Inhoud
Een van de belangrijkste functies van levende cellen is het produceren van de eiwitten die nodig zijn voor het overleven van een organisme. Eiwitten geven vorm en structuur aan een organisme en reguleren, als enzymen, biologische activiteit. Om eiwitten te produceren, moet een cel de genetische informatie lezen en interpreteren die is opgeslagen in zijn deoxyribonucleïnezuur of DNA. De plaatsen 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 stikstofhoudende nucleotidebasen - A, C, T en G - hangt af van elke suiker. De volgorde van de basen langs de DNA-streng bepaalt de volgorde van aminozuren die eiwitten vormen. Ribonucleïnezuur of RNA verzendt een complementaire kopie van een deel van een DNA-molecuul - een gen - naar ribosomen, kleine korrels samengesteld uit RNA en eiwitten. RNA lijkt op DNA behalve dat zijn suikergroepen een extra zuurstofatoom bevatten en het vervangt de U-nucleotidebase voor de T-basis van DNA. De ribosomen creëren eiwitten volgens de informatie die is opgeslagen in het messenger RNA of mRNA.
Aanvullende codering
De regels voor het transcriberen van DNA naar RNA specificeren een overeenkomst tussen basen op het gen en basen op het 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 tripletten van nucleotidebasen 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 volgorde van nucleotidebasen. Bijna elk triplet codeert voor een specifiek aminozuur, hoewel een paar tripletten het einde van een gen specificeren. Verschillende triplets kunnen coderen voor hetzelfde aminozuur.
ribosomen
De cel produceert ribosomen rechtstreeks van ribosomaal RNA of rRNA, gecodeerd door specifieke DNA-genen. Het rRNA combineert met eiwitten om grote en kleine subeenheden te vormen. De twee subeenheden komen alleen samen tijdens de eiwitsynthese. In een prokaryotische cel - dat wil zeggen een cel zonder een georganiseerde kern - zweven de ribosoomsubeenheden vrij in de celvloeistof of cytosol. In eukaryoten bouwen enzymen in de kern van een cel ribosoom-subeenheden op. De kern exporteert vervolgens de subeenheden naar de cytosol. Sommige van de ribosomen kunnen tijdelijk binden aan een celorganel dat het endoplasmatisch reticulum of ER wordt genoemd bij het bouwen van eiwitten, terwijl andere ribosomen vrij blijven wanneer ze eiwitten synthetiseren.
Vertaling
De kleinere subeenheid van een vrije ribosoom grijpt een mRNA-streng vast om de eiwitsynthese te starten. De grotere subeenheid haakt dan vast en begint elk mRNA-codon te vertalen. Dit houdt in het blootstellen en positioneren van elk mRNA-codon zodat enzymen het aminozuur kunnen identificeren en binden dat overeenkomt met het huidige codon. Een molecuul transfer RNA, of tRNA, met een complementair anti-codon vergrendelt zich in de grotere subeenheid, het aangewezen aminozuur op sleeptouw. Enzymen brengen vervolgens het aminozuur over naar de groeiende eiwitketen, verdrijven het gebruikte tRNA voor hergebruik en leggen het volgende mRNA-codon bloot. Als het klaar is, geeft het ribosoom het nieuwe eiwit af en dissociëren de twee subeenheden.