Sau khi được tổng hợp xong ở trong nhân, mARN đi từ nhân ra tế bào chất để thực hiện quá trình giải mã.
Đầu tiên, tiểu phần nhỏ của ribosome nhận biết và kết hợp với mARN ở đầu 5’, tiếp đó nó dịch chuyển dần tới mã mở đầu (là AUG) và dừng lại.
Tiếp đó, tARN mang axit amin mở đầu (là Methyonin đối với sinh vật nhân chuẩn và là fMethyonin đối với sinh vật nhân sơ) tới ribosome để lắp ráp. Đây là tARN đầu tiên và cũng là axit amin đầu tiên mở đầu cho chuỗi polypeptit.
Tiếp theo, tiểu phần lớn của ribosome đến kết hợp với tiểu phần nhỏ để tạo thành ribosome hoàn chỉnh. Trên ribosome có ba vị trí quan trọng đảm nhận ba chức năng khác nhau đó là: vị trí A là vị trí để cho phức hệ axit amin-tARN đi vào, vị trí P là vị trí để hình thành liên kết peptit và vị trí E là nơi để tARN hoàn thành nhiệm vụ rời khỏi ribosome.
Sau khi axit amin mở đầu đã được đặt vào đúng vị trí, tARN mang axit amin tiếp theo (axit amin1) tiến vào ribosome ở vị trí A, tiếp đó liên kết peptit giữa axit amin mở đầu và axit amin1 sẽ được hình thành ở vị trí P, ribosome dịch chuyển sang bộ 3 kế tiếp, phân tử tARN mang axit amin mở đầu được rời khỏi ribosome ở vị trí E. Lúc này vị trí A của ribosme trống và sẽ lại đón nhận một phức hệ axit amin-tARN mới và các bước tiếp theo lại được lặp lại.
Khi ribosome tiếp xúc với bộ 3 kết thúc trên mARN thì một yếu tố đặc biệt được gọi là yếu tố kết thúc sẽ được tiến vào ribosome ở vị trí A, nó kết hợp với bộ 3 kết thúc, lúc này 2 tiểu phần của ribosome tách rời nhau và rời khỏi mARN đồng thời chuỗi polypeptit được giải phóng.
Sau khi được tổng hợp, chuỗi polypeptit cắt bỏ axit amin mở đầu và có thể một vài axit amin cạnh nó để tạo thành chuỗi polypeptit hoàn chỉnh, từ đó tiếp tục hoàn thiện thành các bậc cấu trúc cao hơn.
Hình III.7. Mô hình quá trình giải mã tổng hợp protein
Ở sinh vật nhân chuẩn, thông thường mỗi phân tử mARN chỉ mang thông tin của một gen qui định một chuỗi polypeptit và khi thực hiện giải mã, chúng cho nhiều phân tử
ribosome cùng tham gia(tạo chuỗi polyribosome). Vì vậy, khi một phân tử mARN thực hiện giải mã sẽ tạo ra được đồng thời nhiều chuỗi polypeptit cùng loại. Ngược lại ở sinh vật nhân sơ, mỗi phân tử mARN thông thường mang thông tin của nhiều gen qui định nhiều loại polypeptit khác nhau (mARN polycistronic).Do đó, khi thực hiện giải mã nó sẽ đồng thời tạo ra nhiều loại chuỗi polypeptit khác nhau. Điều đặc biệt là trên phân tử mARN polycistronic, ở mỗi đoạn mang thông tin của các gen khác nhau đều có điểm bắt đầu giải mã và điểm kết thúc giải mã, vì vậy chúng có thể thực hiện quá trình giải mã một cách độc lập với nhau tuỳ thuộc vào nhu cầu của tế bào.
Quá trình tổng hợp protein là quá trình tiêu tốn rất nhiều nhiều năng lượng. Cụ thể là, để tạo ra một liên kết peptit đòi hỏi tới bốn liên kết cao năng. Trong đó, hai liên kết dùng để hoạt hóa axit amin và gắn axit amin vào vào tARN, một liên kết dùng cho sự liên kết của phức hệ axit amin-tARN với ribosome, và một liên kết dùng cho sự dịch chuyển của ribosome.
3.3.4. Điều hoà tổng hợp protein
Các tế bào của cùng một cơ thể luôn có một bộ nhiễm sắc thể giống nhau vì chúng được sinh ra từ một hợp tử ban đầu thông qua quá trình nguyên phân, có nghĩa là các tế bào này có bộ gen hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên trong quá trình phân hóa của hợp tử, các tế bào đã phân chia, rồi phân hóa, cuối cùng tạo ra phôi rồi thành một cơ thể gồm nhiều loại tế bào khác nhau, mang những chức năng khác nhau để cùng phối hợp lại điều khiển hoạt động sống của cơ thể.
Như vậy, rõ ràng mặc dù có bộ gen giống nhau, nhưng các tế bào của các cơ quan khác nhau lại biểu hiện ra ngoài thành các tính trạng khác nhau của cơ thể. Điều này là do ở mỗi loại tế bào khác nhau đã cho các gen khác nhau hoạt động tuỳ thuộc vào chức năng của chúng. Thậm chí, ở cùng một loại tế bào nhưng trong các thời điểm khác nhau sẽ cho các gen khác nhau hoạt động tuỳ thuộc vào nhu cầu của tế bào ở thời điểm đó.
Các cơ chế đảm bảo cho sự hoạt động và không hoạt động của gen diễn ra nhịp nhàng trong đời sống của cơ thể được gọi là quá trình điều hoà hoạt động của gen hay điều hòa tổng hợp protein.