Το κύτταρο δαπανά μεγάλο μέρος του χρόνου του παρασκευάζοντας πρωτεΐνες. Πώς το κάνει αυτό; Κατ’ αρχάς, παράγει περίπου 20 διαφορετικούς βασικούς δομικούς λίθους που λέγονται αμινοξέα. Αυτοί οι δομικοί λίθοι παραδίδονται στα ριβοσώματα (5), τα οποία μπορούν να παρομοιαστούν με αυτόματα μηχανήματα που συνδέουν τα αμινοξέα σε ακριβή σειρά για να σχηματιστεί μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Όπως οι λειτουργίες ενός εργοστασίου μπορεί να συντονίζονται από ένα κεντρικό ηλεκτρονικό πρόγραμμα, έτσι και πολλές λειτουργίες του κυττάρου συντονίζονται από ένα «ηλεκτρονικό πρόγραμμα», ή κώδικα, γνωστό ως DNA (6). Από το DNA, το ριβόσωμα παίρνει ένα αντίγραφο των λεπτομερών οδηγιών που του λένε ποια πρωτεΐνη να παρασκευάσει και πώς (7).

Αυτό που συμβαίνει καθώς παρασκευάζεται η πρωτεΐνη είναι απλώς καταπληκτικό! Κάθε πρωτεΐνη διπλώνεται σε ένα μοναδικό τρισδιάστατο σχήμα (8). Αυτό ακριβώς το σχήμα καθορίζει ποια εξειδικευμένη εργασία θα κάνει η πρωτεΐνη.b Φανταστείτε μια γραμμή παραγωγής σε ένα εργοστάσιο όπου συναρμολογούνται τα εξαρτήματα μιας μηχανής. Για να λειτουργήσει η μηχανή, κάθε εξάρτημά της πρέπει να είναι κατασκευασμένο με ακρίβεια. Παρόμοια, αν μια πρωτεΐνη δεν παρασκευαστεί με ακρίβεια και δεν διπλωθεί ακριβώς στο κατάλληλο σχήμα, τότε δεν θα μπορέσει να λειτουργήσει σωστά και ίσως μάλιστα βλάψει το κύτταρο.

Πώς βρίσκει η πρωτεΐνη το δρόμο της από το σημείο παραγωγής της προς το σημείο όπου είναι απαραίτητη; Κάθε πρωτεΐνη που παρασκευάζει το κύτταρο έχει μια ενσωματωμένη «ετικέτα προορισμού», η οποία διασφαλίζει ότι θα παραδοθεί εκεί όπου είναι απαραίτητη. Αν και χιλιάδες πρωτεΐνες παρασκευάζονται και παραδίδονται κάθε λεπτό, η καθεμιά φτάνει στο σωστό προορισμό.

Γιατί έχουν σημασία αυτά τα στοιχεία; Τα πολύπλοκα μόρια που υπάρχουν στον απλούστερο ζωντανό οργανισμό δεν μπορούν να αναπαραχθούν από μόνα τους. Έξω από το κύτταρο, καταστρέφονται. Μέσα στο κύτταρο, δεν μπορούν να αναπαραχθούν χωρίς τη βοήθεια άλλων πολύπλοκων μορίων. Για παράδειγμα, για να παραχθεί ένα ειδικό μόριο που παρέχει ενέργεια, η τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ), απαιτούνται ένζυμα, αλλά και για να παραχθούν τα ένζυμα απαιτείται ενέργεια από την τριφωσφορική αδενοσίνη. Παρόμοια, το DNA (αυτό το μόριο θα εξεταστεί στο τμήμα 3) είναι απαραίτητο για την παραγωγή ενζύμων, αλλά και τα ένζυμα είναι απαραίτητα για την παραγωγή DNA. Άλλες πρωτεΐνες, επίσης, μπορούν να παραχθούν μόνο από το κύτταρο, αλλά και το κύτταρο μπορεί να παραχθεί μόνο με πρωτεΐνες.c