Распределение ферментов в организме

Многие ферменты обнаруживаются практически во всех клетках организмов - это ферменты, которые участвуют в процессах жизнеобеспечения самой клетки, таких как синтез белков и нуклеиновых кислот, энергетический обмен и некоторых других. С другой стороны, дифференцированные клетки, выполняющие различные специализированные функции, различаются и по ферментному составу. Например, клетки печени содержат набор ферментов, необходимый для синтеза мочевины, клетки коры надпочечников содержат ферменты, синтезирующие стероидные гормоны. Некоторые ферменты обнаруживаются лишь в одном-двух органах (их называют органоспецифическими ферментами). Например, уроканиназа есть только в печени, гистидаза – в печени и коже, кислая фосфатаза – преимущественно в предстательной железе.

Внутри клеток ферменты также распределены неравномерно. Одни ферменты находятся в составе цитозоля, другие фиксированы в клеточных органеллах (например, сукцинатдегидрогеназа – во внутренней мембране митохондрий). Разные органеллы – ядро, митохондрии, лизосомы, мембраны – имеют специфический набор ферментов. Таким образом, в клетке образуются отсеки (компартменты), различающиеся по набору ферментов, а следовательно, и по метаболизму.

Изоферменты

Изоферменты подобно другим изофункциональным белкам выполняют одинаковую функцию, т.к. катализируют одну и ту же реакцию. Однако по ряду свойств изоферменты могут различаться, например, по максимальной активности, Км, по термостабильности и т.д. В основе особенностей изоферментов лежат генетически обусловленные различия их первичной структуры, обычно небольшие. Формы ферментов, образующиеся в результате модификации их молекул уже после синтеза, не называют изоферментами, например, не являются изоферментами фосфорилированная и дефосфорилированная формы тканевой липазы.

Если ферменты имеют олигомерную структуру и построены из неидентичных протомеров, то изоферменты могут получаться в результате различных комбинаций протомеров. Например, ЛДГ представляет собой тетрамер, в котором могут быть представлены протомеры двух типов – Н (heart – сердечный) – обнаруживается преимущественно в сердце, и М (muscle – мышечный) – обнаруживается преимущественно в мышцах и печени. Различные комбинации этих протомеров образуют 5 изоферментов ЛДГ: Н₄ (ЛДГ₁), Н₃М (ЛДГ₂), Н₂М₂ (ЛДГ₃), НМ₃ (ЛДГ₄), М₄ (ЛДГ₅). У больных с ИМ сывороточный уровень Н-содержащих изоферментов, особенно Н₄, возрастает. Повышение Н₄, так что отношение Н₄/Н₃М становится больше 1 (в сыворотке крови здорового человека изофермент Н₃М присутствует в наивысшей концентрации), подтверждает диагноз: “ИМ”.

Изменения ферментного состава организма

При физиологических изменениях состояния организма, например в процессе развития (онтогенезе) или адаптации к изменению условий среды, может изменяться не только каталитическая активность ферментов, но и их количество. Активность ферментов, их количество, а также компартментализация изменяются и при болезнях. Эти проявления болезней называют энзимопатиями.

В плазме крови здоровых людей имеется небольшой по сравнению с клетками набор ферментов, и их концентрация значительно ниже, чем в клетках. При повреждении и нарушении компартментализации ферменты из клеток могут попадать в кровь. Изменения ферментного состава крови при разных заболеваниях различны, поэтому определение ферментов в сыворотке крови используется как метод диагностики болезней и метод контроля эффективности лечения. Примеры ферментов, используемых с этой целью:

фермент	диагностика
Специфический антиген простаты (PSA)	рак предстательной железы
АлАТ	повреждения печени
щелочная фосфатаза	заболевания печени и желчевыводящих путей
амилаза	панкреатит
Креатинкиназа (КК-МВ)	ИБС
ЛДГ (ЛДГ1)	ИБС