СИНТЕЗ БЕЛКА
Синтез белковых молекул происходит в цитоплазме. Мономерами белков являются аминокислоты. В состав подавляющего большинства белков живых организмов входят 20 аминокислот, однако в некоторых случаях в белки могут включаться ещё несколько особых или модифицированных аминокислот (селеноцистеин, десмозин, гамма-каброксиглутаминовая кислота).
Белки синтезируются по матричному принципу, т.е. существует особая матричная молекула, в которой закодирована последовательность аминокислот в белке. В роли такой молекулы выступает информационная, или матричная РНК (сокращенно иРНК или мРНК).
Синтез и процессинг белка включает в себя следующие стадии:
1. Трансляция - создание полипептидной цепи
2. Фолдинг - формирование определенной трехмерной структуры полипептида
3. Химическая модификация
4. Транспорт к месту назначения
В ходе трансляции последовательность нуклеотидных триплетов иРНК приводятся в соответствие последовательности аминокислот в пептидной цепочке с помощью особых органелл - рибосом, состоящих из 2 субъединиц, в каждой из которых имеется белковая и рибонуклеотидная часть. Молекулами, доставляющими аминокислоты к рибосомам, являются транспортные РНК. На одном из участков тРНК имеется триплет нуклеотидов, называемый антикодоном. В случае, если антикодон тРНК комплементарно связывается с кодоном иРНК, который в данный момент считывается рибосомой, тРНК входит в рибосому, и активный центр в большой субъединице рибосомы переносит аминокислоту с тРНК на растущую пептидную цепь.
Стоит отметить, что синтез белка требует от клетки больших энергетических затрат:
- 1 молекула АТФ затрачивается на активацию трансляции
- по 2 макроэргические связи затрачивается на активацию каждой аминокислоты, что необходимо для прикрепления аминокислоты к молекуле тРНК (АТФ расщепляется до АМФ и пирофосфата)
- 1 молекула ГТФ расходуется на связывание комплекса аминокислота-тРНК с А-сайтом рибосомы
- 1 молекула ГТФ необходима для транслокации рибосомы после образования новой пептидной связи
- 1 молекула ГТФ необходима для терминации трансляции
Таким образом, каждая аминокислота в белке "стоит" клетке 4 макроэргических связей, к тому же 2 связи дополнительно затрачиваются при активации и терминации трансляции. Подобная "дороговизна" объясняется необходимостью обеспечить точность и необратимость реакции образования пептидной связи.