Komórki ludzkie to fabryki chemiczne zdolne do wykonywania zadań, które rzuciłyby wyzwanie najlepszym kompleksom przemysłowym na ziemi. Jeszcze bardziej cudowna jest ich zdolność do robienia tego w przestrzeni na tyle małej, że tylko do obserwacji wymagałoby to rozległego powiększenia mikroskopowego. Te miniaturowe cuda produkcyjne potrafią się reprodukować z niewielką energią i sterować procesem budowy ludzkiego ciała z precyzją komputera. Szereg procesów chemicznych utrzymuje kontrolę nad tymi funkcjami.
Proces syntezy białek
Proces produkcji białka wymaga wielu etapów. Każdy z tych kroków wymaga sygnałów z zewnątrz iz wnętrza komórki. Pierwszym krokiem jest, aby chemikalia poza komórką wywołały zapotrzebowanie na określone białko. Specjalistyczne struktury przeznaczone do transdukcji wiadomości chemicznej odbierają i przenoszą te sygnały do komórki. Stamtąd chemikalia sygnalizacyjne wędrują do jądra, gdzie gen zawierający instrukcje tworzenia komórki jest odczytywany i transkrybowany na matrycę molekularną. Wreszcie struktury zwane rybosomami tłumaczą szablon na rzeczywiste białko. Każdy z tych kroków obejmuje szereg mechanizmów kontrolnych służących do inicjowania i utrzymywania procesu.
Transdukcja
Kiedy organizm ludzki potrzebuje więcej określonego białka, wyspecjalizowane narządy zwane gruczołami wydzielają sygnały chemiczne zwane hormonami – które same w sobie są białkami – w odpowiedzi na jakiś bodziec. Po uwolnieniu do krwiobiegu hormony te wchodzą w kontakt z komórkami. Wyspecjalizowane struktury zwane receptorami przyczepiają się do tych hormonalnych substancji chemicznych i inicjują postęp przemian molekularnych, zwanych transdukcją sygnału. Wiadomość chemiczna przechodzi przez zewnętrzną ścianę komórki i do wewnętrznej błony, gdzie receptor wyzwala lawina aktywności chemicznej, która z kolei tworzy komunikaty wysyłane do jądra komórkowego w celu wytworzenia potrzebnego białko.
Transkrypcja
W jądrze komórkowym wiadomości z receptorów powodują, że enzym zwany polimerazą RNA rozluźnia nić DNA i dzieli ją wzdłuż genu, w którym znajduje się kod potrzebnego białka. Od tego momentu enzym odczytuje DNA i tworzy komplementarne chemiczne lustro potrzebnej części w procesie zwanym transkrypcją. Produktem tego procesu jest nić informacyjnego RNA (mRNA), która zawiera instrukcje do wytworzenia potrzebnego białka.
Tłumaczenie
Gdy mRNA opuszcza jądro, przechwytuje je struktura komórkowa zwana rybosomem. Rybosom przyłącza się do części mRNA zwanej kodonem start, która jest specyficzną trójką substancji chemicznych kontrolujących miejsce rozpoczęcia procesu produkcji białka. Kompleksy złożone z aminokwasów połączonych z transkrypcyjnym RNA (tRNA) wiążą się ze swoimi dopełnieniami w mRNA. Rybosom przemieszcza się wzdłuż nici mRNA, zbierając aminokwasy z komplementów tRNA, tworząc z nich prosty łańcuch białkowy. Kiedy rybosom dotrze do kodonu stop, czynnik uwalniania nakazuje mu uwolnienie kompletnego białka.