Η σύνθεση νουκλεϊκού οξέος και πρωτεΐνης συνδέονται μέσω μιας σειράς σταδίων που συμβαίνουν μέσα στα βιολογικά κύτταρα. Οι γενετικές πληροφορίες ενός ζωντανού οργανισμού, οι οποίες κωδικοποιούνται στο δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA), εκφράζονται μέσω της σύνθεσης πρωτεϊνών. Οι αλληλεπιδράσεις νουκλεϊκού οξέος και πρωτεϊνικής σύνθεσης μπορούν να αναλυθούν σε δύο διαδικασίες: μεταγραφή, κατά την οποία οι πληροφορίες στο DNA μεταγράφονται σε πρότυπο ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) και μετάφραση, στην οποία το πρότυπο RNA χρησιμοποιείται για τον σχηματισμό πρωτεΐνης.
Ένα μόριο DNA αποτελείται από δύο μεγάλες αλυσίδες υπομονάδων που ονομάζονται νουκλεοτίδια, οι οποίες συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν το χαρακτηριστικό σχήμα διπλής έλικας. Κάθε νουκλεοτίδιο περιλαμβάνει ένα μοριακό συστατικό γνωστό ως νουκλεοβάση, εκ των οποίων υπάρχουν τέσσερις τύποι: αδενίνη (Α), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (T). Στο RNA, η θυμίνη αντικαθίσταται από ουρακίλη (U). Οι γενετικές πληροφορίες του οργανισμού αποθηκεύονται σε επαναλαμβανόμενα πρότυπα αυτών των τεσσάρων βάσεων. Κάθε νουκλεοβάση σχηματίζει ένα ζεύγος βάσεων με μια συμπληρωματική νουκλεοβάση στον αντίθετο κλώνο – η αδενίνη συνδέεται με τη θυμίνη ή την ουρακίλη και η γουανίνη συνδέεται με την κυτοσίνη.
Κατά τη διάρκεια της μεταγραφής, το πρώτο βήμα για τη σύνδεση νουκλεϊκού οξέος και πρωτεϊνικής σύνθεσης, τα ένζυμα χωρίζουν το DNA σε δύο συστατικούς κλώνους του. Ένα μόριο αγγελιοφόρου RNA (mRNA) στη συνέχεια συναρμολογείται από το εκτεθειμένο πρότυπο DNA. Το MRNA σχηματίζεται από ένζυμα που συνδέουν συμπληρωματικές νουκλεοβάσεις με αυτά στο DNA, δημιουργώντας ένα αντίγραφο των πληροφοριών σε μια αλυσίδα νουκλεοτιδίων. Αυτή η αλυσίδα απελευθερώνεται στη συνέχεια από το DNA, σχηματίζοντας ένα μονόκλωνο μόριο mRNA.
Η μεταγραφή συμβαίνει στον πυρήνα του κυττάρου, αλλά το επόμενο βήμα, η μετάφραση, συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα – συγκεκριμένα, στη θέση των οργανιδίων γνωστών ως ριβοσώματα. Το MRNA κινείται προς το ριβόσωμα και αποκωδικοποιείται σε σύνολα τριών νουκλεοτιδικών κωδικώνων. Κάθε κωδικόνιο στο mRNA αντιστοιχεί σε ένα συμπληρωματικό αντικωδικόνιο που μεταφέρεται από ένα μόριο μεταφοράς RNA (tRNA). Για παράδειγμα, το κωδικόνιο mRNA με βάσεις GAU αντιστοιχεί στο CUA αντίκωδωνων tRNA.
Κάθε μόριο tRNA αποτελείται από το νουκλεοτιδικό τρίδυμο που συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Καθώς τα tRNA δεσμεύονται στον κλώνο του mRNA, τα αμινοξέα που μεταφέρουν συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια πολυπεπτιδική αλυσίδα. Τελικά, η μετάφραση τερματίζεται και η πολυπεπτιδική αλυσίδα ολοκληρώνεται, σχηματίζοντας μια πρωτεΐνη.
Η μεταγραφή και μετάφραση συνδέουν τη σύνθεση νουκλεϊκού οξέος και πρωτεΐνης με πολλούς τρόπους. Οι πληροφορίες στο mRNA ελέγχουν την αλληλουχία των αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα και καθορίζουν έτσι την πρωτεΐνη που σχηματίζεται. Το MRNA κατασκευάζεται από την αρχική αλληλουχία DNA. Το TRNA, ένα άλλο νουκλεϊκό οξύ, παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην κατασκευή της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Με αυτούς τους τρόπους, η σύνθεση νουκλεϊκού οξέος και πρωτεΐνης είναι βιολογικές έννοιες που συνδέονται περίπλοκα.