Valkude süntees on valkude loomise protsess rakus. Nende valemid ja nende valmistamise juhised on kodeeritud DNA-sse. Kasulik on viidata protsessile kahes osas. Valgusünteesi transkriptsioon kopeerib DNA koodi. Valgu sünteesi translatsioon sobitab koodi rakus olevate keemiliste ühenditega, mille kombinatsioonist saab valk.
Deoksüribonukleiinhape (DNA), üksiku organismi põhiplaan, on üles ehitatud kaksikheeliksina. Hea analoogia on pikk keerdunud tõmbluku riba. Seal on kaks kiudu, mis on valmistatud 5 süsinikusisaldusega suhkrutest ja fosfaatidest. Neid ühendavad omavahel seotud paaristatud nukleotiidid, nagu suletud tõmbluku vastandhambad. Adeniin (A) sobib tümiiniga (T), tsütosiin (C) paarib guaniiniga (G) ja vastupidi.
Valgu sünteesi transkriptsioon algab raku tuumas, kus DNA “lahti keeratakse” ensüümi helikaasiga, mille tulemuseks on kaks eraldatud ahelat. Kriitiline ensüüm nimega RNA polümeraas (RNAP) kinnitub seejärel ühe ahela külge, et alustada protsessi, mida nimetatakse pikenemiseks. See identifitseerib esimese nukleotiidi DNA matriitsi ahelas ja meelitab seda tehes vaba nukleotiidi, mis tuleb sellega siduda. Seejärel liigub RNAP DNA ahela järgmisele nukleotiidile ning jätkab järgmise ja järgmisega, kuni ribonukleiinhappe (RNA) ahel on kokku pandud.
RNA on paaritute nukleotiidide üks ahel, mis suudab säilitada oma struktuurilist terviklikkust hapnikumolekulide lisamisega. RNA ahelat, mille on konstrueerinud selle polümeraasi agens, millest mõned on rohkem kui 2 miljonit nukleotiidi, nimetatakse messenger RNA-ks (mRNA). Teoreetiliselt on mRNA ette nähtud olema kasutamata jäänud DNA üksiku ahela täpne duplikaat. Praktikas ei ole see täpne ja võib esineda ka valgusünteesi transkriptsioonivigu.
Seetõttu on mRNA väga pikk ahel, mis koosneb ainult neljast erinevast nukleotiidist. Selle järjestust nimetatakse ärakirjaks. Näiteks võib olla AAGCAUUGAC – neli tähte, neist võib-olla 2 miljonit, näiliselt juhuslikus järjekorras. Mõnevõrra kasulik on võrrelda süsiniku eluiga väga suure mastaabiga 4-bitist bioarvutit. Eriti tähelepanuväärne on see, et RNA-s asendatakse tümiin sarnase nukleotiidiga, mida nimetatakse uratsiiliks (U).
Nagu nimigi viitab, pääseb messenger RNA raku tuumas kinnipidamisest läbi tuumamembraani piki olevate pooride. Raku tsütoplasmasse sattudes on selle eesmärk viia DNA-st kopeeritud valgusünteesi transkriptsioon struktuuridesse, mida nimetatakse ribosoomideks. Ribosoomid on raku valgutehased ja seal toimub valgusünteesi teine etapp.
Nukleotiidide kodeeritud järjestus tuleb transleerida. Ribosoom seondub mRNA-ga ja tõmbab selle järjestuste lugemise käigus ligi RNA fragmente, mida nimetatakse ülekande-RNA-ks (tRNA), mis on leidnud oma lühikesele nukleotiidide järjestusele spetsiifilise vaba aminohappe ja sellega seotud. Kui on sobivus, seostuvad tRNA ja selle last ribosoomiga. Kui ribosoom hakkab lugema järgmist järjestust ja järgmist, protsessis, mida nimetatakse ka pikenemiseks, tekib pikk aminohapete polüpeptiidahel.
Valgud, mis eristavad orgaanilisi kudesid vormi ja funktsiooni poolest, on niinimetatud “elu ehituskivid”. Need omakorda on üles ehitatud erinevate aminohapete ahelana – DNA-koodi translatsioonina, mille transkribeerib RNA, et täita peremeesraku kõige olulisemat metaboolset ülesannet. Valgusünteesi lõpuleviimiseni on aga jäänud veel üks viimane samm, mis on teadusliku arusaama nurjunud. Protsessi, mida nimetatakse valgu voltimiseks, aminohapete pikk ahel paindub, kõverdub, sõlmes ja muul viisil tiheneb oma ainulaadseks struktuuriks. Kui superarvutitel on olnud mõningast edu valguvalemite õigesse kolmemõõtmelisse kujundisse voltimisel, on enamiku valgumõistatusi lahendanud intuitiivselt inimesed, kellel on kõrgendatud tunnetus muutuvatest ruumimõõtmetest.