Зміст
Одна з найважливіших функцій живих клітин - виробляти білки, необхідні для виживання організму. Білки надають організму форму і структуру і, як ферменти, регулюють біологічну активність. Для виготовлення білків клітині потрібно зчитувати та інтерпретувати генетичну інформацію, що зберігається в її дезоксирибонуклеїновій кислоті або ДНК. Місцем синтезу клітинного білка є рибосоми, які можуть бути вільними або пов'язаними. Важливість вільної рибосоми полягає в тому, що там починається синтез білка.
ДНК та РНК
ДНК - це довгий молекулярний ланцюг, що складається з чергуються цукрових і фосфатних груп. Один із чотирьох можливих азотовмісних нуклеотидних основ - A, C, T і G - звисає з кожного цукру. Послідовність основ уздовж ланцюга ДНК визначає послідовність амінокислот, які утворюють білки. Рибонуклеїнова кислота, або РНК, передає додаткову копію частини молекули ДНК - гена - рибосомам, які являють собою крихітні гранули, що складаються з РНК і білка. РНК нагадує ДНК, за винятком того, що її групи цукру містять додатковий атом кисню, і він замінює U-нуклеотидну основу на T-основу ДНК. Рибосоми створюють білки відповідно до інформації, що зберігається в месенджерній РНК, або мРНК.
Додаткове кодування
Правила транскрипції ДНК до РНК визначають відповідність між базами на гені та основами на мРНК. Наприклад, база А в гені вказує U-підставу в ланцюзі мРНК. Аналогічно, бази T, C і G гена вказують основи A, G і C відповідно в мРНК. Генетична інформація, що міститься в мРНК, має форму триплетів нуклеотидних основ, званих кодонами. Наприклад, ДНК-трійка TAA створює триплету РНК UTT. Таким чином, ланцюги ДНК і РНК містять доповнюючу, але унікальну інформацію, кодовану в послідовності нуклеотидних основ. Практично кожна трійка кодує конкретну амінокислоту, хоча кілька трійків вказують кінець гена. Кілька різних триплетів можуть кодувати одну і ту ж амінокислоту.
Рибосоми
Клітина виробляє рибосоми безпосередньо з рибосомної РНК, або рРНК, кодується специфічними генами ДНК. РРНК поєднується з білками, утворюючи великі та малі субодиниці. Дві субодиниці з'єднуються лише під час синтезу білка. У клітині прокаріотів - тобто клітини без організованого ядра - субодиниці рибосоми вільно плавають всередині клітинної рідини або цитозолу. У еукаріотів ферменти в ядрі клітини будують субодиниці рибосоми. Потім ядро експортує субодиниці до цитозолу. Деякі з рибосом можуть тимчасово зв’язуватися з клітинною органелою, яка називається ендоплазматичним ретикулумом, або ЕР, коли будують білки, а інші рибосоми залишаються вільними, коли вони синтезують білки.
Переклад
Менша субодиниця вільної рибосоми захоплює нитку мРНК для початку синтезу білка. Потім більша субодиниця підключається і починає переводити кожен кодон мРНК. Це тягне за собою викриття та розміщення кожного кодової мРНК, щоб ферменти могли ідентифікувати та приєднувати амінокислоту, відповідну поточному кодону. Молекула переносної РНК, або тРНК, з комплементарним антикодоном замикається у більшій субодиниці, її позначена амінокислота при купівлі. Потім ферменти переносять амінокислоту у зростаючий білковий ланцюг, виганяють витрачену тРНК для повторного використання та піддають наступний кодон мРНК. Закінчивши, рибосома вивільняє новий білок і дві субодиниці дисоціюють.