Biofísicamente hay muchos factores que entran en juego con esto. La respuesta más fácil en realidad es que chocan con ella. Para aminoácidos comunes como alanina, prolina, glicina, y tal, la tRNA sintetasa tiene una tasa de renovación de aproximadamente 2 a 8 nuevas moléculas de acyl tRNA por segundo por enzima. Muchas enzimas están localizadas en la ER rugosa, pero también hay otras que no lo son. La concentración de ARNt individual dentro de las células varía de 8E7 a aproximadamente 4E8 dentro de las células de E. coli, determinado experimentalmente. La cantidad total de aminoacil-tRNA (tRNA con el aminoácido adjunto) se encontró alrededor de 6.4E4, por lo que solo una pequeña fracción de todos los tRNA tienen un aminoácido unido a ellos. Pero este número todavía es más de cinco veces la cantidad total de ribosomas dentro de las células.
Para derivarlo podemos simplificar enormemente los dos en esferas duras comportándose de manera ideal (esencialmente ignorando mucho sobre la cinética enzimática y el ARN), si es así, la ecuación de la cantidad de tiempo que tardan dos moléculas en colisionar es igual a
Z = SU [A] [B]
Donde Z es las colisiones por segundo por molécula, S es el área de sección transversal esférica de las moléculas, U es la velocidad relativa promedio y [A] y [B] son las concentraciones de A y B, respectivamente. Se puede suponer que la velocidad promedio de las moléculas a la temperatura corporal es de alrededor de 200 m / s, que se basa en la energía cinética de las moléculas y es una aproximación aproximada.
Dadas algunas suposiciones razonables de la concentración del ARNt y ribosomas y el tamaño de la célula, podemos obtener una Z de alrededor de 30 para un solo acil-ARNt. Esto es bastante cercano a los 20 aminoácidos por segundo que generalmente recibimos. En general, el paso limitante de la velocidad para la reacción ribosomal es en realidad la formación del enlace peptídico (porque usa energía) y los acyl-tRNA pueden asociarse libremente con sus codones apropiados y hacer colas en línea antes de que se incorporen.
Termodinámicamente, la unión del ARNt no siempre es fuerte ni específica. Depende del ribosoma comprobar que el ARNt de acilo está en el lugar correcto, que se ha conformado correctamente al codón y que el aminoácido unido es la molécula correcta. Debido a que la síntesis de proteínas se combina con la hidrólisis de ATP, todo el proceso es altamente exotérmico y espontáneo, lo que permite que continúe. La formación de una cadena de proteínas es una serie de reacciones termodinámicamente favorables que, en una secuencia perfecta y con los mecanismos de control adecuados, nos permiten crear proteínas de manera precisa y rápida.
