Protein biyosentezi, hücrelerde protein üreten süreçtir. Çekirdeğinde başlar ve yeni bir protein oluşumu ile sitoplazmada biter. Transkripsiyon ve çeviri olan bu sürecin iki adımı vardır. Bazı insanlar protein biyosentezi ve çeviri terimlerini birbirlerinin yerine kullanırlar, ancak protein biyosentezinin doğru kullanımı sadece çeviri değil tüm süreci ifade eder.
Transkripsiyon çekirdek içinde gerçekleşir ve DNA iplikçiklerine göre RNA ipliklerinin oluşturulduğu işlemdir. Genler, hangi proteinlerin üretileceği hakkında bilgi sağlayan DNA iplikçiklerinde bulunan nükleotidlerin uzunluklarıdır. Amino asitler ve proteinler büyük moleküllerdir, bu nedenle çekirdek içinde oluşmazlar. Bunun yerine, genetik bilgi RNA'ya kopyalanır ve nükleer zardaki gözeneklerden hücrenin sitoplazmasına geçer.
Protein biyosentezinde rol oynayan üç farklı tipte RNA molekülü vardır. Messenger RNA (mRNA) oluşturulacak protein için şablondur. Hangi amino asitlerin bağlanması gerektiğini ve hangi sırayla hücreye talimat veren yazılı genetik bilgiyi taşır. Transfer RNA (tRNA), sitoplazma içinde bulunan amino asitleri, büyüyen protein zincirine getirir. Ribozomal RNA (rRNA), protein biyosentezinin çeviri aşamasının gerçekleştiği ribozomun iki lobunu içerir.
DNA sadece dört nükleotidin uzun zincirlerinden oluşur, ancak protein oluşturmak için 20 farklı amino asit mevcuttur. Bu, nükleotidler ve amino asitler arasında bire bir ilişki olmadığı anlamına gelir. Bunun yerine, üç nükleotid veya bir kodon, amino asidin zincire bağlanması gereken kodu verir. Sonuç olarak, 64 olası kodon vardır, bu nedenle bazı amino asitler birkaç farklı kodona karşılık gelir.
Transkripsiyon tamamlandığında, RNA molekülleri protein biyosentezinin bir sonraki aşamasını gerçekleştirmeye hazırlanır. mRNA, ribozomun büyük ve küçük lobu arasındaki yarıkta oturur ve bir defada ribozomun içinden üç nükleotit geçirilir, böylece amino asit için kodon, tRNA'nın ribozom için taşıdığı gerçek amino asit ile kaplanır.
tRNA ayrı bir şekle sahiptir ve ayrıca uzatma protein zincirine taşıdığı amino aside özgüdür. Amino asit, tRNA molekülünün bir ucuna bağlanırken, diğer uç mRNA molekülü üzerinde bulunan kodona karşılık gelen üç nükleotite sahiptir. Bu, tRNA molekülünün mRNA zincirine bağlanmasına izin verir ve taşıdığı amino asit bir enzim tarafından birleştirildiğinde başka bir amino aside birleştirilir.
Bir protein oluşturmak için, amino asitler bir durdurma kodonuna ulaşılana kadar peptid zincirine katılmaya devam eder. Durdurma kodonu bir amino aside karşılık gelmez, fakat bunun yerine protein zincirinin bittiğini gösterir. Bu noktada, mRNA ribozomdan serbest bırakılır ve parçalanır. Bir protein yapılmış olmasına rağmen, genellikle henüz işlevsel değildir. Protein biyosentezi tamamlandı, ancak çoğu protein kullanılmadan önce daha fazla değişiklik geçiriyor.
