该蛋白质的合成是发生生物事件中几乎所有的众生。细胞不断获取存储在DNA中的信息，并且由于高度复杂的专用机械的存在，细胞将其转化为蛋白质分子。
但是，在DNA中加密的4个字母的代码不会直接翻译成蛋白质。这个过程涉及一种作为中介的RNA分子，称为信使RNA。
蛋白质合成。
资料来源：https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a7/Ribosome_mRNA_translation_es.svg
当细胞需要特定的蛋白质时，DNA适当部分的核苷酸序列会被复制到RNA中（称为转录），然后将其翻译成所需的蛋白质。
所描述的信息流（从DNA到信使RNA以及从消息RNA到蛋白质的信息）来自非常简单的生物，例如细菌到人类。这一系列步骤被称为生物学的中心“教条”。
负责蛋白质合成的机制是核糖体。这些小细胞结构在细胞质中很大程度被发现并锚定在内质网中。
什么是蛋白质？
蛋白质是由氨基酸组成的大分子。这些几乎占整个脱水细胞原生质的80％。组成生物体的所有蛋白质都称为“蛋白质组”。
它的功能多种多样，从结构作用（胶原蛋白）到运输（血红蛋白），生化反应的催化剂（酶），对病原体的防御（抗体）等。
有20种天然氨基酸通过肽键结合形成蛋白质。每个氨基酸的特征在于具有赋予其特定化学和物理性质的特定基团。
阶段和特征
细胞设法解释DNA信息的方式通过两个基本事件发生：转录和翻译。已经从同一基因复制的许多RNA副本能够合成大量相同的蛋白质分子。
每个基因都被转录和差异翻译，从而使细胞产生数量不同的多种蛋白质。该过程涉及各种细胞调节途径，通常包括控制RNA产生。
细胞开始进行蛋白质生产所必须要做的第一步就是阅读DNA分子上写的信息。这个分子是通用的，包含了有机物的构造和发展所必需的所有信息。
接下来，我们将描述蛋白质的合成过程，从“读取”遗传物质开始，到蛋白质本身的产生结束。
转录：从DNA到信使RNA
DNA双螺旋上的信息以四字母代码书写，分别对应于碱基腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）。
DNA字母的此序列用作构建等效RNA分子的模板。
DNA和RNA都是由核苷酸组成的线性聚合物。但是，它们在化学上有两个基本方面的区别：RNA中的核苷酸是核糖核苷酸，而不是碱基胸腺嘧啶，RNA具有与腺嘌呤配对的尿嘧啶（U）。
转录过程从特定区域中双螺旋的打开开始。两条链之一充当RNA合成的“模板”或模板。核苷酸将按照碱基配对规则添加，C与G以及A与U。
参与转录的主要酶是RNA聚合酶。它负责催化连接链核苷酸的磷酸二酯键的形成。链条沿方向5'至3'延伸。
分子的生长涉及称为“延伸因子”的不同蛋白质，这些蛋白质负责维持聚合酶的结合直至过程结束。
信使RNA的剪接
来源：BCSteve，来自Wikimedia Commons。在真核生物中，基因具有特定的结构。该序列被不属于蛋白质一部分的元件（称为内含子）打断。该术语与外显子相反，外显子包括将被翻译成蛋白质的基因部分。
剪接是一个基本事件，包括消除信使分子的内含子，从而脱落仅由外显子构建的分子。最终产品是成熟的信使RNA。从物理上讲，它发生在剪接体中，这是一个复杂而动态的机器。
除剪接外，信使RNA在翻译之前还接受其他编码。加入“罩”，其化学性质是修饰的鸟嘌呤核苷酸，并且在5'端，并且几个腺嘌呤的尾部在另一端。
RNA类型
在细胞中，产生各种类型的RNA。细胞中的某些基因产生信使RNA分子，并将其翻译成蛋白质-稍后我们将看到。但是，有些基因的最终产物是RNA分子本身。
例如，在酵母基因组中，约10％的酵母基因具有RNA分子作为最终产物。提及它们很重要，因为这些分子在蛋白质合成中起着基本作用。
-核糖体RNA：核糖体RNA是核糖体心脏的一部分，核糖体是蛋白质合成的关键结构。
来源：Jane Richardson（Dcrjsr），来自Wikimedia Commons。核糖体RNA的加工及其随后组装成核糖体的过程是在非常明显的核结构中进行的，尽管它不受膜的束缚，但被称为核仁。
-转移RNA：它充当选择特定氨基酸的衔接子，并与核糖体一起将氨基酸残基整合到蛋白质中。每个氨基酸都与转移RNA分子有关。
在真核生物中，存在三种类型的聚合酶，尽管它们在结构上非常相似，但起着不同的作用。
RNA聚合酶I和III转录编码转移RNA，核糖体RNA和一些小RNA的基因。RNA聚合酶II靶向编码蛋白质的基因的翻译。
-与调控有关的小RNA：其他短RNA参与基因表达的调控。这些包括microRNA和小的干扰RNA。
