Een van de belangrijkste functies van levende cellen is het produceren van de eiwitten die nodig zijn voor de overleving van een organisme. Eiwitten geven vorm en structuur aan een organisme en reguleren, als enzymen, de biologische activiteit. Om eiwitten te produceren, moet een cel de genetische informatie die is opgeslagen in zijn deoxyribonucleïnezuur of DNA, lezen en interpreteren. De sites van cellulaire eiwitsynthese zijn de ribosomen, die vrij of gebonden kunnen zijn. Het belang van het vrije ribosoom is dat de eiwitsynthese daar begint.

DNA en RNA

DNA is een lange moleculaire keten die bestaat uit afwisselende suiker- en fosfaatgroepen. Een van de vier mogelijke stikstofbevattende nucleotide basen - A, C, T en G - hangt elke suiker af. De sequentie van de basen langs de DNA-streng bepaalt de sequentie van aminozuren die eiwitten vormen. Ribonucleïnezuur, of RNA, geeft een complementaire kopie van een deel van een DNA-molecuul - een gen - door aan ribosomen, kleine kliertjes die zijn samengesteld uit RNA en eiwit. RNA lijkt op DNA, behalve dat de suikergroepen ervan een extra zuurstofatoom bevatten en het de U-nucleotide-basis vervangt voor DNA's T-base. De ribosomen creëren eiwitten volgens de informatie die is opgeslagen in het boodschapper-RNA of mRNA.

Complementaire codering

De regels voor het transcriberen van DNA naar RNA specificeren een overeenkomst tussen basen op het gen en basen op de mRNA. Een A-base in een gen specificeert bijvoorbeeld een U-base in de mRNA-streng. Evenzo specificeren de T-, C- en G-basen van een gen respectievelijk A-, G- en C-basen in mRNA. De genetische informatie in mRNA neemt de vorm aan van triplets van nucleotide basen die codons worden genoemd. Het DNA-triplet TAA creëert bijvoorbeeld het RNA-triplet UTT. De DNA- en RNA-strengen bevatten daarom complementaire, maar unieke informatie gecodeerd in de sequentie van nucleotidebasen. Bijna elk triplet codeert voor een specifiek aminozuur, hoewel een paar tripletten het einde van een gen specificeren. Verschillende verschillende triplets kunnen voor hetzelfde aminozuur coderen.

Ribosomes en

De cel vervaardigt ribosomen direct van ribosomaal RNA of rRNA, gecodeerd door specifieke DNA-genen. Het rRNA combineert met eiwitten tot grote en kleine subeenheden. De twee subeenheden komen alleen samen tijdens de eiwitsynthese. In een prokaryote cel - dat wil zeggen een cel zonder een georganiseerde kern - zweven de ribosoom-subeenheden vrij in de celvloeistof of cytosol. In eukaryoten bouwen enzymen in de celkern ribosoom-subeenheden. De kern exporteert vervolgens de subeenheden naar het cytosol. Sommige van de ribosomen kunnen tijdelijk binden aan een celorganel, het endoplasmatisch reticulum of ER genoemd, bij het bouwen van eiwitten, terwijl andere ribosomen vrij blijven als ze eiwitten synthetiseren.

Vertaling

Een kleinere vrije ribosoom subeenheid grijpt een mRNA-streng vast om eiwitsynthese te beginnen. De grotere subeenheid haakt dan aan en begint met het vertalen van elk mRNA-codon. Dit omvat het blootstellen en positioneren van elk mRNA-codon zodat enzymen het aminozuur dat overeenkomt met het huidige codon kunnen identificeren en hechten. Een molecuul overdrachts-RNA of tRNA, met een complementair anti-codon, vergrendelt zich in de grotere subeenheid, het aangewezen aminozuur op sleeptouw. Enzymen dragen vervolgens het aminozuur over aan de groeiende eiwitketen, verdrijven het gebruikte tRNA voor hergebruik en stellen het volgende mRNA-codon bloot. Wanneer dit is voltooid, laat het ribosoom het nieuwe eiwit los en scheiden de twee subeenheden zich af.