Внутрішньоклітинна локалізація ферментів

Переважна більшість ферментів діє всередині клітини, де вони утворилися, тобто являє собою так звані ендоферменти. При цьому для них характерна певна клітинна локалізація.

Загалом локалізацію найважливіших груп ферментів усередині клітини молекул знаходяться численні важливі групи ферментів: ферменти, що каталізують процеси анаеробного дихання або спиртового бродіння, перетворення сахарів, розщеплення крохмалю – α - і β-амілази. У цій же частині локалізовані всі ферменти синтезу вищих жирних кислот, багато ферментів, що каталізують синтез І взаємні перетворення амінокислот, а також численні гідролітичні ферменти.можна уявити таким чином. У розчинній частині клітини у вигляді окремих

Ряд ферментів локалізовано в органелах клітини - ядрі, мітохондріях, рибосомах і т.д. В ядрі в основному знаходяться ферменти, що каталізують утворення нуклеїнових кислот. Усі ферменти і кофактори дихального ланцюга, а також усі ферменти окиснювального фосфорилювання, які мають відношення до утворення АТФ у клітині, локалізовані в мітохондріях. Тут же міститься повний набір ферментів, що каталізують реакції циклу трикарбонових кислот, а також ферменти, що каталізують окиснення жирних кислот. Крім того, у мітохондріях локалізовано багато амінотрансфераз, що каталізують реакції переамінування, і такий ключовий фермент азотистого обміну глутаматдегідрогеназа.

Ферменти біосинтезу білків зосереджені переважно в рибосомах. У них містяться також ферменти, що каталізують біосинтез рибонуклеїнових кислот.

Біохімічні процеси, що відбуваються в клітині, являють собою складні ланцюги реакцій, які послідовно каталізуються декількома ферментами. Багато ферментів у клітині діють одночасно. При цьому речовина, одержана під дією першого ферменту, є субстратом для наступного і т.д. Утворюються так звані мультиферментні системи.

За ступенем складності мультиферментні системи можна розділити на три групи. До першої групи належать системи, в яких окремі ферменти знаходяться в цитоплазмі і не зв'язані один з одним. У цих випадках молекули субстратів дифундують від одного ферменту до іншого і т.д., причому продукт дії одного ферменту є субстратом для іншого (рис. 1, а).

До другої групи відносять системи, що утворені у вигляді комплексів і важко розпадаються на окремі ферменти. При цьому продукт дії одного ферменту також є субстратом для іншого, однак проміжні продукти вже не залишають ферментного комплексу в результаті дифузії (рис. 1, б). Прикладом такої системи може бути комплекс ферментів, які каталізують синтез жирних кислот або окиснювальне декарбоксилювання піровиноградної кислоти.

Найбільш високоорганізованими мультиферментними системами є комплекси ферментів, з'єднані з мембранами клітинних органел. Прикладом такої системи може бути ланцюг дихальних ферментів, міцно зв'язаних мембраною мітохондрій. Речовини, що піддаються перетворенню, послідовно переміщуються уздовж ланцюга ферментів (рис. 1, в).

У таких системах швидкість ферментативних реакцій дуже висока, оскільки не витрачається час на переміщення субстратів від одного ферменту до іншого.