Sinteza nukleinske kisline in beljakovin sta povezani skozi vrsto korakov, ki se pojavljajo v bioloških celicah. Genetske informacije živega organizma, ki so kodirane v njegovi deoksiribonukleinski kislini (DNK), se izražajo s sintezo beljakovin. Interakcije sinteze nukleinske kisline in beljakovin lahko razdelimo na dva procesa: transkripcijo, pri kateri se informacije v DNK prepišejo na predlogo ribonukleinske kisline (RNA), in translacijo, pri kateri se RNA predloga uporablja za tvorbo proteina.
Molekula DNK je sestavljena iz dveh dolgih verig podenot, imenovanih nukleotidi, ki so med seboj povezani in tvorijo značilno obliko dvojne vijačnice. Vsak nukleotid vključuje molekularno komponento, znano kot nukleobaza, od katerih obstajajo štiri vrste: adenin (A), gvanin (G), citozin (C) in timin (T). V RNA se timin nadomesti z uracilom (U). Genetske informacije organizma so shranjene v ponavljajočih se vzorcih teh štirih baz. Vsaka nukleobaza tvori bazni par s komplementarno nukleobazo na nasprotni verigi – adenin se veže na timin ali uracil, gvanin pa na citozin.
Med transkripcijo, prvim korakom pri povezovanju sinteze nukleinske kisline in beljakovin, encimi razdelijo DNK na dve sestavni verigi. Iz izpostavljene DNK predloge se nato sestavi molekula sporočilne RNA (mRNA). MRNA tvorijo encimi, ki pritrjujejo komplementarne nukleobaze na tiste v DNK in ustvarjajo kopijo informacij v verigi nukleotidov. Ta veriga se nato sprosti iz DNK in tvori enoverižno molekulo mRNA.
Transkripcija se pojavi v jedru celice, toda naslednji korak, translacija, se zgodi v citoplazmi – natančneje na mestu organelov, znanih kot ribosomi. MRNA se premakne na ribosom in se dekodira v nizih tri-nukleotidnih kodonov. Vsak kodon v mRNA ustreza komplementarnemu antikodonu, ki ga nosi molekula prenosne RNA (tRNA). Na primer, kodon mRNA z bazami GAU ustreza antikodonu tRNA CUA.
Vsaka molekula tRNA je sestavljena iz nukleotidnega trojčka, vezanega na določeno aminokislino. Ko se tRNA vežejo na verigo mRNA, se aminokisline, ki jih nosijo, povežejo in tvorijo polipeptidno verigo. Sčasoma se translacija konča in polipeptidna veriga je končana, kar tvori protein.
Transkripcija in translacija povezujeta sintezo nukleinske kisline in beljakovin na več načinov. Podatki v mRNA nadzorujejo zaporedje aminokislin v polipeptidni verigi in tako določajo tvorbo proteina. MRNA je zgrajena iz prvotnega zaporedja DNK. TRNA, druga nukleinska kislina, igra tudi pomembno vlogo pri gradnji polipeptidne verige. Na ta način sta sinteza nukleinske kisline in beljakovin biološka koncepta, ki sta zapleteno povezana.