GENETİK ŞİFRE
DNA, yapısında 4 çeşit nükleotid (harf) bulunan, binlerce nükleotidin değişik şekilde sıralanmaları sonucu oluşmuş makro bir moleküldür.
Eğer bir nükleotid çeşidi bir amino asiti şifreleseydi, 20 çeşit amino asitten 4 çeşidi ancak şifrelenebilecekti. (41=4)
Eğer, iki nükleotid bir amino asiti şifreleseydi, en fazla 16 çeşit amino asite şifrelenebilirdi. (42=16)
20 çeşit amino asittin her birinin şifrelenebilmesi için en az üç nükleotidten meydana gelen şifreler gerekir. işte mRNA’daki her üç nükleotide kodon denir. Nükleotidler üçerli gruplandığı zaman 64 çeşit meydana gelir. (43=64)
Hücrelerde kullanılan amino asitlerin çeşitleri 20 dir. O halde, amino asitlerin bazıları için birden fazla şifre bulunmaktadır. Ayrıca bazı şifreler de sentezin bitmesini sağlar. Bunlara stop kodunu denir. Bunlar UAA, UAG ve UGA olup amino asit şifrelemezler.

PROTEİN SENTEZİ (Translasyon)
Bütün canlı hücrelerde meydana gelen en önemli özümleme olayı protein sentezidir. Ökaryot bir hücrenin sentezleyebileceği proteinlere ait bilgiler çekirdeğindeki DNA’da saklıdır.

1. mRNA’nın Sentezlenmesi (Transkripsiyon)
Protein sentezi için gerçekleşen ilk iş, DNA’dan ilgili proteinin şifresinin mRNA’ya aktarılmasıdır. DNA‚ nükleotid zincirlerinden sadece birisini ve onun da ilgili kısmını kullanır. Diğer kısımlar başka proteinlerin şifresinde kullanılabilir. Şifre veren DNA zincirine anlamlı zincir, diğerine ise tamamlayıcı zincir denir.

2. Bilginin Sitopzalmaya Aktarılması
Yapılacak proteinin şifresini alan mRNA çekirdek zarındaki porlardan sitoplazmaya geçer ve ribozomun küçük alt birimine yapışır.

3. Ribozomun Aktifleştirilmesi
Ribozomun iki birimi birleşerek, protein sentezine hazır hale getirilir (aktifleştirir). Protein sentezini bir tek ribozom yapabileceği gibi, birçok ribozom yan yana gelerek aynı mRNA şifresini beraber okuyabilirler. Bu durum daha hızlı protein sentezlemek için yapılır. Oluşan bir ribozom zincirine polizom denir.

4. tRNA’ların Amino Asitleri Bağlaması
mRNA bir ucuyla ribozoma yerleşince, sitoplazmada bulunan amino asitler tRNA’lara antikodonlara uygun olarak bağlanırlar.

5. Amino Asitlerin Ribozoma Taşınması
Kendini amino asitlerini bağlayan tRNA’lar mRNA şifre sırasına göre ribozoma gelirler. Amino asitleri tRNA’ya bağlayan bağlar yüksek enerji bağlarıdır.

