Analiza genetyczna różnych organizmów wykazuje, że w DNA niosącym sensowną informację, zarówno u pro-, jak i eukariontów, oprócz tak zwanych genów struktury, które kodują białka, oraz genów kodujących RNA rybosomalny i tRNA, zawarte są tak zwane geny regulatorowe, decydujące kiedy i w jakich zestawach odczytywane mają być geny struktury. Oczywiście, zarówno geny struktury, jak i regulatorowe ulegają zmianom w ewolucji. Bardzo duże zmiany, skoki w ewolucji wymagają niewątpliwie nabycia nowej informacji genetycznej. W przeciwieństwie do tego jednak, zróżnicowanie ewolucyjne i specjalizacja zachodzące między ściśle spokrewnionymi grupami systematycznymi osiągane są prawdopodobnie raczej w drodze zmiany w użyciu zasadniczo tej samej informacji genetycznej. Ponieważ podstawowe procesy biochemiczne leżące u podłoża życia są podobne u wszystkich organizmów, reakcje metaboliczne, szczególnie w grupach blisko spokrewnionych, takich jak np. kręgowce, muszą generalnie zależeć od tego samego rodzaju genów, wyrażonych w postaci specyficznych enzymów i innych białek. Białka z różnych gatunków, homologiczne pod względem pozycji zajmowanej w metabolizmie, mogą różnić się nieco składem aminokwasowym, lecz ich zasadnicze właściwości biochemiczne i keje metaboliczne pozostają te same. To co odróżnia jednego kręgowca od drugiego, to przede wszystkim inne czasy uruchamiania i różnice w ilości produktów zasadniczo podobnych genów struktury, nie zaś nieznaczne różnice w budowie tych produktów.

Zbadanie przebiegu renaturacji DNA z genomów wielu różnych organizmów pozwoliło na wyciągnięcie dwóch ogólnych wniosków na temat zorganizowania ich sekwencji. DNA wirusów i bakterii zbudowany jest prawie wyłącznie z sekwencji unikalnych, to jest powtarzających się tylko raz na cały genom. W przeciwieństwie do tego, DNA organizmów eukariotycznych zawiera powszechnie sekwencje powtarzające się, występujące obok sekwencji unikalnych. W DNA tym można ogólnie wyróżnić trzy klasy sekwencji: fragmenty powtarzające się 100 tysięcy i więcej razy fragmenty unikalne, powtarzające się 1—2 razy. Długość powtarzających się sekwencji jest zróżnicowana. Waha się ona od kilku do kilku tysięcy par nukleotydów. Spośród genów tylko bardzo nieliczne struktury występują w postaci wielokrotnej. Klasycznym przypadkiem jest gen kodujący RNA rybosomalny. W komórkach południowoafrykańskiej żaby Xeno- pus laevis występuje on na przykład w liczbie ponad tysiąca kopii na jeden genom. Powtarzają się również geny kodujące tRNA oraz geny wspomnianych już zasadowych białek chromosomów — histonów. Jednak większość sekwencji powtarzających się nie koduje białek. Mimo iż dokładna ich rola w genomie wciąż jest niejasna, wielu biologów skłania się do wniosku, że mogą one zawierać informację służącą do regulacji aktywności genów struktury. Nie wiemy dokładnie, jak powstały powtarzające się sekwencje. Można przypuszczać, że zasadniczą rolę odegrał tu proces wielokrotnej replikacji pojedynczego odcinka DNA. Samo istnienie powtarzających się sekwencji wskazuje, że duplikacja genów w DNA jest procesem dość częstym.

