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生きている細胞の最も重要な機能の1つは、生物の生存に必要なタンパク質を生産することです。タンパク質は生物に形と構造を与え、酵素として生物活性を調節します。タンパク質を製造するには、細胞はそのデオキシリボ核酸またはDNAに保存されている遺伝情報を読み取って解釈する必要があります。細胞タンパク質合成の部位はリボソームであり、これは遊離または結合することができます。遊離リボソームの重要性は、タンパク質合成がそこから始まることです。
DNAおよびRNA
DNAは、糖基とリン酸基が交互に並んだ長い分子鎖です。 4つの可能な窒素含有ヌクレオチド塩基の1つ（A、C、T、およびG）は、各糖から垂れ下がっています。 DNA鎖に沿った塩基の配列により、タンパク質を形成するアミノ酸の配列が決まります。リボ核酸（RNA）は、DNA分子の一部（遺伝子）の相補的なコピーを、RNAとタンパク質で構成される小さな顆粒であるリボソームに伝達します。 RNAはDNAに似ていますが、糖基には余分な酸素原子が含まれており、DNAのT塩基をUヌクレオチド塩基に置き換えています。リボソームは、メッセンジャーRNAまたはmRNAに保存されている情報に従ってタンパク質を作成します。
相補コーディング
DNAをRNAに転写するためのルールは、遺伝子の塩基とmRNAの塩基間の対応を指定します。たとえば、遺伝子のA塩基は、mRNA鎖のU塩基を指定します。同様に、遺伝子のT、C、G塩基は、mRNAでそれぞれA、G、C塩基を指定します。 mRNAに含まれる遺伝情報は、コドンと呼ばれるヌクレオチド塩基のトリプレットの形をとります。たとえば、DNAトリプレットTAAはRNAトリプレットUTTを作成します。したがって、DNA鎖とRNA鎖には、ヌクレオチド塩基の配列にエンコードされた相補的でありながらユニークな情報が含まれています。ほとんどすべてのトリプレットは特定のアミノ酸をコードしますが、いくつかのトリプレットは遺伝子の終わりを指定します。いくつかの異なるトリプレットが同じアミノ酸をコードできます。
リボソーム
この細胞は、特定のDNA遺伝子によってエンコードされたリボソームRNAまたはrRNAから直接リボソームを製造します。 rRNAはタンパク質と結合して、大小のサブユニットを形成します。 2つのサブユニットは、タンパク質合成中にのみ結合します。原核細胞、つまり組織化された核のない細胞では、リボソームサブユニットは細胞液またはサイトゾル内で自由に浮遊します。真核生物では、細胞の核内の酵素がリボソームサブユニットを構築します。次に、核はサブユニットをサイトゾルにエクスポートします。一部のリボソームは、タンパク質を構築する際に小胞体またはERと呼ばれる細胞小器官に一時的に結合する場合がありますが、他のリボソームはタンパク質を合成する際に遊離のままです。
翻訳
遊離のリボソームの小さなサブユニットは、mRNA鎖をつかんでタンパク質合成を開始します。次に、より大きなサブユニットがフックし、各mRNAコドンの翻訳を開始します。これは、酵素が現在のコドンに対応するアミノ酸を識別および結合できるように、各mRNAコドンを露出および配置することを必要とします。相補的なアンチコドンを持つトランスファーRNAまたはtRNAの分子は、より大きなサブユニットに固定され、その指定されたアミノ酸はけん引されます。次に、酵素は成長中のタンパク質鎖にアミノ酸を転送し、使用済みのtRNAを再利用のために排出し、次のmRNAコドンを露出します。終了すると、リボソームは新しいタンパク質を放出し、2つのサブユニットが解離します。