Jedna od najvažnijih funkcija živih stanica je proizvodnja proteina neophodnih za opstanak organizma. Proteini daju oblik i strukturu organizmu i kao enzimi reguliraju biološku aktivnost. Da bi proizvela proteine, stanica treba čitati i interpretirati genetske informacije pohranjene u njezinoj deoksiribonukleinskoj kiselini ili DNA. Mjesta sinteze staničnih proteina su ribosomi, koji mogu biti slobodni ili vezani. Važnost slobodnog ribosoma je u tome što tamo započinje sinteza proteina.
DNA i RNA
DNA je dugački molekularni lanac koji se sastoji od naizmjeničnih skupina šećera i fosfata. Jedna od četiri moguće nukleotidne baze koje sadrže dušik - A, C, T i G - visi sa svakog šećera. Slijed baza duž lanca DNA određuje slijed aminokiselina koje tvore proteine. Ribonukleinska kiselina, ili RNA, prenosi komplementarnu kopiju dijela molekule DNA - gena - na ribosome, koji su malene granule sastavljene od RNA i proteina. RNA sliči DNA, osim što njezine šećerne skupine sadrže dodatni atom kisika i ona zamjenjuje U nukleotidnu bazu za T bazu DNA. Ribomi stvaraju proteine prema informacijama pohranjenim u glasničkoj RNA ili mRNA.
Dopunsko kodiranje
Pravila za transkribiranje DNA u RNA određuju korespondenciju između baza na genu i baza na mRNA. Na primjer, baza A u genu određuje U bazu u lancu mRNA. Slično tome, baze T, C i G gena specificiraju A, G, odnosno C baze u mRNA. Genetske informacije sadržane u mRNA poprimaju oblik tripleta nukleotidnih baza zvanih kodoni. Na primjer, DNA triplet TAA stvara RNA triplet UTT. Lanci DNA i RNA stoga sadrže komplementarne, ali jedinstvene informacije kodirane u slijedu nukleotidnih baza. Gotovo svaki triplet kodira određenu aminokiselinu, iako nekoliko tripleta navodi kraj gena. Nekoliko različitih trojki može kodirati istu aminokiselinu.
Ribosomi
Stanica proizvodi ribosome izravno iz ribosomske RNA ili rRNA, kodirane specifičnim DNK genima. RRNA se kombinira s proteinima stvarajući velike i male podjedinice. Dvije se podjedinice spajaju samo tijekom sinteze proteina. U prokariotskoj stanici - tj. Stanici bez organizirane jezgre - podjedinice ribosoma slobodno plutaju unutar stanične tekućine ili citosola. U eukariotima enzimi u jezgri stanice grade podjedinice ribosoma. Jezgra potom izvozi podjedinice u citosol. Neki od ribosoma mogu se privremeno vezati za staničnu organelu koja se naziva endoplazmatski retikulum ili ER, kada grade proteine, dok drugi ribosomi ostaju slobodni dok sintetiziraju proteine.
Prijevod
Manja podjedinica slobodnog ribosoma zahvaća mRNA lanac kako bi započela sintezu proteina. Tada se veća podjedinica zakači i započinje s prevođenjem svakog mRNA kodona. To podrazumijeva izlaganje i pozicioniranje svakog mRNA kodona tako da enzimi mogu identificirati i povezati aminokiselinu koja odgovara trenutnom kodonu. Molekula prijenosne RNA ili tRNA, s komplementarnim anti-kodonom zaključava se u veću podjedinicu, koja je njena aminokiselina u vuči. Enzimi zatim prenose aminokiselinu u rastući proteinski lanac, istjeruju istrošenu tRNA za ponovnu upotrebu i izlažu sljedeći kodon mRNA. Po završetku ribosom oslobađa novi protein i dvije podjedinice se razdvajaju.