Rozpad mRNA w komórkach bakterii jest zwykle o wiele szybszy niż w komórkach eukariotycznych. W tych ostatnich istnieje jednak również bardzo krótkotrwały mRNA. Degradacja w obu przypadkach wydaje się wynikać z jakiegoś wydarzenia inaktywującego, nie zaś z naturalnego starzenia się cząsteczek mRNA. Warto jeszcze wspomnieć, że mRNA odznacza się czasami bardzo złożoną strukturą przestrzenną. Wydaje się, że w mRNA eukariotycznych może również występować bogata struktura przestrzenna. Z powyższego opisu mRNA wyłania się nader złożony system regulacji rozmaitych wydarzeń, w których cząsteczka ta uczestniczy. System ten oparty jest przede wszystkim na oddziaływaniu między nukleotydami. Regulacja prawidłowego przebiegu translacji zależy nie tylko od sekwencji kodujących białko, ale również od towarzyszących im sekwencji nie kodujących. Wszystkie one jednak, z wyjątkiem końcowej poli A, zapisane są w DNA. Zatem program wewnętrznej regulacji samego procesu translacji jest również zapisany w DNA. Termin cistron jest tu równoważny z terminem gen. Obok policistronowych mRNA w bakteriach występują również mRNA kodujące tylko jeden polipeptyd. Ten ostatni typ mRNA jest natomiast jedynym, jaki występuje w cytoplazmie komórek eukariotycznych. Brak tam zupełnie mRNA policistronowych. Natomiast zarówno prokariotyczny, jak i eukariotyczny mRNA zawierają fragmenty, które nie kodują sekwencji białkowych. Odgrywają one ważną rolę w strukturalnym organizowaniu procesu translacji.

Sekwencje wszystkich podstawowych rodzajów komórkowych RNA biorących udział w biosyntezie białka zakodowane są w DNA. Wszystkie rodzaje RNA powstają zatem w wyniku transkrypcji. Oczywiście ani tRNA, ani rybosomalny RNA nie kodują sekwencji białkowych. Jako matryca w procesie biosyntezy białka służy wyłącznie mRNA. Bakteria jest czymś w rodzaju garnka, do którego jednocześnie wrzucono produkty do gotowania całego obiadu. Skoro tylko wolny koniec transkrybowanego RNA odłączy się od matrycowej nici DNA, natychmiast przyłącza rybosomy i rozpoczyna biosyntezę białka. W procesie transkrypcji DNA powstaje zatem gotowy do translacji mRNA. Transkrypcja w komórkach eukariotycznych jest bardziej złożona. Przede wszystkim miejsce, transkrypcji, jądro, jest oddzielone błoną od miejsca translacji — cytoplazmy. Oba procesy są zatem wyraźnie rozgraniczone do dwóch osobnych przedziałów komórkowych. Wprawdzie eukariotyczna polimeraza RNA działa na tej samej zasadzie co polimeraza bakteryjna, z DNA nie schodzą jednak gotowe do translacji cząsteczki mRNA. Pierwotny transkrypt jądrowy to właściwie dopiero półprodukt, z którego następnie, w wyniku skomplikowanej obróbki w jądrze, powstaje mRNA gotowy do wyeksportowania do przedziału biosyntezy białka. Pierwotny transkrypt jądrowy to olbrzymie RNA, z którego tylko niewielki procent stanowi przyszłe mRNA. Rola pozostałej części nie jest do tej pory całkowicie wyjaśniona.

Realizacja informacji zawartej w DNA odbywa się we wszystkich komórkach za pośrednictwem procesu transkrypcji, to jest przepisywania informacji na drugi kwas nukleinowy — RNA. Przepisywanie nie jest prostą stratą czasu i ślepym powielaniem informacji już zawartej w DNA. Etap transkrypcji zawiera niezwykle istotny element selekcji i segregacji informacji przed jej zrealizowaniem. Musimy tylko stale pamiętać o tym, że to, co i jak wybierać z zapisu w DNA, nie wynika z immanentnych cech procesu transkrypcji lub charakteru RNA, jest to również informacja lub, jeśli kto woli, program zawarty w DNA. Zaczniemy od opisu samego zjawiska transkrypcji, by móc potem lepiej zrozumieć problemy jego regulacji. Mówiąc o transkrypcji, czyli przepisywaniu informacji z DNA na RNA, trzeba od razu zaznaczyć, że chociaż podstawowe jej zasady są podobne u pro- i eukariontów, złożoność zjawisk towarzyszących transkrypcji eukariotycznej jest o wiele większa. Podczas transkrypcji DNA ulega miejscowemu rozpleceniu, a jedna z jego nici zostaje przepisana (transkrybowana) w nić RNA, przy udziale enzymu zwanego polimerazą RNA. Enzym ten działa podobnie jak polimeraza DNA, z tym jednak, że katalizuje łączenie się rybonukleotydów, a nie dezoksyrybonukleotydów. Matrycą jest oczywiście przepisywana nić DNA. Czynnik sigma pełni funkcję podjednostki rozpoznającej miejsce wiązania polimerazy do DNA. Inne czynniki białkowe związane są prawdopodobnie z terminacją transkrypcji.