Биосинтез и клеточная локализация ферментов

Биосинтез молекулы фермента происходит в клетке по схеме синтеза белка. Наиболее интенсивно синтезируются ферменты в период роста и развития. В отдельных органах ферменты синтезируются в больших количествах. Например, слюнные, желудочные, кишечные, поджелудочные железы синтезируют ферменты, обеспечивающие гидролитическое расщепление кормовых масс. Для ферментов характерна определенная клеточная локализация. В клеточном ядре находятся ферменты обмена нуклеиновых кислот – ДНК-полимераза, гираза, РНК-полимераза и т.д. В митохондриях – ферменты цикла трикарбоновых кислот и дыхательной цепи, окисления жирных кислот; в цитозоле – ферменты гликолиза, синтеза жирных кислот, активирования аминокислот; в рибосомах – ферменты белкового синтеза; в лизосомах – ферменты, гидролизующие белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды – катепсины, ДНК-азы, РНК-азы, фосфатазы и т.д. При этом ферменты в клетке находятся не в разрозненном состоянии, а функционируют в виде агрегатов сложных, строго упорядоченных структур. Формирование этих структур осуществляется с участием молекулярных шаперонов, то есть временных сопровождающих участников, которые не входят в состав конечных продуктов. Шапероны состоят из 7-членного кольца (бублика), имеют форму колеса и "катятся" по ниточке актина (при сокращении мышечной ткани) или вдоль микротрубочек, транспортируя белковые молекулы к месту назначения. Так, полиферментный пируватдегидрогеназный комплекс состоит из трех ферментов. В состав этого комплекса E.coli, Мм 4,6x10 Да, входят 24 молекулы пируватдегидрогеназы, 24 молекулы дегидролипоилтрансферазы, 12 субединиц дегидролипоилдегидрогеназы и 3 дополнительных белка. Этот комплекс диаметром 300 А осуществляет непрерывный ферментативный процесс окислительного декарбоксилирования и его регуляцию. Гликолиз, если начинается с гликогена, то обеспечивается участием 14 ферментов, находящихся в виде сложного комплекса на мембранах, их называют метаболоном. Метаболон – это надмолекулярный комплекс ферментов, катализирующих последовательные стадии метаболического пути в структурных элементах клетки.