Sisu
Elavate rakkude üks olulisemaid funktsioone on organismi ellujäämiseks vajalike valkude tootmine. Valgud annavad organismile kuju ja struktuuri ning ensüümidena reguleerivad bioloogilist aktiivsust. Valkude tootmiseks peab rakk lugema ja tõlgendama oma desoksüribonukleiinhappes ehk DNA-s talletatud geneetilist teavet. Rakulise valgu sünteesi saidid on ribosoomid, mis võivad olla vabad või seotud. Vaba ribosoomi tähtsus on see, et seal algab valkude süntees.
DNA ja RNA
DNA on pikk molekulaarne ahel, mis koosneb vahelduvatest suhkru- ja fosfaatrühmadest. Igast suhkrust ripub üks neljast võimalikust lämmastikku sisaldavast nukleotiidi alusest - A, C, T ja G. Aluste jada piki DNA ahelat määrab valke moodustavate aminohapete järjestuse. Ribonukleiinhape ehk RNA edastab DNA molekuli osa - geeni - komplementaarse koopia ribosoomidesse, mis on RNA-st ja valgust koosnevad pisikesed graanulid. RNA sarnaneb DNA-ga, kuid selle suhkrurühmad sisaldavad täiendavat hapnikuaatomit ja see asendab U-nukleotiidi alust DNA T-alusega. Ribosoomid loovad valke vastavalt Messenger RNA-s või mRNA-s talletatud teabele.
Täiendav kodeerimine
DNA RNA-le transkribeerimise reeglid täpsustavad geeni aluste ja mRNA aluste vastavust. Näiteks geeni A-alus määratleb U-aluse mRNA ahelas. Sarnaselt määravad geeni T-, C- ja G-alused mRNA-s vastavalt A-, G- ja C-alused. MRNA-s sisalduv geneetiline teave toimub nukleotiidide aluste kolmikute kujul, mida nimetatakse koodoniteks. Näiteks loob DNA triplett TAA RNA tripleti UTT. DNA ja RNA ahelad sisaldavad seetõttu komplementaarset, kuid ainulaadset teavet, mis on kodeeritud nukleotiidi aluste järjestuses. Peaaegu iga kolmik kodeerib konkreetset aminohapet, ehkki mõned kolmikud täpsustavad geeni lõppu. Sama aminohapet võivad kodeerida mitmed erinevad kolmikud.
Ribosoomid
Rakk valmistab ribosoomid otse ribosomaalsest RNA-st ehk rRNA-st, mida kodeerivad spetsiifilised DNA geenid. RRNA kombineerub valkudega, moodustades suured ja väikesed subühikud. Kaks alaühikut ühinevad ainult valkude sünteesi ajal. Prokarüootses rakus - see tähendab rakus, milles pole organiseeritud tuuma - hõljuvad ribosoomi alaühikud vabalt rakuvedelikus ehk tsütosoolis. Eukarüootides moodustavad raku tuumas olevad ensüümid ribosoomi alaühikud. Seejärel eksportib tuum subühikud tsütosooli. Mõned ribosoomid võivad valkude ehitamisel ajutiselt seonduda raku organellidega, mida nimetatakse endoplasmaatiliseks retikulumiks ehk ER-ks, teised ribosoomid aga jäävad valkude sünteesimisel vabaks.
Tõlge
Vaba ribosoomi väiksem subühik haarab mRNA ahela valkude sünteesi alustamiseks. Seejärel haardub suurem alaühik ja alustab iga mRNA koodoni transleerimist. See hõlmab iga mRNA koodoni paljastamist ja positsioneerimist, et ensüümid saaksid tuvastada ja kinnitada praegusele koodonile vastava aminohappe. Komplementaarse anti-koodoniga ülekandev RNA ehk tRNA molekul lukustub suuremasse alaühikusse, selle määratud aminohape on järel. Seejärel viivad ensüümid aminohappe hapniku kasvuahelasse, väljutavad kasutatud tRNA uuesti kasutamiseks ja paljastavad järgmise mRNA koodoni. Kui see on valmis, vabastab ribosoom uue valgu ja kaks subühikut dissotsieeruvad.