Energia dostarczona do aktywacji aminokwasu

Energia dostarczona do aktywacji aminokwasu powinna wystarczyć do powstania wiązania peptydowego, którego potencjał syntezy wynosi około 5500 cal/mol, ale komórka zużywa jeszcze dwie grupy fosforanowe GTP do biosyntezy białka podczas etapu zachodzącego na rybosomie. Podczas aktywacji aminokwasu i biosyntezy białka na rybosomie dwukrotnie powstają cząsteczki pirofosforanu, a ich ponowne wykorzystanie do resyntezy ATP i GTP jest możliwe tylko po uprzedniej hydrolizie pi-rofosforanu do fosforanu nieorganicznego. Hydroliza pirofosforanu daje zmianę energii rzędu 7000 cal/mol. Stąd w sumie dla połączenia amino-kwasów wiązaniem peptydowym zostaje zużyta energia 4 X 7000 = = 28 000 cal/mol, zdecydowanie kierująca reakcję ku syntezie. Łatwo też obliczyć, że biosynteza jednego łańcucha białkowego o masie cząsteczkowej 30 000, zbudowanego z około 250 aminokwasów, wymaga wkładu przeszło 5 milionów cal/mol. Dla uzyskania potrzebnej energii komórka musi spalić całkowicie 20 gramocząsteczek glukozy. Nie zdziwi nas zatem, że komórka złożona głównie z białek poświęca do ich budowy około 88% energii przeznaczonej na biosyntezy.

Trudniejsza jest jakaś ogólna ocena nakładów energetycznych dla syntezy „przeciętnego” lipidu. Posłużymy się przykładem biosyntezy lecytyn zbudowanych z 2 reszt kwasów tłuszczowych, glicerolu, choliny i grupy fosforanowej. Składniki te muszą zostać aktywowane: 1) każda cząsteczka kwasu tłuszczowego – jedną cząsteczką ATP, przy czym powstaje aktywny kwas tłuszczowy, AMP i pirofosforan. Razem wydatek wynosi 2X2 grupy fosforanowe ATP = 4 ATP 2) glicerol – jedną cząsteczką ATP ze zużyciem końcowej grupy fosforanowej 3) cholina – jedną cząsteczką ATP z powstaniem ADP i cząsteczką CTP ze zużyciem jednej grupy fosforanowej, razem 2 cząstek ATP. Po dodaniu okaże się, że potrzeba 7 cząstek ATP do aktywacji wszystkich składników, a więc i ich połączenia w cząsteczkę lecytyny. Wobec tego, że cząstączki lipidów syntetyzowane przez komórkę są stosunkowo małe, koszt jednej z nich jest niski i w naszym przykładzie wynosi 49 000 cal/mol. Trzeba jednak pamiętać, że w komórce jest wiele cząsteczek lipidów.

Leave a Reply