Synteza kwasów nukleinowych i białek łączy szereg etapów zachodzących w komórkach biologicznych. Informacja genetyczna żywego organizmu, zakodowana w jego kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA), jest wyrażana poprzez syntezę białek. Oddziaływania syntezy kwasu nukleinowego i białka można podzielić na dwa procesy: transkrypcję, w której informacja z DNA jest przepisana na matrycę kwasu rybonukleinowego (RNA), oraz translację, w której matryca RNA jest wykorzystywana do tworzenia białka.
Cząsteczka DNA składa się z dwóch długich łańcuchów podjednostek zwanych nukleotydami, które są ze sobą połączone, tworząc charakterystyczny kształt podwójnej helisy. Każdy nukleotyd zawiera składnik molekularny znany jako nukleozasada, którego istnieją cztery typy: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) i tymina (T). W RNA tymina jest zastąpiona uracylem (U). Informacja genetyczna organizmu jest przechowywana w powtarzających się wzorach tych czterech zasad. Każda zasada nukleinowa tworzy parę zasad z komplementarną zasadą nukleinową na przeciwnej nici — adenina wiąże się z tyminą lub uracylem, a guanina wiąże się z cytozyną.
Podczas transkrypcji, pierwszego kroku w łączeniu syntezy kwasów nukleinowych i białek, enzymy dzielą DNA na dwie składowe nici. Następnie z odsłoniętej matrycy DNA składa się cząsteczkę informacyjnego RNA (mRNA). MRNA tworzą enzymy, które przyłączają komplementarne zasady nukleinowe do tych w DNA, tworząc kopię informacji w łańcuchu nukleotydów. Łańcuch ten jest następnie uwalniany z DNA, tworząc jednoniciową cząsteczkę mRNA.
Transkrypcja zachodzi w jądrze komórkowym, ale następny etap, translacja, zachodzi w cytoplazmie — w szczególności w miejscu organelli zwanych rybosomami. MRNA przemieszcza się do rybosomu i jest dekodowany w zestawach trzynukleotydowych kodonów. Każdy kodon w mRNA odpowiada komplementarnemu antykodonowi niesionemu przez cząsteczkę transferowego RNA (tRNA). Na przykład kodon mRNA z zasadami GAU odpowiada antykodonowi tRNA CUA.
Każda cząsteczka tRNA składa się z trypletu nukleotydowego połączonego z określonym aminokwasem. Gdy tRNA wiążą się z nicią mRNA, aminokwasy, które niosą, łączą się ze sobą, tworząc łańcuch polipeptydowy. W końcu translacja zostaje zakończona, a łańcuch polipeptydowy zostaje zakończony, tworząc białko.
Transkrypcja i translacja łączą syntezę kwasów nukleinowych i białek na wiele sposobów. Informacja zawarta w mRNA kontroluje sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym, a tym samym determinuje tworzone białko. MRNA jest skonstruowany z oryginalnej sekwencji DNA. TRNA, inny kwas nukleinowy, również odgrywa ważną rolę w konstruowaniu łańcucha polipeptydowego. W ten sposób synteza kwasów nukleinowych i białek są pojęciami biologicznymi, które są misternie powiązane.