Jednou z nejdůležitějších funkcí živých buněk je produkce bílkovin nezbytných pro přežití organismu. Proteiny dodávají organismu tvar a strukturu a jako enzymy regulují biologickou aktivitu. K výrobě proteinů potřebuje buňka číst a interpretovat genetické informace uložené ve své deoxyribonukleové kyselině nebo DNA. Místy buněčné syntézy bílkovin jsou ribozomy, které mohou být volné nebo vázané. Význam volného ribozomu spočívá v tom, že začíná syntéza bílkovin.
DNA a RNA
DNA je dlouhý molekulární řetězec složený ze střídajících se skupin cukru a fosfátů. Jedna ze čtyř možných nukleotidových bází obsahujících dusík - A, C, T a G - visí na každém cukru. Sekvence bází podél řetězce DNA určuje sekvenci aminokyselin, které tvoří proteiny. Ribonukleová kyselina neboli RNA přenáší komplementární kopii části molekuly DNA - genu - na ribozomy, což jsou drobné granule složené z RNA a bílkovin. RNA se podobá DNA, až na to, že její cukerné skupiny obsahují atom kyslíku navíc a nahrazuje nukleotidovou bázi U bází T DNA. Ribozomy vytvářejí proteiny podle informací uložených v messengerové RNA nebo mRNA.
Doplňkové kódování
Pravidla pro přepis DNA na RNA specifikují korespondenci mezi bázemi na genu a bázemi na mRNA. Například A báze v genu specifikuje U bázi v řetězci mRNA. Podobně báze T, C a G genu specifikují báze A, G a C v mRNA. Genetická informace obsažená v mRNA má formu tripletů nukleotidových bází nazývaných kodony. Například triplet DNA TAA vytváří RNA triplet UTT. Řetězce DNA a RNA proto obsahují doplňkové, přesto jedinečné informace kódované v sekvenci nukleotidových bází. Téměř každý triplet kóduje konkrétní aminokyselinu, i když několik tripletů specifikuje konec genu. Několik různých tripletů může kódovat stejnou aminokyselinu.
Ribozomy
Buňka vyrábí ribozomy přímo z ribozomální RNA nebo rRNA kódované specifickými geny DNA. RRNA se kombinuje s proteiny a tvoří velkou a malou podjednotku. Tyto dvě podjednotky se spojí pouze během syntézy bílkovin. V prokaryotické buňce - tj. V buňce bez organizovaného jádra - podjednotky ribozomu volně plují v buněčné kapalině nebo cytosolu. U eukaryot vytvářejí enzymy v jádře buňky ribozomální podjednotky. Jádro poté exportuje podjednotky do cytosolu. Některé z ribozomů se mohou při vytváření proteinů dočasně vázat na buněčnou organelu zvanou endoplazmatické retikulum neboli ER, zatímco jiné ribozomy zůstávají volné, protože syntetizují proteiny.
Překlad
Menší podjednotka volného ribozomu uchopí řetězec mRNA a zahájí syntézu bílkovin. Větší podjednotka se potom připojí a začne překládat každý kodon mRNA. To znamená vystavení a umístění každého mRNA kodonu, aby enzymy mohly identifikovat a připojit aminokyselinu odpovídající aktuálnímu kodonu. Molekula transferové RNA nebo tRNA s komplementárním antikodonem se uzamkne do větší podjednotky, což je označená aminokyselina v závěsu. Enzymy poté přenesou aminokyselinu do rostoucího proteinového řetězce, vyloučí použitou tRNA pro opětovné použití a vystaví další kodon mRNA. Po dokončení ribozom uvolňuje nový protein a obě podjednotky se disociují.