પ્રોટીન-સંશ્લેષણ : m-RNAના નિયમનને આધીન કોષોમાં થતું પૉલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલાનું સંશ્લેષણ. આમ તો પેશીઓના ભાગ રૂપે આવેલાં પ્રોટીનો ઉપરાંત ચયાપચયી પ્રક્રિયા માટે તેની જરૂરિયાત પ્રમાણે નિર્માણ થતા ઉત્સેચક જેવાં પ્રોટીનો સંકીર્ણ સ્વરૂપનાં હોય છે. સામાન્યપણે અનેક પૉલિપેપ્ટાઇડની શૃંખલાઓ ઉપરાંત જીવરસમાં આવેલ કાર્બોદિતો, લિપિડો, ખનિજ રસાયણો સાથે સંયોજાતા કોષરસમાં સંકીર્ણ સ્વરૂપનાં પ્રોટીનો ઉત્પન્ન થાય છે.
પૉલિપેપ્ટાઇડની શૃંખલાનું સંયોજન અને પ્રસ્થાપન પ્રત્યેક કોષરસમાં આવેલા અંત:રસજાળ(endoplasmic reticular membrane)માં થાય છે. અંત:રસજાળ બેવડાં રસપડોની બનેલી છે અને આ પડોની વચ્ચે આવેલા પોલાણમાં પૉલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલા બંધાય છે. આ સંશ્લેષણમાં, રિબૉઝૉમ, t-RNA, m-RNAના કણો ઉપરાંત કોષરસમાં આવેલા ઉત્સેચકો, કારકો જેવા જૈવિક અણુઓ અગત્યનો ભાગ ભજવે છે.
રિબૉઝૉમ : રિબૉઝૉમના કણો પ્રોટીન તેમજ r-RNAના સંયોજનથી બનેલા હોય છે. પ્રત્યેક કણમાં એક નાનો અને એક મોટો એમ બે એકમો આવેલા હોય છે. એકમોનું નામકરણ ‘s’ નામે ઓળખાતા તેના શુક્રોઝ સાથેના અવસાદન-સ્થિરાંક (sedimentation co-efficient) પરથી કરવામાં આવે છે. અનુક્રમે અસીમકેન્દ્રી કોષ (prokaryote) અને સસીમકેન્દ્રી કોષ(eukaryote)માં આવેલા નાના એકમોને 30s અને 40s કહે છે; જ્યારે મોટાં એકમો અનુક્રમે 50s અને 60s તરીકે ઓળખાય છે. 30s એકમમાં 16s–r – RNA, 40s એકમમાં 18s–r RNA, 50s એકમમાં 23s અને 5s – r – RNA, જ્યારે 60s – માં 28s અને 5.8s r – RNAના અણુઓ આવેલા હોય છે. તેઓ કોષરસના પ્રવાહીમાં વિનિમયયોગ્ય કણો તરીકે આવેલા હોય છે અને તેમનું જોડાણ માત્ર પૉલિપેપ્ટાઇન શૃંખલાના સંયોજન દરમિયાન થતું હોય છે.
t-RNA : આશરે 75થી 85 ન્યૂક્લિયોટાઇડોના બનેલા આ અણુઓ આકારે રામપર્ણ (clover leaf) જેવા હોય છે. તેઓ વિશિષ્ટ ઍમિનોઍસિડોને ઓળખી તેમની સાથે સંયોજન પામવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. ઍમિનોઍસિડોની સંખ્યા 20 જેટલી છે. જ્યારે t-RNAની સંખ્યા 20 કરતાં પણ વધારે હોય છે. ઍમિનોઍસિડના જોડાણ સાથે સંકળાયેલ t-RNAના ભાગને સ્વીકારક-છેડો (acceptor-end) કહે છે અને ત્યાં A–C–C ના ન્યૂક્લિયોટાઇડની બનેલી કોડોન ત્રિપુટી આવેલી હોય છે. સ્વીકારકછેડાની સાવ વિરુદ્ધ બાજુએ એક પાશ (loop) હોય છે. તેને પ્રતિકોડૉન (anticodon) પાશ કહે છે.
ઍમિનોઍસિડના t-RNA સાથે થતા સંયોજનમાં amino-acyl- t-RNA – synthetase નામે ઓળખાતા વિશિષ્ટ ઉત્સેચકો આવેલા હોય છે. આ પ્રક્રિયામાં કાર્યશક્તિ અગત્યની છે, જે ATPના વિઘટનથી પ્રાપ્ત થાય છે.
AA (ઍમિનોઍસિડ) + ATP ↔ AA ~AMP + P ~ P.
AA~AMPનું જોડાણ હવે t-RNA સાથે થાય છે :
AA ~ AMP + t RNA → AA ~ tRNA + AMP.
ઉપર્યુક્ત સંયોજન માટે કારણભૂત ઉત્સેચક પર વિશિષ્ટ સ્થાનો (sites) આવેલાં હોય છે. એક સ્થાન AAને જ્યારે બીજું સ્થાન t-RNAને ઓળખી કાઢે છે.
