Η πρωτεϊνοσύνθεση είναι η διαδικασία με την οποία μεμονωμένα κύτταρα κατασκευάζουν πρωτεΐνες. Τόσο το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) όσο και όλοι οι τύποι ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία. Τα ένζυμα στον πυρήνα του κυττάρου ξεκινούν τη διαδικασία σύνθεσης πρωτεΐνης ξετυλίγοντας το απαραίτητο τμήμα του DNA, έτσι ώστε να μπορεί να κατασκευαστεί το RNA. Το RNA σχηματίζεται ως αντίγραφο μιας πλευράς του κλώνου του DNA και αποστέλλεται σε άλλες περιοχές του κυττάρου για να βοηθήσει στη συγκέντρωση διαφορετικών αμινοξέων που σχηματίζουν πρωτεΐνες. Η πρωτεϊνοσύνθεση ονομάζεται έτσι επειδή οι πρωτεΐνες «συντίθενται» μέσω μηχανικών και χημικών διεργασιών στο κύτταρο.
Μόλις ο κλώνος του RNA έχει κατασκευαστεί στον πυρήνα, ονομάζεται αγγελιοφόρος RNA (mRNA). Το mRNA εξέρχεται από τον πυρήνα μέσω μικροσκοπικών ανοιγμάτων που ονομάζονται πυρηνικοί πόροι και μετακινείται στην ευρύτερη περιοχή του κυττάρου, γνωστή ως κυτταρόπλασμα. Μόλις εξέλθει από τον πυρήνα, το mRNA έλκεται προς μια δομή γνωστή ως ριβόσωμα, η οποία χρησιμεύει ως σταθμός εργασίας του κυττάρου για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Σε αυτό το σημείο, υπάρχει μόνο μία υπομονάδα του ριβοσώματος.
Καθώς το mRNA συνδέεται με την υπομονάδα του ριβοσώματος, ενεργοποιεί την προσέγγιση ενός άλλου κλώνου RNA, που ονομάζεται RNA μεταφοράς (tRNA). Ο κλώνος tRNA αναζητά το κατάλληλο μέρος για να συνδεθεί με το mRNA και όταν το βρει, προσκολλάται στο mRNA, ενώ κρατά ένα αμινοξύ στο ένα άκρο. Όταν συμβεί αυτό, η άλλη υπομονάδα του ριβοσώματος φτάνει για να σχηματίσει μια πλήρη δομή. Καθώς το ριβόσωμα περιβάλλει τους κλώνους του RNA, ένας άλλος κλώνος του tRNA πλησιάζει. Αυτός ο κλώνος φέρει ένα άλλο αμινοξύ και είναι διαφορετικό από το πρώτο. Και πάλι, το tRNA αναζητά το κατάλληλο μέρος για να συνδεθεί με το mRNA.
Όταν ο δεύτερος κλώνος του tRNA είναι στη θέση του με το αμινοξύ του, τα δύο αμινοξέα συνδέονται μαζί με τη βοήθεια του ριβοσώματος, καθώς και την κυτταρική ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP). Αυτή η αλληλουχία επαναλαμβάνεται και η αλυσίδα των αμινοξέων μεγαλώνει. Όταν όλα τα αμινοξέα έχουν τοποθετηθεί στη σωστή σειρά, η αλυσίδα διπλώνει σε ένα τρισδιάστατο σχήμα. Όταν συμβεί αυτό, η πρωτεΐνη είναι πλήρης.
Μόλις παρασκευαστεί επιτυχώς η πρωτεΐνη, οι δύο υπομονάδες του ριβοσώματος διαχωρίζονται, για να ενωθούν ξανά για μελλοντική χρήση. Η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης λαμβάνει χώρα σε πολλά ριβοσώματα σε όλο το κύτταρο. Ένα κύτταρο που λειτουργεί αποτελεσματικά μπορεί να συνθέσει εκατοντάδες πρωτεΐνες κάθε δευτερόλεπτο.