基因是具有遺傳效應的DNA片段（帶有遺傳信息的DNA片段稱為基因），也即是說DNA由若干基因和若干無遺傳效應的片段共同組成，也稱為遺傳因子。
遺傳效應是指有轉錄為mRNA，繼續翻譯為蛋白質，或轉錄為核糖體RNA、轉運RNA的功能。
圖一 DNA上的基因
一、基因的結構
基因在結構上，分為編碼區和非編碼區兩部分。
編碼區是指能夠轉錄mRNA的部分，它能夠合成相應的蛋白質。
非編碼區是不能夠轉錄信使RNA的DNA結構，但是它能夠調控遺傳信息的表達，如啟動子等位於該區。基因非編碼區的調控作用控制轉錄的時間,有啟動子和終止子(啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA,而終止子則是讓轉錄在所需要的地方停止下來),還有控制那些基因要表達,那些不表達,籠統的說就是非編碼區與基因的表達有關。
（一）真核細胞基因的編碼區和非編碼區（如圖二所示）
真核生物基因的編碼區，是不連續的，分為外顯子和內含子，其中外顯子是可以最終實現表達，表現在蛋白質的一級結構上。
內含子雖屬於編碼區，但它最終不能表達，所以真核生物基因表達過程中，轉錄產物--信使RNA不能直接進行翻譯，而是要修剪掉內含子部分後才能去指導翻譯。但是含有內含子的基因能轉錄出前體RNA，再由內含子轉錄出來的部分進行自我切割，才得到成熟的mRNA，沒有內含子也就沒有自我切割。另外內含子是非編碼序列,所以說真核細胞基因結構中，非編碼區和內含子是非編碼序列 。
真核細胞的基因結構非編碼區，不能轉錄為信使RNA,不能編碼蛋白質。有調控遺傳信息表達的核苷酸序列 最重要的是有位於編碼區上游的RNA聚合酶結合位點
有調控作用的核苷酸序列,包括位於編碼區上游的RNA聚合酶結合位點編碼區:特點:間隔的、不連續的包括：外顯子：能編碼蛋白質的序列 內含子：不能編碼蛋白質序列任何一個基因都一定含有編碼區和非編碼區。
圖二 真核細胞基因結構
（二）原核細胞基因的編碼區和非編碼區（如圖三、四所示）
編碼區全部編碼蛋白質。原核生物的基因是連續的，所以談不上外顯子、內含子的區分。
圖三 原核細胞基因結構
圖四 原核細胞的基因結構
二、基因的表達
基因表達是指細胞在生命過程中，把儲存在DNA順序中的遺傳信息經過轉錄和翻譯，轉變成具有生物活性的蛋白質分子。
1、轉錄（如圖五所示）
基因轉錄是在細胞核和細胞質內進行的。它是指以DNA的一條鏈為模板，按照鹼基互補配對原則，合成RNA的過程。
（1）轉錄條件：需要RNA聚合酶、核糖核苷酸、ATP
（2）轉錄過程：
①在RNA聚合酶的作用下，把DNA的雙鏈打開；
②以其中一條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下，根據鹼基互補配對原則，合成一段mRNA，轉錄完成。
③mRNA從DNA上脫落，從核孔出來，來到細胞質中。
（3）轉錄場所：細胞核內（真核生物）
圖五 DNA轉錄過程
2、翻譯
（1）翻譯過程：
①首先是DNA雙鏈，DNA雙鏈： ---GCA------CGT---(轉錄模版鏈)；
②mRNA ---GCA--- 就是密碼子，密碼子在mRNA上，是mRNA上負責與tRNA結合的三個相鄰鹼基。
註釋：①和②就是DNA的轉錄過程。
③tRNA （反密碼子）： ----CGU----（與密碼子相對的三個鹼基）
圖六 tRNA的三葉草結構示意圖
圖七 真核細胞基因表達
圖八 原核細胞基因表達
圖九翻譯過程
（2）翻譯場所：細胞質（原核生物轉錄和翻譯都在細胞質中）
（3）翻譯的條件：20種氨基酸、ATP、tRNA
3、中心法則
（1）中心法則的主要內容
DNA是自身複製的模板,DNA通過轉錄作用將遺傳信息傳遞給RNA,最後RNA通過翻譯作用將遺傳信息表達成蛋白質.
（2）中心法則的補充:
①在某種情況下,RNA可以像DNA一樣進行復制.
②遺傳信息從DNA向RNA的定向轉移不是絕對的,反轉錄可以使RNA序列作為遺傳信息使用.
③RNA可以不通過蛋白質而直接表現出本身的某種遺傳信息,而這種信息並不以核苷酸三聯體來編碼.
④DNA作為遺傳信息載體,為行使細胞的某種特殊功能,可以發生基因重排。
⑤RNA編輯,改變原DNA模板的遺傳信息,翻譯出不同於基因編碼的氨基酸序列.
⑥一個基因的外顯子和內含子共同轉錄在一條轉錄產物中,然後將內含子去除而將外顯子連接起來形成成熟的RNA分子.
圖十 中心法則示意圖
