DNA通过信使RNA作为中间载体编码蛋白质。
血红蛋白能够在哺乳动物血液中运输氧气。图中显示了血红蛋白在携氧和脱氧状态之间的结构变化。
单个氨基酸突变导致血红蛋白形成纤维。基因通常是通过生成所编码的蛋白质（执行细胞中大多数功能再侵巴是入毫的复杂的生物大分子）来表现它们的功能性影响。蛋白质是由氨基酸所组成的线性链，而基因的DNA序列（通过RNA作为信息的中间载体）被用于产生特定的蛋白质的氨基酸序列。这一过程的第一步是由基因的DNA序列来生成一个序袁列互补的RNA分子，即基因的转录。
通过转录产生的RNA分子（信使RNA）被用于生产相应容的氨基酸序列，这一转换过程被称为翻译。核酸序列中的每一组三个核苷酸组成一个密码子，可以被翻营计运只肉声散矿增译为20种出现于蛋白质中的氨基酸中的一个，这种对应性被称为遗传密码。这种信息的传递是单一方向性的，即信息只能从核苷酸序列传递到氨许双切但古名城气介传基酸序列，而不能从氨基酸序列传递回核岩九括苷酸序列，这一现象被弗朗西斯·克里克称为分子生物学中心法则。
特定的氨基酸序列决定了对应蛋白质的独特的三维结构，而蛋白质结构则与它们的功能紧密相连。一些蛋白质是简单的结构分子，如形成纤维的胶原蛋白。蛋白质可首以与其他蛋白质或小分子结合；例如，作为酶的蛋白质通过与底物分子结合来执行种煤井王航继根议催化其化学反应的功能。蛋白质结构是动态的；例如，血红蛋白在哺乳动物血液中捕捉、运输和释放氧气分子的过程中能够发生微小的结构变化。
也有一些基因被转录为RNA分子后却不被翻译成蛋白质，这些RNA分子就被称为非编码不件欢主还露大始RNA。在一些例子中，这些非编码RNA分子（如核糖体RNA和转运RNA）折叠形成结构并参与部分关键性细胞功能。还有的RNA（如microRNA）还能够通过与酸铁带果异总其他RNA分子杂交结合而发挥调控作用。基因序列上的单个核苷酸变化（密码子改变）松树奏令民根有可能会导致所编码蛋白质的条可氨基酸序列相应改变。由于蛋白质结构是由其氨基酸序列所决定的，一个氨基酸亮附占左班证带祖你的变化就有可能通过使结构失去稳定性或改变蛋白质表面而影响与编该蛋白质其他蛋白质齐制史和分子的相互作用，而引起蛋白质性质发生剧烈的改变。例如，镰刀型细胞贫血症是一种人类遗植振肉致批便盾传性疾病，是由编仅续话月逐造码血红蛋白中的β-球蛋白亚基种湖垂杂且离诗决京听的基因中的一个核苷酸突变所引起的，这一突变导致一个氨基酸发生改变从而改变了血红蛋白的物理性质；在这一疾病中，突变的血红蛋白互相结合在一起，堆积而形成纤维，从而扭曲了携带血红蛋白的红血球的形状。这些扭曲的镰刀状细胞无法在血管中通畅地流动，容易堆积而阻塞血管或者被降解，从而引起贫血疾病。 多细胞生物中的基因表达的差异性非常明显：虽然各类细胞都含有相同的基因组，却由于不同的基因表达而具有不同的结构和行为。多细胞生物中的所有细胞都来源于一个单一细胞，通过响应外部或细胞之间的信号而不断分化并逐渐建立不同的基因表达规律来产生不同的行为。因为没有一个单一基因能够负责多细胞生物中的各个组织的发育，因此这些规律应来自于许多细胞之间的复杂的相互作用。这些过程都要通过基因调控来完成。转录因子与DNA结合，影响了所结合基因的转录。一个生物体的基因组含有数千个基因，但并不是所有的基因都需要保持激活状态。基因的表达表现为被转录为mRNA，然后再被翻译成蛋白质；而细胞中存在许多方式可以来控制基因的表达，以便使蛋白质的产生符合细胞的需求。而控制基因表达“开关”的主要调控因子之一就是转录因子；它们是一类结合在基因的起始位点上的调控蛋白，可以激活或抑制基因的转录。例如，在大肠杆菌细菌基因组内存在着一系列合成色氨酸所需的基因。然而，当细菌细胞可以从环境中获得色氨酸时，这些基因就不被细胞所需要。色氨酸的存在直接影响了这些基因的活性，这是因为色氨酸分子会与色氨酸操纵子（一种转录因子）结合，引起操纵子结构变化，使得操纵子能够结合到合成色氨酸所需基因上。色氨酸操纵子阻断了这些基因的转录和表达，因而对色氨酸的合成进程产生了负反馈调控作用。
真核生物体内的染色质中存在着能影响基因转录的结构特点，常常表现为DNA和染色质的修饰形式（如DNA的甲基化），而且能够稳定遗传给子细胞。这些特点是“附加性”的，因为它们存在于DNA序列的“顶端”并且可以从一个细胞遗传给它的下一代。由于这些附加性特点，在相同培养基中生长的不同的细胞类型依然保持其不同的特性。虽然附加性特点在整个发育过程中通常是动态的，但是有一些，例如副突变（paramutation）现象可以被多代遗传，也是DNA是遗传的分子基础这一通用法则的极少数例外。
