Baltymų sintezė yra ląstelių baltymų kūrimo procesas. Jų formulės ir instrukcijos, kaip jas pagaminti, yra užkoduotos DNR. Naudinga nurodyti procesą dviem dalimis. Baltymų sintezės transkripcija kopijuoja DNR kodą. Baltymų sintezės vertimas atitinka kodą su cheminiais junginiais ląstelėje, kurių derinys tampa baltymu.
Dezoksiribonukleorūgštis (DNR), pagrindinis atskiro organizmo planas, yra sudaryta kaip dviguba spiralė. Gera analogija yra ilga susukto užtrauktuko juostelė. Yra dvi gijos, pagamintos iš 5 anglies cukrų ir fosfatų. Juos sujungia susipynę suporuoti nukleotidai, kaip priešingi uždaro užtrauktuko dantys. Adeninas (A) dera su timinu (T), citozinas (C) poros su guaninu (G) ir atvirkščiai.
Baltymų sintezės transkripcija prasideda ląstelės branduolyje, kur DNR yra „ištraukiama“ fermento, vadinamo helikaze, ir susidaro dvi atskirtos grandinės. Tada svarbus fermentas, vadinamas RNR polimeraze (RNAP), prisitvirtina prie vienos iš gijų, kad prasidėtų procesas, vadinamas pailgėjimu. Jis identifikuoja pirmąjį DNR šabloninės grandinės nukleotidą ir tai darydamas pritraukia laisvą nukleotidą, kuris turi būti suporuotas su juo. Tada RNAP pereina į kitą DNR grandinės nukleotidą ir tęsiasi iki kito ir kito, kol bus surinkta ribonukleino rūgšties (RNR) grandinė.
RNR yra viena nesuporuotų nukleotidų grandinė, galinti išlaikyti savo struktūrinį vientisumą pridedant deguonies molekulių. RNR grandinė, kurią sukūrė polimerazės agentas, kai kurie turi daugiau nei 2 milijonus nukleotidų, vadinama pasiuntinio RNR (mRNR). Teoriškai mRNR turi būti tiksli nepanaudotos vienos paliktos DNR grandinės kopija. Praktiškai jis nėra tikslus, taip pat gali atsirasti baltymų sintezės transkripcijos klaidų.
Todėl mRNR yra labai ilga tik keturių skirtingų nukleotidų grandinė. Jo seka vadinama nuorašu. Pavyzdys galėtų būti AAGCAUUGAC – keturios raidės, iš kurių gal 2 milijonai, iš pažiūros atsitiktine tvarka. Šiek tiek naudinga anglies gyvenimą palyginti kaip labai didelio masto 4 bitų biologinį kompiuterį. Ypač atkreiptinas dėmesys į tai, kad RNR timinas yra pakeistas panašiu nukleotidu, vadinamu uracilu (U).
Kaip rodo pavadinimas, pasiuntinio RNR ištrūksta iš savo uždarymo ląstelės branduolyje per poras palei branduolio membraną. Patekusi į ląstelės citoplazmą, jos likimas yra pristatyti baltymų sintezės transkripciją, nukopijuotą iš DNR, į struktūras, vadinamas ribosomomis. Ribosomos yra ląstelės baltymų gamyklos ir ten įvyksta antrasis baltymų sintezės etapas.
Užkoduota nukleotidų seka turi būti išversta. Ribosoma prisijungia prie mRNR ir, skaitydama jos sekas, pritraukia RNR fragmentus, vadinamus pernešimo RNR (tRNR), kurie bus suradę ir sujungę laisvą aminorūgštį, būdingą trumpai nukleotidų sekai. Jei yra sutapimas, tRNR ir jos krovinys jungiasi prie ribosomos. Kai ribosoma nuskaito kitą seką ir kitą, procese, dar vadinamame pailgėjimu, susidaro ilga aminorūgščių polipeptidinė grandinė.
Baltymai, kurie išskiria organinį audinį pagal formą ir funkciją, yra vadinamieji „statybiniai gyvybės blokai“. Jie, savo ruožtu, yra sudaryti kaip įvairių aminorūgščių grandinė – DNR kodo vertimas, kurį transkribuoja RNR, kad būtų galima atlikti svarbiausią ląstelės šeimininkės metabolinę užduotį. Tačiau iki baltymų sintezės liko paskutinis žingsnis, kuris žlugdo mokslinį supratimą. Vykstant procesui, vadinamam baltymų lankstymu, ilga aminorūgščių grandinė susilanksto, susisuka, susitraukia ir kitaip susitraukia į savo unikalią struktūrą. Nors superkompiuteriams pavyko sulankstyti baltymų formules į tinkamas trimates formas, daugumą baltymų galvosūkių intuityviai išsprendė žmonės, turintys didesnį kintamų erdvinių matmenų pojūtį.