Распределение ферментов в клетке

Распределение ферментов по субклеточным органеллам изучают после предварительного фракционирования клеточных гомогенатов путём высоко- скоростного центрифугирования, определяя содержание ферментов в каждой фракции (рис. 4.1.1).

Рис. 4.1.1. Схема разрушения клеток

Ни одна из фракций не представляет собой чистые органеллы. Маркерный фермент или химический компонент ‒ это тот компонент, который присутствует практически только в составе данного типа органелл. Другими словами, маркер служит индикатором присутствия или отсутствия фракций тех органелл, в составе которых он находиться (табл. 4.1.1).

Локализацию данного фермента в ткани или клетки часто удаётся установить in situ гисто-химическими методами. Для этого тонкие (от 2 до 10 мкм) срезы замороженной ткани обрабатывают раствором субстрата, к которому специфичен данный фермент. В тех местах, где находится фермент, образуется продукт, катализируемый этим ферментом реакции.

Если продукт окрашен и нерастворим, он остаётся на месте образования и позволяет локализовать фермент. Гистоэнзимология даёт наглядную и, в известной мере физиологическую картину распределения ферментов в компартментах клетки.

Большинство ферментов имеют внутриклеточную локализацию и неравномерное распределение в организме. Ферменты определённого метаболического пути, как правило, находятся в одном компартменте клетки. Особенно важно разделение метаболических путей на анаболические и катаболические процессы, которые являются противоположно направленными.

Таблица 4.1.1

Маркерные ферменты,

определяемые при субклеточном фракционировании

Фермент	Субклеточные фракции
ДНК-полимераза	ядро
Сукцинатдегидрогеназа	митохондрии
Цитохромоксидаза	митохондрии
Глюкоза-6-фосфатаза	ЭПР
Кислая фосфатаза	лизосомы
Рибонуклеаза	лизосомы
Каталаза	пероксисомы
Уратоксидаза	пероксисомы
5′-Нуклеотидаза	плазматическая мембрана
Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа	цитозоль
Лактатдегидрогеназа	цитозоль
Фосфофруктокиназа	цитозоль

Ферменты, присутствующие в ядре

• Ферменты в растворимом пространстве: гликолитические ферменты, ферменты пентозофосфатного пути;

• Ферменты, связанные с хроматином: РНК-полимеразы ІІ, ІІІ, нуклеотизтрифосфатазы, ДНК-полимеразы;

• Ферменты, найденные в ядрышке: РНК-полимеразы І, топоизомеразы, РНК–метилазы, протеинкиназы, фосфопротеинфосфатазы;

• Ферменты, связанные с мембранами: глюкозо-6-фосфатаза, кислая фосфатаза.

Ферменты митохондрий

• Матрикс: ферменты цикла лимонной кислоты (за исключением сукцинатдегидрогеназы), ферменты β-окисления жирных кислот, пируваткарбоксилаза, глутаматдегидрогеназа, орнитинкарбомоилдегидрогеназа;

• Внутренняя мембрана: сукцинатдегидрогеназа, NADH-дегидрогеназы (ассоциированы с дыхательной цепью), АТР-синтазы, карнитинпальмитоилтранфераза, глицерол-3-фосфатдегидрогеназа, цитохромоксидаза;

• Межмембранное пространство: нуклеозиддифосфаткиназа, аденилаткиназа;

• Внешняя мембрана: цитохром-в₅-редуктаза, аминооксидазы, ацетил-СоА-синтетазы, гексокиназа, фосфолипаза А₂, холин-фосфотрансфераза