Одна з дикарбонових амінокислот - аспарагінова - може синтезуватися шляхом прямого приєднання аміаку до фумарової кислоти.
Фермент аспартат-аміак-ЛіАЗ, що каталізує цю реакцію, виділений з бактерій, являє собою металопротеїни, що активується Са 2+. У вищих рослин активність ферменту невисока, він виявлений в конюшині, горосі та інших рослинах.
Синтез незамінних амінокислот
Вищі рослини здатні синтезувати всі необхідні для білкового синтезу амінокислоти і можуть використовувати для цього відповідні -кетокислот, а також аміак або нітрати в якості джерела азоту. Організм тварин і людини не синтезує всі необхідні амінокислоти. Чи не синтезуються тільки 10 з 20 необхідних, або незамінних амінокислот: валін, лейцин, ізолейцин, треонін, метіонін, фенілаланін, триптофан, лізин, аргінін, гістидин.
Незамінність цих амінокислот для зростання і розвитку організму тварин і людини пояснюється відсутністю відповідних -кетокислот, з яких в процесі амінування вони могли б сінтезіроватся.
Біосинтез кожної незамінної амінокислоти має специфічні особливості; він набагато складніше, ніж біосинтез замінних амінокислот.
Оскільки синтез кожної з незамінних амінокислот має свою особливість, обмежимося лише деякими загальними положеннями. Так, три незамінних амінокислоти лізин, треонін і метіонін в рослинах і мікроорганізмах синтезуються з аспарагінової кислоти.
Ізолейцин утворюється у бактерій з незамінної амінокислоти треоніну. Багатостадійний синтез у рослин фенілаланіну здійснюється з еритроза-4-фосфату і фосфопірувата; на передостанніх стадіях здійснюється перенесення аміногрупи від глутамінової кислоти. Біосинтез гистидина - незамінної амінокислоти для дітей - повністю вивчений у бактерій і грибів. Завершальною стадією є реакція трансаминирования, роль донора аміногрупи виконує також глутамінова кислота. Шлях біосинтезу гистидина в вищих рослинах не вивчений. Синтезовані амінокислоти - замінні і незамінні використовуються для біосинтезу білка.
біосинтез білка
Виявлення механізму біосинтезу білка - одна з найбільш важливих і цікавих проблем сучасної біохімії. Приблизні підрахунки показують, що одна жива клітина містить кілька тисяч різних білків, організм же в цілому повинен синтезувати десятки тисяч індивідуальних білкових молекул.
Яким же чином в клітці утворюється така велика кількість різноманітних білків з невеликого набору амінокислот, причому саме в той час і в такій кількості, в якому потрібно? І як специфічні властивості білків передаються з покоління в покоління? Такі питання хвилюють вчених у всьому світі. Механізм складних життєвих процесів, що лежать в основі передачі спадковості, почали розшифровувати лише в останні 60 років.
Процес біосинтезу білків виявився універсальним для всіх живих істот на Землі - від найпростішої бактеріальної клітини до вищих рослин, тварин і людини. Синтез білка в клітині ґрунтується на двох фундаментальних принципах, характерних для живих систем, що відрізняють біологічні системи від неживої природи, - матричний принцип і принцип комплементарності.
Матричний принцип полягає в тому, що взаємодія відбувається не між молекулами, що знаходяться в системі в хаотичному русі, а між просторово організованими фіксованими молекулами і системами.
Одне з цих речовин обов'язково є полімер, тоді як інше може бути як полімером, так і мономером. Матричний синтез є основним у всіх тих випадках, коли необхідно забезпечити заздалегідь задану послідовність мономерів у знову синтезованому біополімерів.
Принцип матричного синтезу реалізується через принцип комплементарності. Саме компліментарність дозволяє матриці «вибрати необхідний мономер і встановити його в потрібному місці на матриці».
В результаті кропіткої роботи багатьох вчених була встановлена в основному роль нуклеїнових кислот в біосинтезі білків і показана матрична роль РНК в цьому процесі, що дозволило Ф. Крику виробити положення про передачу генетичної інформації в клітині.
Послідовність матричних биосинтезов білка включає три основних етапи.
1) Реплікацію ДНК - біосинтез копії ДНК з використанням в якості матриці вже існуючі молекули ДНК.
2) Транскрипцію - біосинтез РНК (будь-тРНК, мРНК, рРНК) на матриці ДНК. Нуклеотидная послідовність в молекулі РНК комплементарна якомусь ділянці (гену) молекули ДНК.
3) Трансляція - біосинтез поліпептидних ланцюгів білкових молекул, амінокислотна послідовність яких задається нуклеотидной послідовністю мРНК за участю тРНК і рРНК. В якості матриці використовується мРНК.