Sinteza proteina je stanični proces stvaranja proteina. Njihove formule i upute kako ih napraviti su kodirani u DNK. Korisno je spomenuti proces u dva dijela. Transkripcija sinteze proteina kopira DNK kod. Prijevod sinteze proteina povezuje kod s kemijskim spojevima u stanici, čija kombinacija postaje protein.
Deoksiribonukleinska kiselina (DNK), glavni nacrt individualnog organizma, strukturirana je kao dvostruka spirala. Dobra analogija je duga traka upletenog patentnog zatvarača. Postoje dvije niti napravljene od 5-ugljičnih šećera i fosfata. Premošćuju ih međusobno povezani upareni nukleotidi, poput suprotnih zubaca zatvorenog patentnog zatvarača. Adenin (A) se poklapa s timinom (T), citozin (C) se slaže s gvaninom (G) i obrnuto.
Transkripcija sinteze bjelančevina počinje u jezgri stanice, gdje se DNK “otključuje” enzimom zvanim helikaza, što rezultira u dva odvojena lanca. Kritični enzim nazvan RNA polimeraza (RNAP) se zatim veže na jedan od lanaca kako bi započeo proces koji se naziva elongacija. Identificira prvi nukleotid na predloškom lancu DNA i pritom privlači slobodni nukleotid koji se mora s njim upariti. RNAP se zatim kreće do sljedećeg nukleotida na lancu DNK i nastavlja na sljedeći, i sljedeći, sve dok se ne sastavi lanac ribonukleinske kiseline (RNA).
RNA je jedan lanac nesparenih nukleotida koji može zadržati svoj strukturni integritet uz dodatak molekula kisika. RNA lanac koji je konstruiran njegovim agensom polimeraze, neki s više od 2 milijuna nukleotida, naziva se glasnička RNA (mRNA). U teoriji, mRNA bi trebala biti točan duplikat neiskorištenog jednog lanca DNK koji je ostao iza. U praksi to nije egzaktno, a mogu se pojaviti i greške u transkripciji sinteze proteina.
mRNA je, dakle, vrlo dug lanac od samo četiri različita nukleotida. Njegov slijed naziva se transkriptom. Primjer bi mogao biti AAGCAUUGAC – četiri slova, možda 2 milijuna njih, naizgled slučajnim redoslijedom. Donekle je korisno analogizirati život ugljika kao 4-bitno bioračunalo vrlo velikih razmjera. Posebno treba napomenuti da je u RNA timin zamijenjen sličnim nukleotidom zvanim uracil (U).
Kao što joj naziv implicira, glasnička RNA bježi iz svog zatočeništva u jezgri stanice kroz pore duž nuklearne membrane. Jednom u staničnoj citoplazmi, njezina je sudbina dostaviti transkripciju sinteze proteina, kopiranu iz DNA, u strukture koje se nazivaju ribosomi. Ribosomi su tvornice proteina stanice i tu se događa drugi korak sinteze proteina.
Kodirani slijed nukleotida mora biti preveden. Ribosom se veže na mRNA i, u procesu čitanja njegovih sekvenci, privlači fragmente RNA zvane prijenosna RNA (tRNA), koji će pronaći i vezati slobodnu aminokiselinu specifičnu za njen kratki slijed nukleotida. Ako postoji podudarnost, tRNA i njezin teret se vežu za ribosom. Kako ribosom nastavlja čitati sljedeću sekvencu i sljedeću, u procesu koji se također naziva elongacija, nastaje dugi polipeptidni lanac aminokiselina.
Proteini koji razlikuju organsko tkivo u obliku i funkciji su takozvani “građevinski blokovi života”. Oni su pak izgrađeni kao lanac različitih aminokiselina – prijevod DNK koda kako ga transkribira RNA za najvažniji metabolički zadatak stanice domaćina. Međutim, preostaje još jedan posljednji korak do dovršetka sinteze proteina koji je frustrirajući znanstveno razumijevanje. U procesu zvanom savijanje proteina, dugi lanac aminokiselina savija se, uvija, čvoriće i na drugi način sabija u svoju jedinstvenu strukturu. Dok su superračunala imala izvjesnog uspjeha u savijanju proteinskih formula u njihove ispravne trodimenzionalne oblike, većinu proteinskih zagonetki intuitivno su riješili ljudi s pojačanim osjećajem za promjenjive prostorne dimenzije.