Една от най-важните функции на живите клетки е да произвеждат протеините, необходими за оцеляването на организма. Протеините придават форма и структура на организма и като ензими регулират биологичната активност. За да произвежда протеини, клетката трябва да прочете и интерпретира генетичната информация, съхранявана в нейната дезоксирибонуклеинова киселина или ДНК. Местата на клетъчен протеинов синтез са рибозомите, които могат да бъдат свободни или свързани. Важността на свободната рибозома е, че синтезът на протеини започва там.
ДНК и РНК
ДНК е дълга молекулярна верига, съставена от редуващи се захарна и фосфатна групи. Една от четирите възможни азотсъдържащи нуклеотидни основи - A, C, T и G - увисва на всяка захар. Последователността на основите по ДНК веригата определя последователността на аминокиселините, които образуват протеини. Рибонуклеиновата киселина, или РНК, предава допълнително копие на част от ДНК молекула - ген - към рибозомите, които са малки гранули, съставени от РНК и протеин. РНК прилича на ДНК, с изключение на това, че нейните захарни групи съдържат допълнителен кислороден атом и замества U нуклеотидната база за Т базата на ДНК. Рибозомите създават протеини според информацията, съхранявана в информационната РНК, или иРНК.
Допълнително кодиране
Правилата за транскрибиране на ДНК в РНК определят съответствие между основите на гена и основите на иРНК. Например, A база в гена определя U база в mRNA веригата. По същия начин, T, C и G основите на гена определят A, G и C основи, съответно, в mRNA. Генетичната информация, съдържаща се в иРНК, е под формата на триплети на нуклеотидни бази, наречени кодони. Например, ДНК триплет TAA създава RNA триплет UTT. Следователно ДНК и РНК веригите съдържат допълваща, но уникална информация, кодирана в последователността на нуклеотидните бази. Почти всеки триплет кодира конкретна аминокиселина, въпреки че няколко триплета определят края на ген. Няколко различни триплети могат да кодират една и съща аминокиселина.
Рибозоми
Клетката произвежда рибозоми директно от рибозомна РНК или рРНК, кодирана от специфични ДНК гени. RRNA се комбинира с протеини, за да образува големи и малки субединици. Двете субединици се съединяват само по време на синтеза на протеин. В прокариотна клетка - т.е. клетка без организирано ядро - рибозомните субединици плават свободно в клетъчната течност или цитозол. В еукариотите ензимите в клетъчното ядро изграждат рибозомни субединици. След това ядрото изнася субединиците в цитозола. Някои от рибозомите могат временно да се свържат с клетъчна органела, наречена ендоплазмен ретикулум, или ER, при изграждане на протеини, докато други рибозоми остават свободни, докато синтезират протеини.
Превод
По-малката субединица на свободната рибозома хваща mRNA верига, за да започне синтеза на протеин. След това по-голямата субединица се закача и започва да транслира всеки иРНК кодон. Това включва излагане и позициониране на всеки иРНК кодон, така че ензимите да могат да идентифицират и свържат аминокиселината, съответстваща на текущия кодон. Молекула на трансферна РНК, или тРНК, с допълнителен антикодон, се заключва в по-голямата субединица, определената от нея аминокиселина. След това ензимите прехвърлят аминокиселината към нарастващата протеинова верига, изхвърлят изразходваната тРНК за повторна употреба и излагат следващия иРНК кодон. Когато приключи, рибозомата освобождава новия протеин и двете субединици се дисоциират.