Una dintre cele mai importante funcții ale celulelor vii este de a produce proteinele necesare supraviețuirii unui organism. Proteinele dau formă și structură unui organism și, ca enzime, reglează activitatea biologică. Pentru fabricarea proteinelor, o celulă trebuie să citească și să interpreteze informațiile genetice stocate în acidul său dezoxiribonucleic sau ADN. Locurile sintezei proteinelor celulare sunt ribozomii, care pot fi liberi sau legați. Importanța ribozomului liber este că sinteza proteinelor începe acolo.
ADN și ARN
ADN-ul este un lanț molecular lung compus din grupe alternante de zahăr și fosfat. Una dintre cele patru baze nucleotidice care conțin azot - A, C, T și G - atârnă de pe fiecare zahăr. Secvența bazelor de-a lungul firului ADN determină secvența aminoacizilor care formează proteinele. Acidul ribonucleic sau ARN transmite o copie complementară a unei porțiuni a unei molecule de ADN - o genă - către ribozomi, care sunt granule mici compuse din ARN și proteine. ARN seamănă cu ADN, cu excepția faptului că grupele sale de zahăr conțin un atom de oxigen suplimentar și înlocuiește baza de nucleotide U cu baza T a ADN-ului. Ribozomii creează proteine în funcție de informațiile stocate în ARN-ul mesager sau ARNm.
Codificare complementară
Regulile pentru transcrierea ADN-ului către ARN specifică o corespondență între bazele de pe genă și bazele de pe ARNm. De exemplu, o bază A dintr-o genă specifică o bază U în catena de ARNm. În mod similar, bazele T, C și G ale unei gene specifică bazele A, G și, respectiv, C în ARNm. Informațiile genetice conținute în ARNm iau forma unor triplete de baze nucleotidice numite codoni. De exemplu, tripletul ADN TAA creează tripletul ARN UTT. Catenele ADN și ARN conțin, prin urmare, informații complementare, dar unice, codificate în secvența bazelor de nucleotide. Aproape fiecare triplet codifică un aminoacid specific, deși câteva triplete specifică sfârșitul unei gene. Mai multe triplete diferite pot codifica același aminoacid.
Ribozomi
Celula produce ribozomi direct din ARN ribozomal sau ARNr, codificat de gene ADN specifice. ARNr se combină cu proteine pentru a forma subunități mari și mici. Cele două subunități se unesc numai în timpul sintezei proteinelor. Într-o celulă procariotă - adică o celulă fără un nucleu organizat - subunitățile ribozomului plutesc liber în interiorul lichidului celular sau citosol. În eucariote, enzimele din nucleul celulei construiesc subunități ribozomice. Nucleul exportă apoi subunitățile către citosol. Unii dintre ribozomi se pot lega temporar de un organul celular numit reticul endoplasmatic sau ER, atunci când construiesc proteine, în timp ce alți ribozomi rămân liberi pe măsură ce sintetizează proteinele.
Traducere
Subunitatea mai mică a unui ribozom liber apucă o catenă de ARNm pentru a începe sinteza proteinelor. Subunitatea mai mare se agață apoi și începe să traducă fiecare codon mARN. Acest lucru implică expunerea și poziționarea fiecărui codon ARNm astfel încât enzimele să poată identifica și atașa aminoacidul corespunzător codonului curent. O moleculă de ARN de transfer sau ARNt, cu un anti-codon complementar se blochează în subunitatea mai mare, aminoacidul său desemnat în remorcare. Enzimele transferă apoi aminoacidul în lanțul proteic în creștere, expulzează ARNt cheltuit pentru reutilizare și expune următorul codon mARN. La terminare, ribozomul eliberează noua proteină și cele două subunități se disociază.