Baltymų sintezė yra procesas, kurio metu atskiros ląstelės gamina baltymus. Šiame procese dalyvauja ir dezoksiribonukleino rūgštis (DNR), ir visų tipų ribonukleorūgštis (RNR). Ląstelės branduolyje esantys fermentai pradeda baltymų sintezės procesą, išvyniodami reikiamą DNR dalį, kad būtų galima pagaminti RNR. RNR susidaro kaip vienos DNR grandinės pusės kopija ir siunčiama į kitas ląstelės sritis, kad padėtų sujungti skirtingas aminorūgštis, kurios sudaro baltymus. Baltymų sintezė taip vadinama, nes baltymai „sintetinami“ ląstelėje vykstant mechaniniams ir cheminiams procesams.
Kai branduolyje susidaro RNR grandinė, ji vadinama pasiuntinio RNR (mRNR). MRNR išeina iš branduolio per mažas angas, vadinamas branduolio poromis, ir juda į didesnį ląstelės plotą, žinomą kaip citoplazma. Kai ji išeina iš branduolio, mRNR traukiama link struktūros, žinomos kaip ribosoma, kuri tarnauja kaip ląstelės darbo vieta baltymų sintezei. Šiuo metu yra tik vienas ribosomos subvienetas.
Kai mRNR prisijungia prie ribosomų subvieneto, ji sukelia kitos RNR grandinės, vadinamos pernešimo RNR (tRNR), artėjimą. tRNR grandinė ieško tinkamos vietos prisijungti prie mRNR, o kai ją randa, prisijungia prie mRNR, viename gale laikydama aminorūgštį. Kai tai įvyksta, kitas ribosomos subvienetas sudaro visą struktūrą. Kai ribosoma supa RNR grandines, artėja kita tRNR grandinė. Ši grandinė turi kitą aminorūgštį ir skiriasi nuo pirmosios. Vėlgi, tRNR ieško tinkamos vietos prisijungti prie mRNR.
Kai antroji tRNR grandinė yra savo vietoje su aminorūgštimi, dvi aminorūgštys jungiasi kartu su ribosomos pagalba, taip pat ląstelių energija adenozino trifosfato (ATP) pavidalu. Ši seka kartojasi, o aminorūgščių grandinė ilgėja. Kai visos aminorūgštys yra išdėstytos teisinga seka, grandinė susilanksto į trimatę formą. Kai tai įvyksta, baltymas yra pilnas.
Sėkmingai pagaminus baltymą, du ribosomos subvienetai atsiskiria ir vėl sujungiami vėlesniam naudojimui. Baltymų sintezės procesas vyksta daugelyje ribosomų visoje ląstelėje. Efektyviai veikianti ląstelė kas sekundę gali sintetinti šimtus baltymų.