Nukleiinhapete ja valkude süntees on seotud mitmete etappide kaudu, mis toimuvad bioloogilistes rakkudes. Elusorganismi geneetiline informatsioon, mis on kodeeritud selle desoksüribonukleiinhappes (DNA), väljendub valkude sünteesi kaudu. Nukleiinhappe ja valgusünteesi vastastikmõju saab jagada kaheks protsessiks: transkriptsioon, mille käigus DNA-s sisalduv informatsioon transkribeeritakse ribonukleiinhappe (RNA) matriitsile, ja translatsioon, mille käigus RNA matriitsi kasutatakse valgu moodustamiseks.
DNA molekul koosneb kahest pikast subühikute ahelast, mida nimetatakse nukleotiidideks ja mis on üksteisega seotud, moodustades iseloomuliku kaksikheeliksi kuju. Iga nukleotiid sisaldab molekulaarset komponenti, mida tuntakse nukleoalusena ja mida on nelja tüüpi: adeniin (A), guaniin (G), tsütosiin (C) ja tümiin (T). RNA-s asendatakse tümiin uratsiiliga (U). Organismi geneetiline informatsioon on talletatud nende nelja aluse korduvates mustrites. Iga nukleobaas moodustab aluspaari, mille vastasahelas on komplementaarne nukleoalus – adeniin seondub tümiini või uratsiiliga ja guaniin tsütosiiniga.
Transkriptsiooni ajal, mis on esimene samm nukleiinhapete ja valgusünteesi ühendamisel, jagavad ensüümid DNA selle kaheks koostisosaks. Seejärel pannakse eksponeeritud DNA matriitsist kokku messenger-RNA (mRNA) molekul. MRNA moodustub ensüümide poolt, mis seovad komplementaarsed nukleoalused DNA-s olevate alustega, luues teabe koopia nukleotiidide ahelas. Seejärel vabaneb see ahel DNA-st, moodustades üheahelalise mRNA molekuli.
Transkriptsioon toimub raku tuumas, kuid järgmine etapp, translatsioon, toimub tsütoplasmas – täpsemalt organellide kohas, mida nimetatakse ribosoomideks. MRNA liigub ribosoomi ja dekodeeritakse kolmest nukleotiidist koosnevate koodonite komplektidena. Iga mRNA koodon vastab komplementaarsele antikoodonile, mida kannab ülekande-RNA (tRNA) molekul. Näiteks vastab GAU alustega mRNA koodon tRNA antikoodonile CUA.
Iga tRNA molekul koosneb nukleotiidtripletist, mis on seotud konkreetse aminohappega. Kuna tRNA-d seostuvad mRNA ahelaga, seostuvad nendes kantavad aminohapped omavahel, moodustades polüpeptiidahela. Lõpuks translatsioon lõpetatakse ja polüpeptiidahel valmib, moodustades valgu.
Transkriptsioon ja translatsioon seovad nukleiinhappeid ja valkude sünteesi mitmel viisil. Informatsioon mRNA-s kontrollib aminohapete järjestust polüpeptiidahelas ja määrab seega moodustunud valgu. MRNA konstrueeritakse algsest DNA järjestusest. TRNA, teine nukleiinhape, mängib samuti olulist rolli polüpeptiidahela konstrueerimisel. Sel viisil on nukleiinhape ja valgusüntees bioloogilised mõisted, mis on omavahel keeruliselt seotud.