Биосинтез белка. Аппарат трансляции. Локализация в клетке и этапы этого процесса. Энергетическая характеристика процесса биосинтеза белка.

Биосинтез Б-это перевод последовательности нуклеотидов в последовательность АК. Правила трансляции определяются генетическим кодом. Биос.Б. происходит в ЭПС(ретикулуме) при помощи сложной белок-синтезирующей системы (рибосомы, мРНК, тРНК, белковых факторов трансляции, АТФ, ГДФ, различных катионов). Биосинтез белка –ферментативная полимеризация аминокислот, протекающая в следующей последовательности: 1)Активация АК: Фермент: аминоацил-тРНК-синтетаза: АК + тРНК + АТФ → АК-тРНК + АМФ + ФФн. АК присоединяется к конц.ОН группе тРНК. Для каждой из 20 АК существует специфическая аминоацил-тРНК-синтетаза. 2)Собственно трансляция: *Инициация трансляции - сборка всего комплекса белкового синтеза. Происходит на рибосомах. Ассоциация малой и большой рибосомы происходит в присутствии мРНК. Малая субъединица взаим. с мРнк вблизи 5' конца. Для инициации необходимо присутствие белковых факторов инициации IF: С инициирующим кодоном взаимод. антикодон иниц. тРНК. На стадии инициации затрачивается 1 ГТФ. *Элонгация трансляции – удлинение цепи полипептида. В элонгации принимают участие 3 белковых фактора элонгации EF(eEF). Направление считывания информации с мРНК- 5’→3’. Направление роста полипептидной цепи от N-конца к С-концу. После образования пептидной связи в А-сайте находится пептидил-тРНК, Р-сайт свободен. Рибосома сдвигается на 3 нуклеотида-(кодон) в сторону 3'конца- и это шаг рибосомы, при этом пептидил-тРНК из А-сайта переносится в Р-сайт- это транслокация. Для удлинения цепи на 1 АК остаток требуется 2 ГТФ.

*Терминация трансляции: Белковые факторы терминации RF (3) и eRF (1). Терминирующие кодоны: УАГ, УАА, УГА. После последнего шага рибосомы в А-центр не поступает (не становится) АК-тРНК. В результате транспептидазной реакции полипептид переносится на воду и освобождается из Р-сайта. Рибосома диссоциирует на субъединицы. Энергетические затраты – 1 ГТФ. Энергетические затраты в процессе трансляции: 1 молекула АТФ для активации АК и образования аминоацил-тРНК; 1 молекула ГТФ на сборку рибосомы из 2х субъединиц в единый комплекс в процессе инициации трансляции; 2 молекулы ГТФ на включение одной АК в полипептидную цепь на стадии элонгации; 1 молекула ГТФ на терминацию белкового синтеза. nАК + nАТФ (активация) + ГТФ(инициация) + + ГТФ (терминация) + 2(n-1) ГТФ (элонгация) → полипептид + nАМФ + nФФн + 2nГДФ + 2nФн. После синтеза полипептидная цепь подвергается фолдингу (белок приобретает нативную конформацию) и посттрансляционной модификации (фосфорилированию, аденилированию, гликозилированию) и транспортируется к месту функционирования. Синтез белка сложный и многостадийный процесс, регуляция которого осуществляется на разных уровнях многими механизмами. Наиболее распространенным механизмом регуляции количества белка в клетке является регуляция (индукция или репрессия белкового синтеза) на уровне транскрипции – синтеза матричной РНК.

Взаимосвязь процессов метаболизма углеводов, липидов и белков. Ключевые метаболиты. Амфиболические метаболические пути.

Метаболические превращения белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов и других соединений взаимозависимы, взаимообусловлены и составляют единое целое. Взаимосвязь метаболических процессов осуществляется через ключевые метаболиты – пировиноградную кислоту и ацетил-КоА.

Взаимосвязь ключевых метаболитов

Регуляция скорости метаболических путей осуществляется путем регуляции активности ключевых ферментов различными механизмами и на различных уровнях. *На генетическом уровне – регуляция на уровне транскрипции. Изменение скорости ферментативных реакций происходит в результате изменения содержания фермента в клетке. На уровне транскрипции происходит индукция и репрессия синтеза ферментов. *Регуляция активности ключевых ферментов путем их взаимопревращения – обратимого перехода из неактивной формы в активную. *Изменение активности ключевых ферментов (активация или ингибирование) различными механизмами – ковалентная модификация, аллостерическая регуляция.

Регуляция активности ключевых ферментов находится под гормональным контролем. Следствие такого контроля–взаимосвязь и скоординированность всех метаболических процессов. Амфиболические пути - метаболические пути, в которых объедены процессы распада и синтеза органических соединений.