સંકેતો (codon) : ન્યૂક્લિઇક ઍસિડો, ઍમિનોઍસિડને ઓળખી શકે તેવા આનુવંશિક (hereditory) એકમો આવેલા છે અને તેઓ ત્રણ-ન્યૂક્લિટાઇડની ત્રિપુટી(triplets)ના બનેલા છે. કેટલીક ત્રિપુટીઓ :
| ઍમિનોઍસિડ | ત્રિપુટી | |
| 1. | લ્યુસીન | CUU |
| 2. | સિસ્ટીન | UAU |
| 3. | વેલીન | GUU |
| 4 | લાયસીન | AAA |
| 5 | ગ્લાયસીન | GGU |
| 6 | પ્રોલીન | CCU |
તે જ પ્રમાણે પૉલિપેપ્ટાઇડનાં સંશ્લેષણ અને સમાપ્તિ દર્શાવતી સ્વતંત્ર ત્રિપુટીઓ પણ આવેલી હોય છે. m-RNA સાથે પ્રારંભક – t RNAનું સંયોજન થતાં પૉલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલાના નિર્માણનો પ્રારંભ થાય છે, જ્યારે તેના સંકેત રૂપે AUG હોય છે. અંત-સંકેતો (terminator codon) તરીકે UAA, UGA અને UAG જેવી ત્રિપુટીઓ આવેલી છે.
m-RNA સાંકળ : આ સાંકળ DNA અણુઓ દ્વારા ઉત્પાદિત m-RNAના પૂર્વગામી અણુઓના અનુલેખનથી બનેલી છે. પ્રત્યેક સાંકળ એક અથવા એક કરતાં વધારે પૉલિપેપ્ટાઇડની શૃંખલા બનાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. શૃંખલાના નિર્માણની શરૂઆત AUG સંકેતથી થાય છે; જ્યારે UAA જેવા સંકેતોને આધીન પૉલિપેપ્ટાઇડ શૃંખલાના નિર્માણનો અંત આવે છે. આ બે સંકેતો વચ્ચે ઍમિનોઍસિડના સંયોજન માટે કારણભૂત અનેક ત્રિપુટીઓ આવેલી છે.
પ્રોટીન-સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા : તેની શરૂઆતમાં નાના રિબૉઝૉમ એકમનું જોડાણ m-RNA અણુ પર આવેલા બંધક-સ્થાને (binding site) થાય છે. આ સ્થાન પર AUG સંકેત આવેલો છે. આ જોડાણમાં કોષરસમાં આવેલા કેટલાક કારકો અગત્યનો ભાગ ભજવે છે. હવે AUG સંકેત સાથે અગાઉ જણાવેલ પ્રારંભક t-RNAનું સંયોજન થાય છે. ત્યારબાદ પ્રારંભક t-RNAનું સંયોજન રિબૉઝૉમના મોટા એકમ સાથે થતાં રિબૉઝૉમ tRNA સંકુલ બંધાય છે. હવે m-RNA પર ક્રમમાં આવેલ સંકેતો સાથે જે તે AA ~ t RNA (ઍમિનોએસાઇલ – tRNA) સંકીર્ણોનું સંયોજન થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં m-RNAનું સંયોજન t-RNA પર આવેલા પ્રતિસંકેતો સાથે થતું હોય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન ક્રમશ: m-RNAની શૃંખલા રિબૉઝૉમમાંથી આગળ ખસે છે. ક્રમશ: આવેલ m-RNAના સંકેતોને આધીન તેની સાથે વિશિષ્ટ AA ~ tRNAનું જોડાણ થયા કરે છે. દરમિયાન t-RNA પર આવેલા ઍમિનોઍસિડો એકબીજા સાથે જોડાતાં પૉલિપેપ્ટાઇડની સાંકળનું નિર્માણ થાય છે અને તે ક્રમશ: લાંબી બને છે. આ પ્રોટીન-સંશ્લેષણ દરમ્યાન m-RNAનું સ્થાનાંતરણ (translation) એકીસાથે અનેક રિબૉઝૉમમાંથી થતું હોય છે. અનેક રિબૉઝૉમોની બનેલી રિબૉઝૉમની સાંકળને પૉલિ-રિબૉઝૉમ કહે છે. આશરે m-RNAના 80 ન્યૂક્લિયોટાઇડો દીઠ એક સ્વતંત્ર રિબૉઝૉમ સંકળાયેલો હોય છે. અગાઉ જણાવ્યા પ્રમાણે, m-RNA પર આવેલા અંત-સંકેતનો સંપર્ક થતાં પૉલિપેપ્ટાઇડના સંશ્લેષણનો અંત આવે છે.
m-RNA અણુઓ અસ્થાયી સ્વરૂપના હોય છે. તેનું ઉત્પાદન અને અસ્તિત્વ માત્ર પ્રોટીન-સંશ્લેષણ સમય પૂરતું મર્યાદિત હોય છે. સંશ્લેષણ પૂરું થતાં તે તુરત જ વિઘટન પામે છે, સાથે સાથે, પેપ્ટાઇડની સાંકળના નિર્માણ દરમિયાન થયેલ સંકીર્ણના ઘટકો પણ તુરત જ વિખૂટા પડે છે. અસીમકેન્દ્રી કોષમાં તો પેપ્ટાઇડનો આગલો છેડો બંધાતાં તેના સંયોજન સાથે સંકળાયેલ m-RNAની શૃંખલાનો ભાગ પણ તુરત જ વિઘટન પામતો હોય છે.
મ. શિ. દૂબળે