6. mRNA – tRNA Eşleşmesi
ilk tRNA’nın amino asiti ile ikinci tRNA’nın amino asiti birleşir. ilk peptid bağı kurulmuş ve ilk su molekülü açığa çıkmıştır. işi biten tRNA, ribozomu terk eder. Yerine bir sonraki tRNA kayar. Bir ribozoma aynı anda iki tRNA yerleşir. Bu şekilde, mRNA üzerindeki bütün kodonlar sırayla tRNA’larla eşleşerek kendilerini okuttururlar, yani amino asitlerini zincire ilave ettirirler. Bütün kodonları okunan mRNA, başlangıç ucundan tekrar yeni bir protein molekülünün sentezi için ribozoma girer. Bu işlem ihtiyaç duyulan sayıda protein sentezleninceye kadar devam eder. Sonuçta oluşan amino asit zincirine polipeptid denir. Çünkü amino asitleri birbirine bağlayan bağlar peptid bağlarıdır.
mRNA üzerindeki ilk şifreye (kodon) başlatma kodonu denir. Bu kodon bütün protein sentezlerinde AUG olup metionin amino asidini ifade eder. 3 tanesi de stop kodonlarıdır. Bunlar polipeptid zincirine amino asit ilave ettirmeyip, protein sentezini durdururlar. Bu kodonlardan birisinin mRNA’da bulunması olayın durması için yeterlidir. Başlama kodonundan önce ve stop kodunundan sonra bulunan kodonlar anlamsız kodonlar olup protein sentezinde rolleri yoktur.
Bütün protein sentezleri metionin amino asitiyle başlamasına rağmen, görev yapan aktif proteinlerin çoğunun ilk amino asiti metionin değildir. Çünkü protein sentezi tamamlanınca metionin koparılarak, her protein kendi özgül yapısını kazanır.
Amino asitlerin birleşmesiyle oluşan protein sentezi bir dehidrasyon reaksiyonudur. Çünkü her amino asitin bağlanmasıyla bir molekül H2O açığa çıkar. iki amino asit reaksiyona girerken her zaman 1. amino asitin COOH grubu ile 2. amino asitin NH2 grubu arasında peptid bağı kurulur. Sentez tamamlandığında proteinin yapısındaki amino asit sayısından bir eksik sayıda su açığa çıkmış olur.
Bu reaksiyonlar esnasında katalizör olarak enzimler kullanılır. Aktive edici olarak da ATP görev yapar. Protein sentezine; ribozom, mRNA, tRNA ve amino asitler direk olarak katılmakta, ATP, DNA, enzimler bu olayda dolaylı olarak iş görmektedir.
Bütün canlıların proteinleri 20 çeşit amino asitten oluştuğu halde, her canlının proteinleri kendine özel bir yapıdadır. Buna,
1. Amino asit sayısı
2. Amino asit çeşidi
3. Amino asitlerin dizilişi
4. Amino asit çeşitlerinin tekrar sayısı neden olur.

B. PROTEİNLERİN GÖREVLERİ
Sentezlenen proteinler,
1. Enzimlerin yapısına
2. Hücredeki bütün zar sistemlerinin yapısına
3. Hormonların büyük çoğunluğunun yapısına
4. Hayvanlarda kasların yapısına
5. Gerektiğinde enerji teminine
6. Kromozom, ribozom, sentrozom gibi organellerinin yapısına
7. Antijen, antikor, hemoglobin, pıhtılaşmayı sağlayan fibrinojen protrombin gibi kan proteinlerinin yapısına katılır.

C. SANTRAL DOĞMA
1. Replikasyon (Duplikasyon): DNA’nın kendine benzer yeni bir DNA meydana getirmesidir. Bu olay hücreler bölüneceği zaman gerçekleştirilir.
Hücre bölünmeleri sırasında DNA replikasyonunun doğru biçimde gerçekleşmesi, kalıtsal bilgilerin gelecek nesillere hatasız aktarılmasını sağlar.

2. Transkripsiyon (Yazılma): DNA’nın anlamlı zincirinden mRNA ve diğer RNA’ların sentezlenmesidir. Her canlı hücrede olur.

3. Translasyon (Okunma): mRNA’daki bilgilerle protein sentezlenmesine denir. Ribozomlarda gerçekleşir.
DNA’nın çekirdekten hücre metabolizmasını ve bölünmeyi kontrol etmesine santral doğma denir.
Santral doğma olayında sentez reaksiyonları her zaman DNA’dan proteine doğru olur. Proteinden DNA sentezlenmesi olanaksızdır.
Santral doğma olaylarının bir kısmını protein sentezi oluşturur. Buna karşın, protein sentezinin gerçekleşmesinde DNA replikasyonuna ihtiyaç duyulmaz.
Eğer DNA replikasyonunda herhangi bir hata meydana gelirse, bu hata kalıtsal bilgilerde değişmelere yol açar. Buna mutasyon denir. DNA replikasyonunun haricinde (transkripsiyon veya translasyonda) meydana gelebilecek hatalar kalıtsal olmayıp düzetilmesi mümkündür.
Ancak, DNA zincirlerinden yalnız birinde olan kopmalar tamir edilebilmektedir. iki zincir karşılıklı olarak koparsa tamiri mümkün değildir.