链的延伸只涉及核糖体所覆盖的约10个密码子中的2个。反应涉及mRNA和rRNA之间的碱基配对。细菌mRNA的起始位点由AUG（少数情况下是GUG或UUG）及其上游约10个碱基位置的SD序列（嘌呤六连体5′-AGGAGG-3′）构成。细菌核糖体30S小亚基上的rRNA有一段可与SD序列互补配对的序列（3′-UCCUCC-5′）。这两段序列的互补配对，对起始复合体的形成以及起始反应非常重要。真核生物核糖体的40S小亚基与些起始因子（initiation factor,IF）共同作用，识别mRNA的5′-末端帽结构并扫描mRNA，直到找到起始位点。在起始位点处，核糖体结合在mRNA上，构建成一个包含氨酰-tRNA的起始复合体，核糖体的60S亚基也加入到复合体中。翻译通常由AUG编码的甲硫氨酸开始。每个细胞中至少含有两种不同的可携带甲硫氨酸的tRNA，一种能特异性地识别位于mRNA上的甲硫氨酸起始密码子AUG，这样的tRNA称为起始tRNA（tRNAimet），另一种只能识别mRNA内部的甲硫氨酸密码子AUG，简写为tRNAmet。原核生物和真核生物分别具有不同的起始tRNA。在原核生物中，起始tRNA携带的是氨基基团被甲酰化的甲硫氨酸，而真核生物翻译起始所利用的甲硫氨酸并未甲酰化，但它们都能识别mRNA中的起始密码子AUG。最终，若干起始因子、核糖体的大小亚基、mRNA、tRNA等相互识别，共同作用，成为完整的翻译起始复合物，为遗传信息的翻译做好准备。包括从第一个肽键的合成到加入最后一个氨基酸的全部反应过程，这一反应是蛋白质合成中最快的一步。一旦完整的核糖体在起始密码子附近形成，便为氨酰-tRNA进入A位提供了场所，而核糖体的P位被肽酰-tRNA占据。除了起始tRNA以外的氨酰-tRNA均可进入核糖体的A位（翻译起始复合物形成时，起始tRNA就已经占据了P位），并受延伸因子的催化，同时，核糖体的大亚基具有肽基转移酶活性，催化氨酰-tRNA上的氨基酸与肽酰-tRNA上的肽链形成新的肽键。在肽键形成后，核糖体沿着mRNA位移一个密码子的距离，将空载的tRNA位移到E位，而肽酰-tRNA从A位位移到P位，这一过程需要GTP的水解。包括释放翻译完成的肽链，同时核糖体从mRNA上解离，并成为亚基。三种密码子UAA、UGA、UAG均可终止翻译。没有任何一种tRNA与终止密码子相对应，终止密码子由蛋白质释放因子而不是氨酰-tRNA所识别。在遗传信息的翻译过程中，tRNA与氨基酸的结合、tRNA与mRNA的解离等反应都需要ATP。据估计，在快速生长的细菌中，多至90%的ATP都是用来合成蛋白质的。在翻译过程中，核糖体处于解离、结合的动态变化中。在翻译起始阶段，需要游离的亚基，随后才结合成70S（或80S）颗粒，开始翻译进程。而大肠杆菌的起始因子IF3与小亚基结合，阻碍了后者与大亚基的结合，从而控制翻译的起始过程。mRNA链上一般每40个核苷酸有一个核糖体。肽链释放后，核糖体脱离mRNA解聚成亚基，直接参与另一轮蛋白质的合成，或两个亚基结合生成稳定的核糖体，不参与蛋白质的合成。
