Synteza białek to komórkowy proces tworzenia białek. Ich formuły i instrukcje, jak je wykonać, są zakodowane w DNA. Pomocne jest odniesienie się do procesu w dwóch częściach. Transkrypcja syntezy białek kopiuje kod DNA. Translacja syntezy białek dopasowuje kod do związków chemicznych w komórce, których połączenie staje się białkiem.
Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), główny wzorzec pojedynczego organizmu, ma strukturę podwójnej helisy. Dobrą analogią jest długi pasek skręconego zamka błyskawicznego. Istnieją dwie nici zbudowane z cukrów 5-węglowych i fosforanów. Ich mostkowanie to zazębiające się sparowane nukleotydy, jak przeciwległe zęby zamkniętego zamka błyskawicznego. Adenina (A) pasuje do tyminy (T), pary cytozyny (C) z guaniną (G) i odwrotnie.
Transkrypcja syntezy białek rozpoczyna się w jądrze komórkowym, gdzie DNA jest „rozpakowywane” przez enzym zwany helikazą, w wyniku czego powstają dwie oddzielne nici. Kluczowy enzym zwany polimerazą RNA (RNAP) przyłącza się następnie do jednej z nici, aby rozpocząć proces zwany wydłużaniem. Identyfikuje pierwszy nukleotyd na matrycowej nici DNA i w ten sposób przyciąga wolny nukleotyd, który musi być z nim sparowany. Następnie RNAP przechodzi do następnego nukleotydu na nici DNA i przechodzi do następnego i następnego, aż do złożenia łańcucha kwasu rybonukleinowego (RNA).
RNA to pojedyncza nić niesparowanych nukleotydów zdolna do zachowania integralności strukturalnej dzięki dodaniu cząsteczek tlenu. Łańcuch RNA, który został skonstruowany przez jego agenta polimerazy, niektóre z ponad 2 milionami nukleotydów, nazywany jest informacyjnym RNA (mRNA). Teoretycznie mRNA ma być dokładnym duplikatem pozostawionej niewykorzystanej pojedynczej nici DNA. W praktyce nie jest to dokładne i mogą również wystąpić błędy w transkrypcji syntezy białek.
Dlatego mRNA jest bardzo długim łańcuchem składającym się tylko z czterech różnych nukleotydów. Jej sekwencja nazywana jest transkryptem. Przykładem może być AAGCAUUGAC — cztery litery, może 2 miliony, w pozornie losowej kolejności. W pewnym sensie pomocne jest porównanie życia węglowego do 4-bitowego biokomputera o bardzo dużej skali. Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że w RNA tymina została zastąpiona podobnym nukleotydem zwanym uracylem (U).
Jak sama nazwa wskazuje, informacyjne RNA wydostaje się z zamknięcia w jądrze komórkowym przez pory wzdłuż błony jądrowej. Po wejściu do cytoplazmy komórki jej przeznaczeniem jest dostarczenie transkrypcji syntezy białek, skopiowanej z DNA, do struktur zwanych rybosomami. Rybosomy są komórkami produkującymi białka i tam następuje drugi etap syntezy białek.
Zakodowana sekwencja nukleotydów musi zostać przetłumaczona. Rybosom wiąże się z mRNA i w procesie odczytywania jego sekwencji przyciąga fragmenty RNA zwane transferowym RNA (tRNA), które znajdują i łączą się z wolnym aminokwasem specyficznym dla jego krótkiej sekwencji nukleotydów. Jeśli istnieje dopasowanie, tRNA i jego ładunek wiążą się z rybosomem. Gdy rybosom odczytuje następną sekwencję i następną, w procesie zwanym również wydłużaniem, powstaje długi łańcuch polipeptydowy aminokwasów.
Białka, które różnicują tkankę organiczną pod względem formy i funkcji, są tak zwanymi „cegiełkami budulcowymi życia”. Te z kolei są zbudowane jako łańcuch różnych aminokwasów — translacja kodu DNA transkrybowanego przez RNA dla najważniejszego metabolicznego zadania komórki gospodarza. Pozostaje jednak ostatni krok do zakończenia syntezy białek, który frustruje naukowe zrozumienie. W procesie zwanym fałdowaniem białek, długi łańcuch aminokwasów wygina się, zwija, węzły i w inny sposób zagęszcza w swoją unikalną strukturę. Podczas gdy superkomputery odniosły pewien sukces w składaniu formuł białkowych w ich prawidłowe trójwymiarowe kształty, większość zagadek białkowych została rozwiązana intuicyjnie przez ludzi o podwyższonym poczuciu zmiennych wymiarów przestrzennych.