轉錄
轉錄過程由RNA聚合酶（RNAP）進行，以DNA為模板，產物為RNA。RNA聚合酶沿著一段DNA移動，留下新合成的RNA鏈。
基因組DNA由兩條反向平行和反向互補鏈組成，每條鏈具有5'和3'末端。這兩條鏈分別稱為“模板鏈”（產生RNA轉錄物的模板）和“編碼鏈”（含有轉錄本序列的DNA序列)。
轉錄在細胞核內進行。根據堿基配對原則，RNA聚合酶一次將一個RNA核苷酸添加到生長的RNA鏈中。該RNA與模板鏈的的3'→5'DNA鏈互補，其本身與編碼鏈的5'→3'DNA鏈互補。因此，得到的5'→3'RNA鏈與編碼DNA鏈相同，只是DNA中的胸腺嘧啶（T）被RNA中的尿嘧啶（U）取代。編碼鏈中的“ATG”通過模板鏈中的“TAC”間接轉錄為mRNA中的“AUG”。
原核生物的轉錄是通過單一類型的RNA聚合酶進行的，需要一個稱為Pribnow盒的DNA序列以及sigma因子（σ因子）以開始轉錄。真核生物的轉錄由三種類型的RNA聚合酶進行，每種RNA聚合酶需要一種稱為啟動子的特殊DNA序列和一組DNA結合蛋白（轉錄因子） 來啟動該過程。 RNA聚合酶I負責核糖體RNA（rRNA）基因的轉錄。 RNA聚合酶II（Pol II）轉錄所有蛋白質編碼基因以及一些非編碼RNA（例如snRNA，snoRNA或長非編碼RNA）。 RNA聚合酶III轉錄5S rRNA，轉移RNA（tRNA）基因和一些小的非編碼RNA（例如7SK）。當聚合酶遇到稱為終止子的序列時，轉錄結束。
RNA加工
原核蛋白編碼基因的轉錄產生的是可以翻譯成蛋白質的信使RNA（mRNA），但真核基因的轉錄會產生RNA的初級轉錄本（pre-mRNA），必須經過一系列加工才能成為成熟RNA（mRNA）。RNA的加工包括5端加帽、3端多腺苷酸化和RNA剪接。RNA加工可能是真核生物細胞核帶來的進化優勢。在原核生物中，轉錄和翻譯一起發生，而在真核生物中，核膜將兩個過程分開，為RNA加工提供了時間。
非編碼RNA的成熟
多數生物體中的非編碼基因（ncRNA）被轉錄為需要進一步加工的前體。核糖體RNA（rRNA）通常被轉錄為含有一個或多個rRNA的前體rRNA，前體rRNA后來在特定位點被大約150種不同的snoRNA切割和修飾。轉移RNA（tRNA）的5'和3'端序列分別被RNase P和tRNase Z去除，然后通過核苷酸轉移酶加入在3'加上非模板CCA尾巴。小RNA（miRNA）首先被轉錄為具有帽和poly-A尾的初級轉錄物即pri-miRNA，然后在核內被Drosha和Pasha酶加工成短的約70個核苷酸的莖環結構，即pre-miRNA。在輸出到細胞質中后，內切核酸酶Dicer將其加工成成熟miRNA. pre-miRNA和Dicer的相互作用同時也啟動了由Argonaute蛋白組成的RNA誘導的沉默復合物（RISC）的形成。
RNA輸出
真核生物中，雖然一些RNA在細胞核中起作用，但大多數成熟的RNA必須通過核孔從細胞核輸出到細胞質中。這些RNA包括蛋白質合成中涉及的所有RNA類型。在某些情況下，RNA被另外轉運到細胞質的特定部分，如突觸。
翻譯
成熟RNA是非編碼RNA的最終基因表達產物 。但信使RNA（mRNA）則不同，它們是編碼一種或多種蛋白質合成的遺傳信息的載體。 每個mRNA由三部分組成：5'非翻譯區（5'UTR），蛋白質編碼區或開放閱讀框（ORF）和3'非翻譯區（3'UTR）。編碼區攜帶由遺傳密碼編碼的蛋白質合成信息即三聯體。編碼區的每個核苷酸三聯體稱為密碼子，并且對應于與轉移RNA中的反密碼子三聯體互補的結合位點。具有相同反密碼子序列的轉移RNA總是攜帶相同類型的氨基酸。核糖體根據編碼區中三聯體的順序，將氨基酸鏈接在一起形成多肽。核糖體有助于轉移RNA與信使RNA結合，并從每個轉移RNA中獲取氨基酸，產生多肽鏈 。 原核生物的翻譯通常發生在轉錄點（共轉錄），通常使用仍處于產生過程中的信使RNA。真核生物的翻譯可以發生在細胞的多個區域中。主要位置細胞質和內質網膜。
折疊
剛從mRNA序列翻譯過來的蛋白質都是未折疊或無規卷曲的多肽，沒有任何的三維結構。氨基酸彼此相互作用使得多肽從無規卷曲折疊成其特征性和功能性三維結構 。氨基酸序列決定l了蛋白質的三維結構，且正確的三維結構對于功能至關重要，盡管功能蛋白的某些部分可能仍未展開 。伴侶蛋白的酶有助于新形成的蛋白質獲得折疊，成為它發揮作用需要的三維結構。輔助蛋白質折疊是真核生物內質網的主要作用之一。
蛋白質運輸
許多蛋白質定位于細胞質以外的其它細胞器，多種信號序列（信號肽）負責將蛋白質引導至它們應該在的細胞器。原核生物中，由于細胞的有限區室化，這通常是一個簡單的過程。真核生物卻存在多種不同的靶向過程以確保蛋白質到達正確的細胞器。
并非所有蛋白質都保留在細胞內，許多蛋白質如消化酶、激素和細胞外基質蛋白通常需要被輸出胞外。真核生物蛋白質輸出機制比較明確，先轉運到內質網，然后通過高爾基體運輸出去" 。