Sintesis asam nukleat dan protein dihubungkan melalui serangkaian langkah yang terjadi di dalam sel biologis. Informasi genetik organisme hidup, yang dikodekan dalam asam deoksiribonukleat (DNA), diekspresikan melalui sintesis protein. Interaksi asam nukleat dan sintesis protein dapat dipecah menjadi dua proses: transkripsi, di mana informasi dalam DNA ditranskripsi ke template asam ribonukleat (RNA), dan translasi, di mana template RNA digunakan untuk membentuk protein.
Sebuah molekul DNA terdiri dari dua rantai panjang subunit yang disebut nukleotida, yang terikat satu sama lain untuk membentuk karakteristik bentuk heliks ganda. Setiap nukleotida mencakup komponen molekul yang dikenal sebagai nukleobasa, yang terdiri dari empat jenis: adenin (A), guanin (G), sitosin (C), dan timin (T). Pada RNA, timin digantikan oleh urasil (U). Informasi genetik organisme disimpan dalam pola berulang dari empat basa ini. Setiap nukleobasa membentuk pasangan basa dengan nukleobasa komplementer pada untai yang berlawanan — adenin berikatan dengan timin atau urasil, dan guanin berikatan dengan sitosin.
Selama transkripsi, langkah pertama dalam menghubungkan asam nukleat dan sintesis protein, enzim membagi DNA menjadi dua untai penyusunnya. Sebuah molekul messenger RNA (mRNA) kemudian dirakit dari template DNA yang terbuka. MRNA dibentuk oleh enzim yang menempelkan nukleobasa komplementer pada DNA, menciptakan salinan informasi dalam rantai nukleotida. Rantai ini kemudian dilepaskan dari DNA, membentuk molekul mRNA beruntai tunggal.
Transkripsi terjadi di inti sel, tetapi langkah selanjutnya, translasi, terjadi di sitoplasma — khususnya, di tempat organel yang dikenal sebagai ribosom. MRNA bergerak ke ribosom dan diterjemahkan dalam set kodon tiga nukleotida. Setiap kodon dalam mRNA sesuai dengan antikodon komplementer yang dibawa oleh molekul RNA transfer (tRNA). Misalnya, kodon mRNA dengan basa GAU sesuai dengan antikodon tRNA CUA.
Setiap molekul tRNA terdiri dari triplet nukleotida yang terikat pada asam amino tertentu. Saat tRNA berikatan dengan untai mRNA, asam amino yang mereka bawa terhubung bersama, membentuk rantai polipeptida. Akhirnya, translasi dihentikan dan rantai polipeptida selesai, membentuk protein.
Transkripsi dan translasi menghubungkan asam nukleat dan sintesis protein dalam berbagai cara. Informasi dalam mRNA mengontrol urutan asam amino dalam rantai polipeptida, dan dengan demikian menentukan protein yang terbentuk. MRNA dibangun dari urutan DNA asli. TRNA, asam nukleat lain, juga memainkan peran penting dalam membangun rantai polipeptida. Dengan cara ini, asam nukleat dan sintesis protein adalah konsep biologis yang terhubung secara rumit.