MicroRNA通过阻断特定信息来调节表达，而小的干扰分子则通过直接降解信使而关闭表达。同样，有小核RNA参与信使RNA的剪接过程。
翻译：从信使RNA到蛋白质
一旦信使RNA在剪接过程中成熟并从细胞核转移到细胞质后，蛋白质合成便开始。这种输出是由核孔复合物介导的。核孔复合物是位于细胞核膜上的一系列水通道，直接连接细胞质和核质。
在日常生活中，我们使用“翻译”一词来指单词从一种语言到另一种语言的转换。
例如，我们可以将一本书从英语翻译成西班牙语。在分子水平上，翻译涉及从语言到RNA到蛋白质的变化。更准确地说，它是从核苷酸到氨基酸的变化。但是这种方言变化是如何发生的呢？
遗传密码
可以按照遗传密码建立的规则将基因的核苷酸序列转化为蛋白质。这是在1960年代初解密的。
读者可以推断，翻译不能是一种或一种，因为只有4个核苷酸和20个氨基酸。逻辑如下：三个核苷酸的并集被称为“三胞胎”，它们与特定的氨基酸相关。
由于可以有64个可能的三元组（4 x 4 x 4 = 64），因此遗传密码是多余的。即，同一氨基酸由一个以上的三联体编码。
遗传密码的存在是普遍的，并且被当今居住在地球上的所有活有机体所使用。这种广泛的用途是自然界最引人注目的分子同源性之一。
氨基酸偶联以转移RNA
在信使RNA分子中发现的密码子或三联体不具有直接识别氨基酸的能力。相反，信使RNA的翻译取决于可以识别并结合密码子和氨基酸的分子。该分子是转移RNA。
转移RNA可以折叠成类似于三叶草的复杂三维结构。在该分子中存在一个称为“ anticodon”的区域，该区域由与信使RNA链的连续互补核苷酸配对的三个连续核苷酸组成。
正如我们在上一节中提到的，遗传密码是多余的，因此某些氨基酸具有一个以上的转移RNA。
正确氨基酸的检测和与转移RNA的融合是一种被称为氨酰tRNA合成酶的酶介导的过程。该酶负责通过共价键偶联两个分子。
RNA信息被核糖体解码
为了形成蛋白质，氨基酸通过肽键连接在一起。读取信使RNA和结合特定氨基酸的过程发生在核糖体中。
核糖体
核糖体是由50多种蛋白质分子和各种类型的核糖体RNA组成的催化复合物。在真核生物中，平均细胞在胞质环境中平均含有数百万个核糖体。
在结构上，核糖体由一个大的和一个小的亚基组成。小部分的作用是确保转移RNA与信使RNA正确配对，而大的亚基则催化氨基酸之间肽键的形成。
当合成过程不活跃时，组成核糖体的两个亚基被分离。在合成开始时，信使RNA连接两个亚基，通常在5'末端附近。
在此过程中，多肽链的延长是通过以下步骤添加新的氨基酸残基来实现的：转移RNA的结合，肽键的形成，亚基的易位。最后一步的结果是整个核糖体的运动，一个新的周期开始。
多肽链的延长
在核糖体中，区分出三个位点：E，P和A位点（参见主图）。当一些氨基酸已经被共价连接并且在P位点存在转移RNA分子时，延伸过程开始。
通过与信使RNA的碱基配对，具有要掺入的下一个氨基酸的转移RNA与位点A结合。然后，通过破坏转移RNA和其携带的氨基酸之间的高能键，将肽的羧基末端部分从转移RNA的P位释放。
游离氨基酸连接到链上，并形成新的肽键。在整个过程中的中心反应是由肽基转移酶介导的，该酶存在于核糖体的大亚基中。因此，核糖体穿过信使RNA，将方言从氨基酸翻译为蛋白质。
与转录一样，蛋白质翻译过程中也涉及延伸因子。这些元素提高了过程的速度和效率。
完成翻译
当核糖体遇到终止密码子：UAA，UAG或UGA时，翻译过程结束。这些不能被任何转移RNA识别并且不结合任何氨基酸。
此时，被称为释放因子的蛋白质与核糖体结合并引起水分子而不是氨基酸的催化。该反应释放出羧基末端。最后，肽链被释放到细胞质中。
参考文献
- Berg JM，Tymoczko JL，Stryer L.（2002年）。生物化学。第5版。纽约：WH Freeman。
- Curtis，H。和Schnek，A。（2006）。生物学邀请。泛美医学版
- Darnell，JE，Lodish，HF和Baltimore，D.（1990年）。分子细胞生物学。纽约：《科学美国人》。
- 霍尔，JE（2015）。盖顿和霍尔医学生理学教科书电子书。爱思唯尔健康科学。
- Lewin，B。（1993）。基因 第1卷。还原。
- Lodish，H。（2005）。细胞和分子生物学。泛美医学版
- Ramakrishnan，V.（2002）。核糖体结构和翻译机制。Cell，108（4），557-572。
- Tortora，GJ，Funke，BR和Case，CL（2007）。微生物学导论。泛美医学版
- 威尔逊（DN）和凯特（JHD）（2012）。真核生物核糖体的结构和功能。《冷泉港生物学视角》，4（5），a011536。