En av de viktigaste funktionerna hos levande celler är att producera proteinerna som är nödvändiga för organismens överlevnad. Proteiner ger form och struktur till en organism och, som enzymer, reglerar biologisk aktivitet. För att tillverka proteiner behöver en cell läsa och tolka den genetiska informationen som lagras i dess deoxiribonukleinsyra eller DNA. Ställen för cellproteinsyntes är ribosomerna, vilka kan vara fria eller bundna. Betydelsen av det fria ribosomet är att proteinsyntesen börjar där.
DNA och RNA
DNA är en långmolekylär kedja som består av växelsocker och fosfatgrupper. En av fyra möjliga kvävehaltiga nukleotidbaser - A, C, T och G - hänger av varje socker. Sekvensen av baserna längs DNA-strängen bestämmer sekvensen av aminosyror som bildar proteiner. Ribonukleinsyra, eller RNA, sänder en komplementär kopia av en del av en DNA-molekyl - en gen - till ribosomer, vilka är små granuler sammansatta av RNA och protein. RNA liknar DNA förutom att dess sockergrupper innehåller en extra syreatom och den ersätter U-nukleotidbasen för DNA: s T-bas. Ribosomerna skapar proteiner i enlighet med informationen som lagras i messenger RNA eller mRNA.
Komplementär kodning
Reglerna för transkribering av DNA till RNA specificerar en korrespondens mellan baserna på genen och baserna på mRNA. Till exempel specificerar en A-bas i en gen en U-bas i mRNA-strängen. På samma sätt specificerar en gens T, C och G baser A, G och C baser i mRNA. Den genetiska informationen som ingår i mRNA har formen av tripletter av nukleotidbaser som kallas kodoner. Exempelvis skapar DNA-tripleten TAA RTT-tripleten UTT. DNA- och RNA-strängarna innehåller därför komplementära, men ändå unika, information kodade i sekvensen av nukleotidbaser. Nästan alla tripletkoder för en specifik aminosyra, även om några tripletter anger slutet på en gen. Flera olika tripletter kan koda för samma aminosyra.
Ribosomer
Cellen tillverkar ribosomer direkt från ribosomal RNA, eller rRNA, kodad av specifika DNA-gener. RRNA kombinerar med proteiner för att bilda stora och små underenheter. De två subenheterna går bara samman under proteinsyntesen. I en prokaryot cell - det vill säga en cell utan en organiserad kärna - flyter ribosomunderenheterna fritt inom cellvätskan eller cytosolen. I eukaryoter bygger enzymer i cellens kärna ribosomunderenheter. Kärnan exporterar sedan subenheterna till cytosolen. Några av ribosomen kan temporärt binda till en cellorganell som kallas endoplasmatisk retikulum, eller ER, när man bygger proteiner, medan andra ribosomer förblir fria, eftersom de syntetiserar proteiner.
Översättning
En fri ribosom är mindre subunit tar tag i en mRNA-sträng för att påbörja proteinsyntesen. Den större underenheten krokar sedan på och börjar översätta varje mRNA-kodon. Detta medför exponering och positionering av varje mRNA-kodon så att enzymer kan identifiera och fästa aminosyran motsvarande det aktuella kodonet. En molekyl av överförings-RNA, eller tRNA, med ett komplementärt anti-kodon låses in i den större subenheten, dess utsedda aminosyra i släp. Enzymer överför sedan aminosyran till den växande proteinkedjan, exponera det använda tRNA för återanvändning och exponera nästa mRNA-kodon. När det är klart, frigör ribosomen det nya proteinet och de två subenheterna dissocierar.
