Proteinsynthese ist der Prozess, bei dem einzelne Zellen Proteine konstruieren. An diesem Prozess sind sowohl Desoxyribonukleinsäure (DNA) als auch alle Arten von Ribonukleinsäuren (RNA) beteiligt. Enzyme im Zellkern beginnen den Prozess der Proteinsynthese, indem sie den benötigten DNA-Abschnitt abwickeln, damit RNA hergestellt werden kann. Die RNA bildet sich als Kopie einer Seite des DNA-Strangs und wird an andere Bereiche der Zelle geschickt, um die Zusammenführung verschiedener Aminosäuren zu unterstützen, die Proteine bilden. Die Proteinsynthese wird so genannt, weil Proteine durch mechanische und chemische Prozesse in der Zelle „synthetisiert“ werden.
Sobald der RNA-Strang im Zellkern gebildet wurde, wird er als Boten-RNA (mRNA) bezeichnet. Die mRNA verlässt den Zellkern durch winzige Öffnungen, die Kernporen genannt werden, und bewegt sich in den größeren Bereich der Zelle, das als Zytoplasma bekannt ist. Sobald sie den Zellkern verlässt, wird die mRNA zu einer Struktur namens Ribosom gezogen, die als Arbeitsstation der Zelle für die Proteinsynthese dient. Zu diesem Zeitpunkt ist nur eine Untereinheit des Ribosoms vorhanden.
Wenn die mRNA an die Ribosomen-Untereinheit bindet, löst sie die Annäherung eines anderen RNA-Strangs aus, der als Transfer-RNA (tRNA) bezeichnet wird. Der tRNA-Strang sucht nach dem richtigen Ort, um an die mRNA zu binden, und wenn er ihn findet, bindet er sich an die mRNA, während er an einem Ende eine Aminosäure hält. Wenn dies geschieht, kommt die andere Untereinheit des Ribosoms an, um eine vollständige Struktur zu bilden. Da das Ribosom die RNA-Stränge umgibt, nähert sich ein weiterer tRNA-Strang. Dieser Strang trägt eine weitere Aminosäure und unterscheidet sich vom ersten. Auch hier sucht die tRNA nach dem richtigen Ort, um an die mRNA zu binden.
Wenn der zweite tRNA-Strang mit seiner Aminosäure vorhanden ist, binden sich die beiden Aminosäuren mit Hilfe des Ribosoms sowie zellulärer Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP). Diese Sequenz wiederholt sich, und die Aminosäurekette wird länger. Wenn alle Aminosäuren in der richtigen Reihenfolge platziert sind, faltet sich die Kette in eine dreidimensionale Form. Wenn dies geschehen ist, ist das Protein vollständig.
Sobald das Protein erfolgreich hergestellt wurde, trennen sich die beiden Untereinheiten des Ribosoms, um für die spätere Verwendung wieder verbunden zu werden. Der Prozess der Proteinsynthese findet in zahlreichen Ribosomen in der gesamten Zelle statt. Eine Zelle, die effizient arbeitet, kann jede Sekunde Hunderte von Proteinen synthetisieren.