En af de vigtigste funktioner i levende celler er at producere de proteiner, der er nødvendige for en organisms overlevelse. Proteiner giver en organisme form og struktur og regulerer som enzymer biologisk aktivitet. For at fremstille proteiner skal en celle læse og fortolke den genetiske information, der er lagret i dens deoxyribonukleinsyre eller DNA. Stederne for cellulær proteinsyntese er ribosomerne, som kan være frie eller bundet. Vigtigheden af det frie ribosom er, at proteinsyntese begynder der.
DNA og RNA
DNA er en lang molekylær kæde sammensat af alternerende sukker- og fosfatgrupper. En af fire mulige nitrogenholdige nukleotidbaser - A, C, T og G - hænger af hvert sukker. Basesekvensen langs DNA-strengen bestemmer sekvensen af aminosyrer, der danner proteiner. Ribonukleinsyre eller RNA transmitterer en komplementær kopi af en del af et DNA-molekyle - et gen - til ribosomer, som er små granulater sammensat af RNA og protein. RNA ligner DNA bortset fra at dets sukkergrupper indeholder et ekstra iltatom, og det erstatter U-nukleotidbasen med DNA's T-base. Ribosomerne skaber proteiner i henhold til de oplysninger, der er gemt i messenger-RNA eller mRNA.
Supplerende kodning
Reglerne for transskription af DNA til RNA specificerer en korrespondance mellem baser på genet og baser på mRNA. For eksempel angiver en A-base i et gen en U-base i mRNA-strengen. Tilsvarende specificerer et gens T-, C- og G-baser henholdsvis A-, G- og C-baser i mRNA. Den genetiske information indeholdt i mRNA har form af tripletter af nukleotidbaser kaldet kodoner. For eksempel opretter DNA-tripletten TAA RNA-tripletten UTT. DNA- og RNA-strengene indeholder derfor komplementær, men alligevel unik information kodet i sekvensen af nukleotidbaser. Næsten hver triplet koder for en specifik aminosyre, selvom et par tripletter angiver slutningen på et gen. Flere forskellige tripletter kan kode for den samme aminosyre.
Ribosomer
Cellen fremstiller ribosomer direkte fra ribosomalt RNA eller rRNA kodet af specifikke DNA-gener. RRNA kombineres med proteiner til dannelse af store og små underenheder. De to underenheder slutter sig kun sammen under proteinsyntese. I en prokaryot celle - det vil sige en celle uden en organiseret kerne - flyder ribosomunderenhederne frit inde i cellevæsken eller cytosol. I eukaryoter bygger enzymer i en cellekerne ribosomunderenheder. Kernen eksporterer derefter underenhederne til cytosolen. Nogle af ribosomerne kan midlertidigt binde til en celleorganel kaldet endoplasmatisk reticulum eller ER, når man bygger proteiner, mens andre ribosomer forbliver frie, når de syntetiserer proteiner.
Oversættelse
Et frit ribosoms mindre underenhed griber fat i en mRNA-streng for at begynde proteinsyntese. Den større underenhed tilsluttes derefter og begynder at oversætte hvert mRNA-kodon. Dette indebærer eksponering og positionering af hvert mRNA-codon, så enzymer kan identificere og vedhæfte den aminosyre, der svarer til den aktuelle codon. Et molekyle af overførsels-RNA, eller tRNA, med et komplementært anti-codon låser sig fast i den større underenhed, dens udpegede aminosyre på slæb. Enzymer overfører derefter aminosyren til den voksende proteinkæde, udviser det brugte tRNA til genbrug og udsætter det næste mRNA-codon. Når du er færdig frigiver ribosomet det nye protein, og de to underenheder adskiller sig.