Una delle funzioni più importanti delle cellule viventi è produrre le proteine ​​necessarie per la sopravvivenza di un organismo. Le proteine ​​danno forma e struttura a un organismo e, come enzimi, regolano l'attività biologica. Per produrre proteine, una cellula deve leggere e interpretare le informazioni genetiche memorizzate nel suo acido desossiribonucleico o DNA. I siti di sintesi proteica cellulare sono i ribosomi, che possono essere liberi o rilegati. L'importanza del ribosoma libero è che qui inizia la sintesi proteica.

DNA e RNA

Il DNA è una lunga catena molecolare composta da gruppi alternati di zucchero e fosfato. Una delle quattro possibili basi nucleotidiche contenenti azoto - A, C, T e G - si blocca su ogni zucchero. La sequenza delle basi lungo il filamento del DNA determina la sequenza di aminoacidi che formano le proteine. L'acido ribonucleico, o RNA, trasmette una copia complementare di una porzione di una molecola di DNA - un gene - ai ribosomi, che sono minuscoli granuli composti da RNA e proteine. L'RNA assomiglia al DNA eccetto che i suoi gruppi zuccherini contengono un atomo di ossigeno in più e sostituisce la base del nucleotide U per la base T del DNA. I ribosomi creano proteine ​​in base alle informazioni memorizzate nell'RNA messaggero, o mRNA.

Codifica complementare

Le regole per la trascrizione del DNA in RNA specificano una corrispondenza tra basi sul gene e basi sul mRNA. Ad esempio, una base A in un gene specifica una base U nel filamento dell'mRNA. Allo stesso modo, le basi T, C e G di un gene specificano le basi A, G e C, rispettivamente, nell'mRNA. L'informazione genetica contenuta nell'mRNA assume la forma di triplette di basi nucleotidiche chiamate codoni. Ad esempio, la tripletta di DNA TAA crea la tripletta UTNA dell'RNA. I filamenti di DNA e RNA contengono quindi informazioni complementari, ma uniche, codificate nella sequenza di basi nucleotidiche. Quasi tutte le terzine codificano per un amminoacido specifico, sebbene alcune terzine specificano la fine di un gene. Diversi tripletti possono codificare per lo stesso amminoacido.

Ribosomi

La cellula produce ribosomi direttamente dall'RNA ribosomiale, o rRNA, codificati da specifici geni del DNA. L'rRNA si combina con le proteine ​​per formare subunità grandi e piccole. Le due subunità si uniscono solo durante la sintesi proteica. In una cellula procariota - cioè una cellula senza un nucleo organizzato - le subunità ribosomali galleggiano liberamente all'interno del liquido cellulare, o citosol. Negli eucarioti, gli enzimi nel nucleo di una cellula formano subunità ribosomali. Il nucleo esporta quindi le subunità al citosol. Alcuni dei ribosomi possono legarsi temporaneamente ad un organello cellulare chiamato reticolo endoplasmatico, o ER, quando costruiscono proteine, mentre altri ribosomi rimangono liberi mentre sintetizzano le proteine.

Traduzione

Un ribosoma libero più piccolo subunità afferra un ramo di mRNA per iniziare la sintesi proteica. La subunità più grande si aggancia e inizia a tradurre ogni codice mRNA. Ciò comporta l'esposizione e il posizionamento di ciascun codone dell'mRNA in modo che gli enzimi possano identificare e collegare l'amminoacido corrispondente al codone corrente. Una molecola di trasferimento RNA, o tRNA, con un blocco anti-codone complementare nella subunità più grande, il suo aminoacido designato al seguito. Gli enzimi trasferiscono quindi l'amminoacido alla catena proteica in crescita, espellono il tRNA esaurito per il riutilizzo e espongono il successivo codone dell'mRNA. Al termine, il ribosoma rilascia la nuova proteina e le due subunità si dissociano.