Białka są głównymi budulcami wszystkich organizmów żywych. Wszelkie informacje dotyczące budowy wszystkich białek zawarte są w materiale genetycznym w postaci nici DNA. Synteza białek składa się z dwóch etapów : transkrypcji i translacji.
Proces transkrypcji polega na przepisaniu informacji o budowie wszystkich białek z pojedynczej nici kwasu DNA na łańcuch RNA. Transkrypcja odbywa się w jądrze komórkowym i opiera się na zasadzie komplementarności zasad DNA z zasadami w łańcuchu RNA. Zasady te wchodzą w skład podjednostek-nukleotydów, w skład których wchodzi jeszcze cukier i reszty kwasu fosforowego. Kwasy różnią się rodzajem cukru występującego w nukleotydzie; w DNA jest to dezoksyryboza , w RNA- ryboza.
Proces tworzenia łańcucha RNA na matrycy DNA zachodzi przy udziale enzymu- polimerazy RNA.
W pierwszej kolejności polimeraza musi rozpoznać w DNA odpowiedni odcinek, w którym nastąpi rozpoczęcie procesu transkrypcji. Polimeraza przesuwa się wzdłuż DNA aż natknie się na odpowiednią sekwencję nukleotydów zwaną promotorową. Wraz z połączeniem się polimerazy z promotorem następuje rozwinięcie podwójnej helisy DNA. Następnie , w wyniku przesuwania się polimerazy po nici DNA tworzony jest analogicznie łańcuch RNA. Poszczególne nukleotydy łączą się ze sobą w wyniku reakcji jaka powstaje przez odłączenie dwóch reszt fosforanowych z trifosforanów rybonukleozydów. Trifosforany są substratem do budowy RNA. Proces transkrypcji kończy się w momencie gdy polimeraza dotrze do miejsca zakończenia transkrypcji- określany poprzez specyficzną sekwencję nukleotydów. Po zakończeniu się transkrypcji rozpada się kompleks DNA- RNA, DNA przechodzi z powrotem w formę dwułańcuchową a RNA będący matrycą do budowy białek ( mRNA ) przechodzi z jądra do cytoplazmy.
U organizmów eukariotycznych łańcuch DNA jest podzielony na dwa rodzaje odcinków : eksony- kodujące informację genetyczną oraz introny - nie zawierające informacji ( niekodujące). Powstały w procesie transkrypcji RNA zawiera również te niekodujące odcinki. Zostają one usunięte w czasie obróbki posttranskrypcyjnej.
Translacja.
Proces ten zachodzi w cytoplazmie w specjalnych strukturach zwanych rybosomami. Rybosomy zbudowane są z dwóch podjednostek, między nie wchodzi łańcuch mRNA. Translacja rozpoczyna się w miejscu , gdzie na nici RNA występuje sekwencja nukleotydów AUG , kodujących metioninę.
Do prawidłowego przebiegu translacji niezbędna jest odpowiednio duża ilość aminokwasów oraz tRNA. Do rybosomów przyczepia się tRNA a do niego odpowiedni aminokwas. Aby mogło dojść do połączenia tRNA z rybosomem, antykodon na tRNA musi być komplementarny do kodonu na mRNA. Połączenie się tRNA z aminokwasem daje cząsteczkę zwaną amino-acylo tRNA. Przesuwanie się obu jednostek rybosomów wzdłuż łańcucha tRNA powoduje powstanie coraz dłuższego łańcucha polipeptydowego. Zakończenie translacji warunkują trzy kodony nonsensowne (UAA, UAG, ULG) nie kodujące żadnego aminokwasu.
Translacja dzieli się na trzy etapy :inicjację, elongację i terminację
Inicjacja translacji zachodzi w momencie połączenia się dwóch podjednostek rybosomów do łańcucha mRNA. Elongację rozpoczyna połączenie się tRNA z rybosomem . Wydłużanie się łańcucha złożonego z aminokwasów oparte jest na zasadzie łączenia się kodonu z antykodonem. Terminacja zachodzi gdy rybosom przesuwający się wzdłuż mRNA natknie się na jedną z sekwencji niekodujących. Koniec translacji powoduje rozpad kompleksu mRNA- tRNA, rybosomy rozpadają się na dwie podjednostki a powstały łańcuch polipeptydowy ulega jeszcze dodatkowej obróbce.
