Биологический каталог




Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы живых организмов

Автор В.В.Рогожин

с

41

Глава II

п-катион-радикалом на порфириновом кольце, которое называется соединением I пероксидазы.

Проникновение перекиси водорода происходит в дистальную область через канал, размеры которого определяют специфичность доступа субстратов в активный центр пероксидазы. В формировании канала доступа принимают участие последовательность аминокислот первичной структуры фермента с номерами 138-143, которая определяет субстратную специфичность пероксидаз [Gazaryan, Egorov, 1996].

Исследование механизмов индивидуального окисления субстратов, катализируемое пероксидазой, способствовало созданию представления о пероксидазе как ферменте, не обладающем избирательностью действия и способного окислять широкий спектр субстратов неорганической и органической природы, в присутствии перекиси водорода. Однако это мнение может быть опровергнуто при проведении реакций совместного окисления субстратов, в которых проявляется специфичность действия фермента и упорядоченность процесса пероксидазного окисления. Очередность реакций окисления при этом задается более высоким сродством одного из субстратов.

2.2.2.2. Пероксидаза в реакциях совместного окисления субстратов

При пероксидазном окислении двух субстратов отмечается активация окисления одного субстрата и ингибирование другого [Лебедева, Угарова, 1996]. При этом активации подвергается окисление медленно окисляемого субстрата и частичное или полное ингибирование превращения быстро окисляемого субстрата. Реакции совместного окисления субстратов имеют биологическое значение, так как по сравнению с реакциями индивидуального окисления более предпочтительны в живых организмах. Исследование этих реакций позволит разобраться в возможностях механизма действия пероксидазы и с учетом этих реакций выявить особенности функционирования пероксидазы в растительных и животных тканях, а также расширить аналитическое применение фермента.

Совместное пероксидазное окисление субстратов, катализируемое пероксидазой хрена, можно представить в виде нескольких различающихся между собой механизмов.

Во-первых, ускорение окислительной реакции может быть достигнуто за счет того, что оба субстрата способны одновременно связываться с апобелком или сродство медленно окисляемого

42

Пероксидаза — катализатор биогенных систем

субстрата выше к каталитическому участку активного центра фермента. При этом один из субстратов при связывании в области активного центра может изменять полярность среды, обеспечивая лучшее связывания окисляемого субстрата или участвовать в процессе переноса электронов и т.д.

Era->E+S1-S-»E-S1 -S2->E+S2+P,

Другим механизмом может быть активация окисления медленно окисляемого субстрата (S,) фермент-субстратным комплексом, образованного в виде молекулы белка с полуокисленной формой быстро окисляемого (S2) субстрата по следующей схеме:

E<=i=±E-S2->E-S2 ._a_>E-Sj —S,->E-S2+P,

Такой механизм предложен для реакции совместного окисления о-дианизидина и ферроцианида калия. Органический субстрат, связавшийся на поверхности белковой глобулы окисляется, и в результате образуется фермент-субстратный комплекс с полуокисленным субстратом, эффективно окисляющий ферро-цианид или любой другой медленно окисляемый субстрат [Лебедева и др., 1981].

Таким образом, для системы ферроцианид калия — о-диани-зидин — пероксидаза предложен механизм субстрат-субстратной активации, предполагающий непосредственное участие белковой глобулы фермента в каталитическом процессе. В пользу последнего также свидетельствовал тот факт, что о-дианизидин не ускорял окисление ферроцианида в отсутствие пероксидазы, хотя неферментативная реакция также протекала с участием промежуточных радикальных форм [Лебедева, Угарова, 1996]. При этом, образующийся на поверхности белковой глобулы полуокисленный продукт может быть активно использован в биогенных системах как механизм повышающий возможности биогенных систем при их адаптации к экстремальным условиям.

Совместное окисление близких по реакционной способности субстратов может приводить к образованию продуктов смешанной структуры, при этом происходит последовательное окисление обоих субстратов с образованием полуокисленных свободно-радикальных продуктов, реакция между которыми и является завершающей стадией каталитического процесса, описать который можно следующей схемой:

43

Глава II

E + S)<-»E-St->Е + РГ

E + S2<=±E-S2->E + P2-

P1+P2-->P3

При совместном окислении быстро (S2) и медленно (S,) окисляемых субстратов, активация последних достигается за счет того, что при окислении быстро окисляемого субстрата образуются полуокисленные продукты (Р2-), взаимодействие с которыми и приводит к окислению медленно окисляемого субстрата.

E + S2<==>E-S2->Е + Ц-

Ц- +S,—>s2 + i>

На основании проведенного анализа реакций совместного окисления субстратов можно сказать, что широкая субстратная специфичность пероксидазы обеспечивается разнообразными механизмами ее окислительных реакций, которые осуществляются, главным образом, за счет высокой реакционной способности промежуточных форм фермента, образующихся только при наличии стабильного гем-белкового комплекса.

2.3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ ПЕРОКСИДАЗЫ

Активно работающим ферментом растительных и животных тканей является пероксидаза. Фермент способен выполнять самые разнообразные функции в живых организмах, что обусловливается разнообразием механизмов его действия, способностью катализировать реакции оксидазного и пероксидазного окисления субстратов, которые были рассмотрены ранее (рис. 6).

Местом локализации фермента в растительных клетках могут быть гранулы и вакуоли [Czaninski, Catesson, 1969; Birecka, Galston, 1970; Grob, Matile, 1980; Schloss et al., 1987], а также шероховатый эндоплазматический ретикулум, пузырьки и цистерны аппарата Гольджи [Ferrer et al., 1991; Ros Barcelo et al., 1991]. Синтез пероксидазы происходит на полисомах [Stephan, van Huystee, 1981], а местом гликозилирования является аппарат Гольджи [Gripshover et al., 1984]. Биосинтез фермента регулируется поступ-

44

Пероксидаза — катализатор биогенных систем

Пероксидаза, каталаза, СОД

Аскорбиновая кислота, гидрохинон, кверцетин и др.

Антиоксидантная система

Роль пероксидазы в растительных и животных тканях

Регулирует рост и развитие растений

Повышает устойчивость растений к стрессам

Участвует в биосинтезе лигнина

Проявляет противоин-фекционное действие

Участвует в механизмах дезинтокси кации

Участвует в фотосинтезе и дыхании

Рис. 6. Функциональная роль пероксидазы в растительных и животных тканях.

лением перекиси водорода, которая образуется в реакциях катализируемых НАДФН-оксидазой [Doke, Ohashi, 1988], диамино-и полиаминооксидазами [Angelini, Federico, 1989; Slocum, Furey, 1991], супероксиддисмутазой [Apostol et al., 1989], а также и самой пероксидазой в присутствии ионов марганца в реакциях окисления НАДФН2 [Muder et al., 1980; Ishida et al., 1987].

Пероксидаза растительных клеток способна перемещаться по эндоплазматическому ретикулуму и аппарату Гольджи, а затем

страница 12
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

Скачать книгу "Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы живых организмов" (3.56Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(13.11.2019)