Аминокислоты, которые образуются в результате расщепления пищевого белка гетеротрофами, транспортируются в цитоплазму клеток. Далее они включаются в синтез клеточных белков.
Заменимые аминокислоты могут образовываться в клетке из различных веществ.
Незаменимые аминокислоты обязательно должны поступать в гетеротрофные клетки из окружающей среды. Для разных организмов незаменимы различные аминокислоты.
Клетки автотрофам способны самостоятельно синтезировать все необходимые аминокислоты, используя нитратные соединения, поглощенные из почвы. При этом расходуется энергия, аккумулированная в химических связях АТФ в процессе фотосинтеза.
Процесс синтеза белка состоит из нескольких этапов: 1) транскрипция иРНК на матрице ДНК, 2) транспорт иРНК через ядерные поры в цитоплазму клетки, 3) формирование комплекса иРНК с большой и малой субъединицами рибосом 4) трансляция - процесс реализации информации, закодированной в нуклеотидной последовательности иРНК, в аминокислотную последовательность белка, 5) посттрансляционной модификации синтезированной белковой молекулы.
Транскрипция иРНК и ее модификации
РНК-полимераза копирует не только нуклеотиды экзонов, но также и интронов. Особые ферменты ядра способны познавать интроны и вырезать их.
В ядре иРНК подвергается и другим модификациям: в ее концов прикрепляются сигнальные последовательности нуклеотидов, которые отвечают за последующие сопряжения иРНК с рибосомой и ее транспорт из ядра.
транспорт иРНК
Зрелые молекулы иРНК познаются особыми белками ядерных пор, которые способствуют их продвижению в цитоплазму с помощью активного транспорта. Попав в цитоплазму, иРНК связывается с ре-босомальнимы субъединицами, это является сигналом для сбора данных субъединиц в функционально активную рибосому.
Трансляция
В процессе трансляции нуклеотидная последовательность иРНК считывается группами по три нуклеотида, по мере того как рибосома перемещается вдоль молекулы иРНК.
Транспорт аминокислот в рибосомы обеспечивают тРНК. Для каждой аминокислоты существует специфическая тРНК.
Транспортная РНК с присоединенной к ней аминокислотой поступает в рибосомы и связывается анти-кодоном с комплементарным триплетом (кодоном) молекулы иРНК. Связывание происходит в четко определенном месте - на так называемой А-участке рибосомы. В этот момент на Р-участке (она расположена рядом с А-участком) уже есть тРНК, которая удерживает конец полипептидной цепи, растет. Аминокислота, закрепленная на тРНК, которая только что поступила, образует пептидная связь с СООН-концевой аминокислотой полипептидной цепи, и тРНК, которая до этого находилась на Р-участке, отделяется от рибосомы и способна транспортировать другую такую же аминокислоту. Это приводит к перемещению тРНК, осталась (которой теперь связаны аминокислоты синтезируемого белка), на Р-освободившийся участок. Теперь А-участок доступна для прикрепления следующей молекулы тРНК, антикодон которой комплементарный кодона иРНК (последняя также переместилась относительно А-участка на один триплет). Так продолжается до тех пор, пока в А-участке рибосомы не окажется кодон иРНК, не кодирует ни аминокислоты - стоп-кодон. В эукариот стоп-кодонами являются триплеты УАА, УАГ и УГА. Для них не существует комплементарного антикодона тРНК, отсутствие тРНК в А-участке вызывает отщепление полипептидной цепи от тРНК, находящейся в Р-участке. Трансляция прекращается.
Для большинства клеток синтез белка - наиболее энергоемкий из всех биосинтетических процессов. Образование каждого нового пептидной связи сопровождается расщеплением менее 4 молекул АТФ: 2 из них расходуются на присоединение аминокислоты к соответствующей тРНК, а еще 2 - на связь тРНК с А-участком и передвижения рибосомы вдоль цепи иРНК.
Сбор одного белка длится в среднем от 20 до 560 секунд. Но даже эта огромная скорость может быть увеличена, если синтез полипеп-тидного цепи происходит на полирибосомаль-ном комплексе (полисомий).