Az élő sejtek egyik legfontosabb funkciója a szervezet túléléséhez szükséges fehérjék előállítása. A fehérjék alakot és szerkezetet adnak egy szervezetnek, és enzimként szabályozzák a biológiai aktivitást. A fehérjék előállításához a sejteknek el kell olvasniuk és értelmezniük kell a dezoxiribonukleinsavban vagy a DNS-ben tárolt genetikai információkat. A sejtfehérje szintézis helyei a riboszómák, amelyek szabadok vagy megköthetők. A szabad riboszóma jelentősége az, hogy a fehérjeszintézis ott kezdődik.
DNS és RNS
A DNS egy hosszú molekuláris lánc, amely váltakozó cukor- és foszfátcsoportokból áll. A négy lehetséges nitrogéntartalmú nukleotidbázis - A, C, T és G - egyik lóg le minden cukorról. A bázisok szekvenciája a DNS-szál mentén meghatározza a fehérjéket alkotó aminosavak szekvenciáját. A ribonukleinsav vagy az RNS egy DNS-molekula egy részének - egy génnek - komplementer másolatát továbbítja a riboszómákba, amelyek apró, RNS-ből és fehérjéből álló szemcsék. Az RNS hasonlít a DNS-re, kivéve, hogy cukorcsoportjai extra oxigénatomot tartalmaznak, és az U nukleotid bázist helyettesíti a DNS T bázisával. A riboszómák a messenger RNS-ben vagy az mRNS-ben tárolt információk alapján hoznak létre fehérjéket.
Kiegészítő kódolás
A DNS RNS-re való átírásának szabályai meghatározzák a génbázisok és az mRNS-bázisok közötti megfelelést. Például egy génben lévő A-bázis U-bázist határoz meg az mRNS-szálban. Hasonlóképpen, egy gén T-, C- és G-bázisa meghatározza az A, G és C bázisokat az mRNS-ben. Az mRNS-ben található genetikai információ a nukleotidbázisok triplettjeinek nevezik a kodonokat. Például a TAA DNS triplett létrehozza az UTT RNS tripletet. A DNS- és RNS-szálak tehát komplementer, ugyanakkor egyedi információt tartalmaznak, amelyet a nukleotidbázisok szekvenciája kódol. Szinte minden hármas egy adott aminosavat kódol, bár néhány hármas meghatározza a gén végét. Több különböző hármas kódolhatja ugyanazt az aminosavat.
Riboszómák
A sejt közvetlenül a riboszómás RNS-ből vagy rRNS-ből állít elő specifikus DNS-gének által kódolt riboszómákat. Az rRNS fehérjékkel kombinálva nagy és kis alegységeket képez. A két alegység csak a fehérjeszintézis során csatlakozik. Egy prokarióta sejtben - vagyis egy szervezett mag nélküli sejtben - a riboszóma alegységek szabadon lebegnek a sejtfolyadékban vagy a citoszolban. Az eukariótákban a sejtmagban lévő enzimek riboszóma alegységeket építenek. Ezután a mag exportálja az alegységeket a citoszolba. A riboszómák egy része átmenetileg kötődhet az endoplazmatikus retikulumnak (ER) nevezett sejtorganellumhoz, amikor fehérjéket épít, míg más riboszómák szabadon maradnak, miközben szintetizálják a fehérjéket.
Fordítás
Egy szabad riboszóma kisebb alegysége megragadja az mRNS-szálat a fehérjeszintézis megkezdéséhez. Ezután a nagyobb alegység felakasztja és megkezdi az egyes mRNS-kodonok fordítását. Ez magában foglalja az egyes mRNS-kodonok exponálását és pozícionálását, hogy az enzimek azonosítani és rögzíteni tudják az aktuális kodonnak megfelelő aminosavat. A transzfer RNS, vagy tRNS molekula, komplementer anti-kodonnal záródik a nagyobb alegységbe, amelynek aminosavát a kócban jelölik. Ezután az enzimek az aminosavat a növekvő fehérje láncba viszik, az elhasznált tRNS-t újrafelhasználás céljából kiűzik, és a következő mRNS kodont teszik ki. Ha elkészült, a riboszóma felszabadítja az új fehérjét, és a két alegység disszociál.