Elusrakkude üks olulisemaid funktsioone on organismi ellujäämiseks vajalike valkude tootmine. Valgud annavad organismile kuju ja struktuuri ning reguleerivad ensüümidena bioloogilist aktiivsust. Valkude tootmiseks peab rakk lugema ja tõlgendama oma desoksüribonukleiinhappesse või DNA-sse salvestatud geneetilist teavet. Raku valgusünteesi kohtadeks on ribosoomid, mis võivad olla vabad või seotud. Vaba ribosoomi tähtsus on see, et seal algab valgusüntees.
DNA ja RNA
DNA on pikk molekulaarne ahel, mis koosneb vahelduvatest suhkru- ja fosfaatrühmadest. Iga suhkru küljes ripub üks neljast võimalikust lämmastikku sisaldavast nukleotiidalusest - A, C, T ja G. Aluste järjestus piki DNA ahelat määrab aminohapete järjestuse, mis moodustavad valke. Ribonukleiinhape ehk RNA edastab DNA molekuli osa - geeni - täiendava koopia ribosoomidesse, mis on väikesed RNA-st ja valgust koosnevad graanulid. RNA sarnaneb DNA-ga, välja arvatud see, et selle suhkrurühmad sisaldavad täiendavat hapniku aatomit ja see asendab U-nukleotiidaluse DNA T-alusega. Ribosoomid loovad valke vastavalt messenger RNA-sse või mRNA-sse salvestatud teabele.
Täiendav kodeerimine
DNA RNA-le transkribeerimise reeglid täpsustavad vastavust geenialuste ja mRNA-de vahel. Näiteks spetsifitseerib geeni A-alus mRNA ahelas U-aluse. Samamoodi määravad geeni T-, C- ja G-alused mRNA-s vastavalt A-, G- ja C-alused. MRNA-s sisalduv geneetiline teave toimub nukleotiidaluste kolmikute kujul, mida nimetatakse koodoniteks. Näiteks loob DNA triplett TAA RNA tripleti UTT. DNA ja RNA ahelad sisaldavad seetõttu komplementaarset, kuid ainulaadset teavet, mis on kodeeritud nukleotiidaluste järjestusse. Peaaegu iga kolmik kodeerib spetsiifilist aminohapet, kuigi mõned kolmikud määravad geeni lõpu. Sama aminohapet võivad kodeerida mitu erinevat kolmikut.
Ribosoomid
Rakk toodab ribosoome otse ribosomaalsest RNA-st või rRNA-st, mida kodeerivad spetsiifilised DNA geenid. RRNA kombineerub valkudega, moodustades suured ja väikesed allüksused. Need kaks alaühikut liituvad ainult valgusünteesi käigus. Prokarüootses rakus - st organiseeritud tuumata rakus - hõljuvad ribosoomi allüksused rakuvedelikus ehk tsütosoolis vabalt. Eukarüootides ehitavad raku tuuma ensüümid ribosoomide subühikuid. Seejärel ekspordib tuum alaühikud tsütosooli. Mõned ribosoomid võivad valkude ehitamisel ajutiselt seonduda raku organellidega, mida nimetatakse endoplasmaatiliseks retikulumiks ehk ER, samas kui teised ribosoomid jäävad valkude sünteesimisel vabaks.
Tõlge
Vaba ribosoomi väiksem subühik haarab valgusünteesi alustamiseks mRNA ahela. Seejärel haakub suurem alaüksus iga mRNA koodoni tõlkimisega. See tähendab iga mRNA koodoni eksponeerimist ja positsioneerimist nii, et ensüümid saaksid tuvastada ja kinnitada praegusele koodonile vastava aminohappe. Ülekandva RNA ehk tRNA molekul koos komplementaarse koodonivastase süsteemiga lukustub suuremasse subühikusse, mille tähiseks on määratud aminohape. Ensüümid viivad seejärel aminohappe kasvavasse valguahelasse, tõrjuvad kasutatud tRNA taaskasutamiseks välja ja paljastavad järgmise mRNA koodoni. Lõpuks vabastab ribosoom uue valgu ja kaks alaühikut dissotsieeruvad.