En av de viktigste funksjonene til levende celler er å produsere proteinene som er nødvendige for en organisms overlevelse. Proteiner gir form og struktur til en organisme og regulerer biologisk aktivitet som enzymer. For å produsere proteiner, trenger en celle å lese og tolke den genetiske informasjonen som er lagret i deoksyribonukleinsyre eller DNA. Stedene for cellulær proteinsyntese er ribosomene, som kan være frie eller bundet. Viktigheten av det frie ribosomet er at proteinsyntese begynner der.
DNA og RNA
DNA er en lang molekylkjede som består av vekslende sukker- og fosfatgrupper. En av fire mulige nitrogenholdige nukleotidbaser - A, C, T og G - henger av hvert sukker. Basesekvensen langs DNA-strengen bestemmer sekvensen av aminosyrer som danner proteiner. Ribonukleinsyre, eller RNA, overfører en komplementær kopi av en del av et DNA-molekyl - et gen - til ribosomer, som er små granuler sammensatt av RNA og protein. RNA ligner DNA bortsett fra at dets sukkergrupper inneholder et ekstra oksygenatom og det erstatter U-nukleotidbasen for DNAs T-base. Ribosomene lager proteiner i henhold til informasjonen som er lagret i messenger RNA, eller mRNA.
Utfyllende koding
Reglene for transkripsjon av DNA til RNA angir en samsvar mellom baser på genet og baser på mRNA. For eksempel spesifiserer en A-base i et gen en U-base i mRNA-strengen. Tilsvarende spesifiserer et genet T-, C- og G-baser henholdsvis A-, G- og C-baser i mRNA. Den genetiske informasjonen i mRNA har form av tripletter av nukleotidbaser kalt kodoner. For eksempel oppretter DNA-tripletten TAA RNA-tripletten UTT. DNA- og RNA-strengene inneholder derfor komplementær, men likevel unik informasjon kodet i sekvensen av nukleotidbaser. Nesten hver triplett koder for en spesifikk aminosyre, selv om noen få trillinger angir slutten på et gen. Flere forskjellige tripletter kan kode for den samme aminosyren.
Ribosomer
Cellen produserer ribosomer direkte fra ribosomalt RNA, eller rRNA, kodet av spesifikke DNA-gener. RRNA kombineres med proteiner for å danne store og små underenheter. De to underenhetene blir bare sammen under proteinsyntese. I en prokaryot celle - det vil si en celle uten en organisert kjerne - flyter ribosomunderenhetene fritt i cellevæsken, eller cytosol. I eukaryoter bygger enzymer i cellekjernen ribosomunderenheter. Kjernen eksporterer deretter underenhetene til cytosolen. Noen av ribosomene kan midlertidig binde seg til en celleorganell kalt endoplasmatisk retikulum, eller ER, når man bygger proteiner, mens andre ribosomer forblir frie når de syntetiserer proteiner.
Oversettelse
Et gratis ribosoms mindre underenhet griper tak i en mRNA-streng for å begynne proteinsyntese. Den større underenheten kobles deretter til og begynner å oversette hvert mRNA-kodon. Dette innebærer å eksponere og posisjonere hvert mRNA-kodon slik at enzymer kan identifisere og feste aminosyren som tilsvarer det nåværende kodonet. Et molekyl av overførings-RNA, eller tRNA, med et komplementært anti-kodon låser seg inn i den større underenheten, den angitte aminosyren på slep. Enzymer overfører deretter aminosyren til den voksende proteinkjeden, utviser brukt tRNA for gjenbruk og eksponerer neste mRNA-kodon. Når du er ferdig, frigjør ribosomet det nye proteinet, og de to underenhetene dissosierer.
