3.7. Внутриклеточное распределение ферментов

С современной точки зрения клетка является высокоупорядоченной системой, в отдельных частях которой осуществляются строго определенные биохимические процессы.

Это объясняется тем, что в клеточном содержимом ферменты распределены не хаотически, а строго упорядоченно в виде систем ферментов - мультиферментных комплексов, обеспечивающих каталитические превращения всех участников единого метаболического цикла - в клетках с большой скоростью осуществляются многостадийные процессы, как распада, так и синтеза органических молекул.

Ферментативный катализ в многостадийных реакциях идет без выделения промежуточных продуктов: только возникнув, они тут же подвергаются дальнейшим преобразованиям.

Например, разнообразные гидролазы и лиазы сосредоточены преимущественно в лизосомах. Внутри этих сравнительно небольших (несколько нанометров в диаметре) пузырьков, ограниченных мембраной от цитоплазмы клетки, протекают процессы разрушения различных органических соединений до тех простейших структурных единиц, из которых они построены.

Ферменты локализованы во всех органеллах клеток (Рис. 3.9):

Рис. 3.9. Органеллы клетки: 2 – ядро; 3 – рибосома; 5 – эндоплазматический ретикулум; 6 – аппарат Гольджи; 7 – внешняя мембрана; 9 – митохондрия; 12 – лизосома

1. Ферменты, локализованные в ядре, катализируют синтез молекул ДНК и РНК, а также процессы их функционирования и распада.

2. В митохондриях действую ферменты энергетического обмена.

3. Рибосомальные ферменты катализирует биосинтез белка.

4. В аппарате Гольджи – ферменты, катализирующие созревание белков.

5. В лизосомах – гидролитические ферменты.

6. Значительное число ферментов ассоциировано с внешней и внутренними мембранами.

3.8. Классификация и номенклатура ферментов

Катализируемая химическая реакция является тем признаком, по которому можно отличить один фермент от другого.

Некоторые, ранее описанные ферменты сохранили тривиальные названия, такие как трипсин, пепсин, каталаза.

Однако большинство названий ферментов образовано с помощью суффикса –аза:

- от названия типа реакции, которую они катализируют: так, дегидрогеназа катализирует отрыв водорода, гидролаза катализирует гидролиз, трансфераза переносит химические группы и т. д.

- от названия субстратов, участвующих в ферментативной реакции: так аргиназа катализирует гидролиз аргинина, фосфатаза катализирует гидролиз фосфорных эфиров и т. д.

В 1961 году Международная комиссия по номенклатуре ферментов разработала современную номенклатуру ферментов, основанную на типе катализируемой реакции.

!!!! Согласно этой номенклатуре название фермента составляют из химического названия субстрата и названия той реакции, которую катализирует фермент.

Например, фермент, который катализирует окисление глюкозы, получил название глюкозооксидаза.

Согласно рекомендациям комиссии ферменты делят на классы, подклассы, и подподклассы и т. д. вплоть до десяти разрядов.

В соответствии с типом катализируемой химической реакции все ферменты делят на шесть классов:

1. Оксидоредуктазы – ускоряют реакции окисления-восстановления. Окисление протекает как процесс удаления атомов водорода (или электронов) от субстрата, а восстановление – как присоединение атомов водорода (или электронов) к акцептору.