轉錄

  轉錄是利用遺傳信息產生新的蛋白質的第一步。DNA中的一條鏈（稱為編碼鏈）將作為模板，進而生成一段RNA序列（信使RNA， mRNA）（如圖11所示）。這一段信使RNA將在之後作為蛋白質合成的模板。

  與DNA複製相類似，RNA的合成也是沿著DNA模板進行的，但這一過程所用到的蛋白酶是RNA聚合酶而非DNA聚合酶。此外，mRNA使用了另一種核苷酸鹼基——尿嘧啶（U），而非DNA中的胸腺嘧啶（T）。在新轉錄的RNA離開細胞核之前，其前端會進行加帽修飾，而其後端也會連上一個尾巴結構。在轉錄過程中，DNA序列中無法編碼蛋白的部分將通過RNA剪接過程除去。之後，新合成的mRNA將被一個蛋白質所標記，進而通過核孔進入細胞質，與核糖體結合併開始形成新的蛋白質。

  儘管轉錄的機制已被闡明，但基因如何被選中進行轉錄目前仍知之甚少。數十年來，上千位分子生物學家孜孜不倦地對「基因表達」的現象進行研究。研究發現，對於維持細胞良好工作狀態所需的基本基因（管家基因）而言，它們可持續地進行表達，而許多其他基因則僅在生物體生長過程中的特定時間才會進行表達。一些基因，例如組成血紅蛋白的兩種球蛋白，主要來源於紅細胞，約占其蛋白含量的90%以上，需求量非常大。此外，細胞還可以通過非常複雜的方式打開或關閉基因，而蛋白質與酶的生產或終止也是細胞響應環境變化的主要方式。我們體內大約有200種不同類型的細胞，它們均具有特殊的功能。這些不同組織中分化的細胞正是不同基因打開或關閉所產生的結果。細胞必須能夠快速地通過打開與關閉基因的方式來響應外部變化，這些開關由3000種不同的蛋白質（稱為轉錄因子）所控制。一些基因需要多種轉錄因子調控，而其他基因則僅需少量轉錄因子。轉錄因子位於細胞質中，必須進入細胞核才能與靶基因相接觸。細胞快速響應反應需要轉錄因子可以快速進出核孔，為隨時可能到來的「戰鬥」做好準備。

  圖11 DNA轉錄

  RNA聚合酶是一種大型蛋白複合體，可在基因起始處與特定位點結合，解開DNA螺旋並複製其中的一條鏈，以產生互補的RNA鏈。RNA中的糖分子與DNA不同。其中四個鹼基中的三個（A、C、G）相同，而T由U所取代。隨著RNA聚合酶沿著DNA移動，模板DNA鏈將重新形成雙螺旋結構