Figura adună într-o singură celulă întregul drum al sintezei proteice. Cea mai importantă componentă structurală a unei proteine este secvența în care sunt legați aminoacizii ei, iar această secvență este determinată de codul genetic, adică de ordinea bazelor azotate din ADN. ADN-ul se află în nucleu, dar proteinele se sintetizează în citoplasmă, iar legătura dintre cele două o face ARN-ul, care duce instrucțiunile ADN-ului până acolo.

Cercul mare este celula, iar cercul mai mic, din partea de sus, este nucleul. Tot spațiul dintre conturul nucleului și cel al celulei reprezintă citoplasma. Citește figura de sus în jos, urmărind săgețile și literele (a), (b) și (c): transcripția în nucleu, deplasarea ARNm în citoplasmă și translația la ribozom.

(a) Transcripția, în nucleu

Sus, în nucleu, ADN-ul este desenat ca dublu helix. Săgeata scurtă care coboară din el reprezintă transcripția, prima etapă a sintezei proteice: folosind secvența de baze a ADN-ului, se sintetizează o catenă de ARNm, firul ondulat de sub helix.

Enzima ARN-polimerază se leagă de una dintre catenele ADN, în locul unde gena urmează să fie exprimată (cealaltă catenă rămâne dormantă), și înaintează de-a lungul ei, citind nucleotidele una câte una. Nucleotidele ARNm sunt așezate după principiul complementarității bazelor azotate: în dreptul citozinei din ADN vine guanina și invers, în dreptul timinei vine adenina, iar în dreptul adeninei vine uracilul, pentru că ARN-ul conține uracil în loc de timină. Lanțul de ARNm crește până la primirea unui semnal de terminare. Nucleotidele lui se citesc în grupe de câte trei, numite codoni (de exemplu CGA, adică citozină, guanină, adenină). Procesul este prezentat în detaliu în Figura 3.9.

(b) Deplasarea ARNm în citoplasmă

Săgeata lungă pornește de la ARNm din nucleu, trece de conturul nucleului și coboară prin citoplasmă până la ribozom. Ea arată ce se întâmplă când sinteza ARNm este completă: molecula iese din nucleu printr-un por al membranei nucleare și ajunge la ribozomi. Porii membranei nucleare sunt chiar căile prin care interiorul nucleului comunică cu citoplasma. Între timp, ADN-ul se răsucește la loc și formează din nou un dublu helix.

(c) Translația, la ribozom

Jos, în citoplasmă, molecula de ARNm ajunsă aici este atașată de ribozom, corpusculul rotunjit în dreptul căruia se oprește săgeata. Translația este procesul prin care codul genetic este „decodificat” într-o secvență de aminoacizi, iar ea începe chiar cu această atașare. Secvența de codoni a ARNm ghidează secvența de aminoacizi a proteinei.

Aminoacizii sunt aduși la ribozom de moleculele de ARNt, care nu sunt desenate în această figură. Fiecare ARNt poartă un aminoacid specific și are un anticodon, care se împerechează cu codonul complementar al ARNm. Aminoacidul nou adus este legat de cel dinaintea lui cu ajutorul unei enzime ribozomale. ARNt-ul care adusese aminoacidul precedent se îndepărtează și revine în citoplasmă să caute alt aminoacid, iar ribozomul se deplasează pe ARNm cu încă un codon.

Așa crește lanțul de aminoacizi, șirul de cerculețe care pornește din ribozom și se încolăcește în sus, spre stânga. Lanțului i se adaugă câte un singur aminoacid, până se ajunge la unul dintre cei trei codoni stop. Aceștia nu codifică aminoacizi, ci anunță ribozomul să nu mai adauge alții, pentru că proteina este completă. Etapa este prezentată în detaliu în Figura 3.10.

Ce se întâmplă apoi

Proteina gata sintetizată este desprinsă de pe ribozom și procesată mai departe. Poate fi modificată în aparatul Golgi și păstrată în vezicule secretoare până când celula o eliberează, poate fi trimisă lizozomilor, unde servește ca enzimă digestivă, sau poate fi folosită de celulă ca material de structură. ARNm este degradat, iar nucleotidele lui se întorc în nucleu. Moleculele de ARNt așteaptă în citoplasmă noi aminoacizi de care să se lege, iar ribozomii sunt pregătiți pentru sosirea unei noi molecule de ARNm, pe baza căreia vor sintetiza o nouă proteină.