Kwas deoksyrybonukleinowy (w skrócie DNA) jest formą nośnika informacji genetycznej. Wchodzi w skład jądra komórkowego, chloroplastów (w roślinach) i mitochondriów. Jest zbudowany z dwóch nici (zawierających odpowiadające sobie sekwencje nukleotydów). Nici te skręcają się w postać tzw. alfa-helisy (spirali). Nukleotydy zbudowane są z trzech podstawowych części: cukru - deoksyrybozy, zasady azotowej i kwasu ortofosforowego. W DNA mogą występować 4 różne zasady:

Zasady te uzupełniają się - tzn. że naprzeciw siebie w dwóch niciach występują odpowiadające sobie (wg prawa komplementarności) zasady:

C = G i A = T

Innym nośnikiem informacji genetycznej jest kwas rybonukleinowy (RNA), który występuje w jądrze komórkowym, jak i w cytoplazmie. Wyróżnia się trzy podstawowe rodzaje RNA w zależności od funkcji, jakie pełni:

  • mRNA - czyli tzw. matrycowy RNA pełni funkcje informacyjne; wytwarzany jest w jądrze, ale przechodzi do rybosomów
  • rRNA - to rybosomalny RNA
  • tRNA - czyli transportujący RNA, ma specyficzny układ 3 pętli (druga posiada tzw. antykodon)

Antykodonem nazywamy komplet trzech nukleotydów, którego główną funkcją jest rozpoznanie odpowiadającego mu kodona z mRNA (jest to również komplet trzech nukleotydów)

Cząsteczki DNA namnażają się przez replikację. Zachodzi ona w jądrze komórkowym. Zazwyczaj z jednej cząsteczki powstają dwie potomne. Jeśli cząsteczka DNA podzieli się na 2 nici, z których każda dobuduje sobie brakującą nić, wtedy mówimy o tzw. replikacji semikonserwatywnej. Replikacja zachodzi dzięki obecności polimerazy DNA (enzymu restrykcyjnego). Enzym ten odpowiada za rozrywanie mostków wodorowych w określonych miejscach DNA. Następnie wytwarzają się tzw. widełki replikacyjne (wzdłuż nich dochodzi do ciągłej produkcji nowych nici ). Za połączenie nowych nici w alfa-helisy odpowiada kolejny enzym - ligaza.

Transkrypcja jest procesem, w którym informacja zawarta w DNA jest zapisywana w postaci cząsteczek RNA (może być także transkrypcja odwrotna - np. u wirusów). Od nazwy procesu pochodzi nazwa powstającego odcinka RNA - transkryptu. Aby nastąpił początek transkrypcji potrzebny jest tzw. promotor (jest to gen składający się z kilkudziesięciu dwójek nukleotydów. Dopiero po zezwoleniu od promotora, polimeraza RNA zaczyna ciąć mostki wodorowe między nićmi helisy DNA. Uwolnione odcinki nici skupiają wokół siebie wolne nukleotydy z jądra - dzieje się te tylko koło tzw. sensownej nici. Oczywiście nowo powstająca nić zawiera nukleotydy ustawione komplementarnie do nici sensownej. Potrzebne do nowej nici odcinki łączą się za dzięki działaniu enzymu - ligazy. W RNA znajduje się cała informacja genetyczna - jest ona zawarta w egzonach (odcinkach kodujących) i intronach (odcinkach niekodujących). Dopiero po obróbce zostają same odcinki kodujące.

Kodem genetycznym nazywamy szyfr, który posiada informacje o całym składzie danego białka. Każde trzy nukleotydy w nici stanowią wiadomość na temat jednego aminokwasu danego białka. Ten sam kod jest używany dla człowieka czy innych organizmów - zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych. Kod nie zawiera przecinków (przerw). Każdy aminokwas może być kodowany za pomocą nawet kilku trójek (zdegenerowany kod). Ponadto kod zawsze jest odbierany trójkami, po kolei (kod nierozchodzący), za wyjątkiem wirusów. Występują także trzy kodony stop, końcowe : UGA, UAG, UAA - nie kodują one żadnego aminokwasu. Natomiast tak zwany kodon startowy - AUG - zapoczątkowuje powstawanie nowego białka i koduje metioninę. Kod genetyczny przedstawia I - rzędową strukturę białek.

Zjawisko translacji odbywa się na błonie jądrowej lub w retikulum endoplazmatycznym - w ich rybosomach. Sam rybosom zbudowany jest z dwóch jednostek, zróżnicowanych pod względem wielkości i stałej sedymentacji. Skupienia rybosomów nazywamy polirybosomami. Aby doszło do translacji musi nastąpić najpierw aktywacja transportującego RNA poprzez przyłączenie ATP oraz konkretnego aminokwasu.

Generalnie sam proces translacji możemy podzielić na trzy części:

  1. inicjację - łączenie się matrycowego RNA z transportującym (ten drugi przynosi metioninę)
  2. elongację - wydłużanie się łańcucha polipeptydowego poprzez dołączanie kolejnych aminokwasów
  3. terminację - koniec budowy białka przez dołączenie kodonu stop - czyli którejś z trójek UAA, UGA, UAG