Sinteza nukleinske kiseline i proteina povezane su nizom koraka koji se odvijaju unutar bioloških stanica. Genetske informacije živog organizma, koje su kodirane u njegovoj deoksiribonukleinskoj kiselini (DNK), izražavaju se sintezom proteina. Interakcije sinteze nukleinske kiseline i proteina mogu se podijeliti na dva procesa: transkripciju, u kojoj se informacije u DNK transkribiraju na predložak ribonukleinske kiseline (RNA) i translaciju, u kojem se RNA šablona koristi za stvaranje proteina.
Molekula DNK sastoji se od dva duga lanca podjedinica zvanih nukleotidi, koji su međusobno povezani kako bi tvorili karakterističan oblik dvostruke spirale. Svaki nukleotid uključuje molekularnu komponentu poznatu kao nukleobaza, od kojih postoje četiri vrste: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) i timin (T). U RNA, timin je zamijenjen uracilom (U). Genetske informacije organizma pohranjene su u ponavljajućim obrascima ove četiri baze. Svaka nukleobaza tvori par baza s komplementarnom nukleobazom na suprotnoj niti – adenin se veže na timin ili uracil, a gvanin na citozin.
Tijekom transkripcije, prvog koraka u povezivanju sinteze nukleinske kiseline i proteina, enzimi dijele DNK na njena dva sastavna lanca. Molekula glasničke RNA (mRNA) se zatim sastavlja iz izložene DNK šablone. MRNA tvore enzimi koji pričvršćuju komplementarne nukleobaze na one u DNK, stvarajući kopiju informacije u lancu nukleotida. Taj se lanac zatim oslobađa iz DNK, tvoreći jednolančanu mRNA molekulu.
Transkripcija se događa u jezgri stanice, ali sljedeći korak, translacija, događa se u citoplazmi – točnije, na mjestu organela poznatih kao ribosomi. MRNA se kreće do ribosoma i dekodira se u skupovima kodona od tri nukleotida. Svaki kodon u mRNA odgovara komplementarnom antikodonu kojeg nosi molekula prijenosne RNA (tRNA). Na primjer, kodon mRNA s bazama GAU odgovara tRNA antikodonu CUA.
Svaka molekula tRNA sastoji se od nukleotidnog tripleta vezanog za određenu aminokiselinu. Kako se tRNA vežu za lanac mRNA, aminokiseline koje nose povezuju se, tvoreći polipeptidni lanac. Na kraju, translacija je prekinuta i polipeptidni lanac je dovršen, tvoreći protein.
Transkripcija i translacija povezuju sintezu nukleinske kiseline i proteina na više načina. Informacije u mRNA kontroliraju slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu i tako određuju protein koji se formira. MRNA je izgrađena od izvorne sekvence DNK. TRNA, druga nukleinska kiselina, također igra važnu ulogu u izgradnji polipeptidnog lanca. Na ovaj način, sinteza nukleinske kiseline i proteina su biološki koncepti koji su zamršeno povezani.