Биологический каталог




Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы живых организмов

Автор В.В.Рогожин

растительных и животных тканях, являются витамины группы К и катехоламины. Действие соединений этих двух групп дополняет друг друга. Так, например, витамин К в животных и растительных тканях участвует в процессах окисления и фосфорилирования, а катехоламины стимулируют аденилатциклазу, активируют процессы фосфорилирования специализированных белков в цитоплазме, эндоплазматическом ретикулюме и плазматической мембране, увеличивают содержание неэтерифицированных жирных кислот [Уайт и др., 1981]. Хотя роль норадреналина в метаболических процессах растительных тканей не изучена. Природные витамины группы К в зависимости от химической структуры условно делят на две группы: филлохиноны и менахиноны [Беликов, 1985]. Филлохиноны широко распространены в природе главным образом в зеленых

97

Глава III

частях растений (листья люцерны, шпината, цветной капусте, хвое, зеленых томатах, конопле и т.д.). Менахиноны являются продуктами жизнедеятельности бактерий, в том числе содержащихся в кишечнике животных; их продуцируют различные микроорганизмы. В растениях филлохиноны участвуют в окислительно-восстановительных процессах и, в частности, окислительном фосфорилировании, а также в фотосинтетическом фосфорилиро-вании, где служат промежуточными переносчиками электронов. Биосинтез филлохинонов идет в зеленых частях растений, однако детали этого процесса недостаточно изучены [Плешков, 1987]. В -организме животных витамины группы К принимают участие в образовании протромбина и способствуют нормальному свертыванию крови. При недостатке или отсутствии в организме витамина К развиваются геморрагические явления [Машковский, 2002]. Все природные витамины группы К нерастворимы в воде. Однако синтетическим аналогом витамина К, который, сохраняя основное нафтохиноновое ядро естественного витамина, имеет менее сложное строение и вместе с тем отличается большей активностью, хорошо растворимый в воде, является викасол.

Активным гормоном мозгового слоя надпочечников служит норадреналин, который в организме животных обладает сильным сосудосуживающим действием, вызывая повышение артериального давления, стимулирует сокращения сердца, влияет на обмен углеводов [Березов, Коровкин, 1990]. Разрушение норад-реналина в организме в основном принимает участие моноами-нооксидаза, механизм действия которой хорошо изучен. Однако роль других окислительно-восстановительных ферментов в процессах деградации норадреналина практически не исследована. В последнее время обсуждается протекторная роль в растениях ацетилхолина, катехоламинов и серотонина в качестве стабилизаторов клеточных структур при различных неблагоприятных условиях. Биогенные амины влияют на метаболизм растительных клеток путем регуляции активности ферментов или включения в отдельные реакции в качестве субстратов. Известно, что ацетилхолин может стимулировать пероксидазную активность тканей в малых дозах, а норадреналин угнетает активность рибулезоди-фосфаткарбоксилазы и стимулирует фосфорилирование в хлоропластах. Норадреналин и адреналин синергически усиливали стимулированнную гиббереллином элонгацию проростков [Па-хомова, Чернов, 1996].

98

Пероксидаза в реакциях окисления медленно и быстро окисляемых субстратов

1/АК • 1<Г4, М-1 1/АК • 1(Г4, М"1

Рис. 40. Зависимость начальной скорости окисления аскорбиновой кислоты при рН 5,0 (а) и 5,5 (б) от ее концентрации при различных концентрациях норадреналина, мМ: 1-0, 2-0,24, 3-0,47. Концентрации: пероксидазы — 0,2 мкМ; перекиси водорода — 0,64 мМ; аскорбиновой кислоты — 22—176 мкМ.

Пероксидазе в растениях отводится защитная функция, регулирование которой осуществляется с помощью различных функционально активных веществ, однако механизм действия их недостаточно изучен.

Участие норадреналина и викасола в механизмах действия пероксидазы было изучено на примере реакций пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты и о-дианизидина [Рогожин, Верхотуров, 19986]. Показано, что в присутствии норадреналина скорость пероксидазного окисления АК возрастала, проявляясь при рН 4,5— 5,0 в смешанном типе активирования (рис. 40, а). Тогда как при рН 5,5—6,5 активатор не влиял на величину ки1, но уменьшал значение Кт(каж) пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты, что соответствует синергическому типу активации (рис. 40, б), когда связывание активатора в активном центре пероксидазы увеличивает сродство фермента к субстрату и наоборот.

При рН < 5,5 норадреналин активировал пероксидазное окисление АК, понижая Кт(каж) в 5—20 раз, однако при этом kcat уменьшалось в 4—5 раз. При рН > 5,5 активатор- не влиял на величину kcai> но уменьшал Кт(каж) в 2—5 раз. По-видимому, связывание норадреналина с активным центром пероксидазы увеличивает сродство фермента к субстрату за счет этого константа активации возрастает в 4 раза при изменении рН от 4,5 до 6,5.

Таким образом связывание норадреналина в активном центре пероксидазы увеличивает сродство фермента к субстрату при рН 4,5—6,5. При этом в реакциях активирования окисления аскорбиновой кислоты норадреналином выявляется в активном центре пероксидазы ионогенная группа с рК ~ 5,5, депротонирова-

99

Глава III

ние которой приводило к формированию синергического типа активации. Возможно такой группой может быть имидазольная группа гистидина, определяемая в рН-зависимости констант скоростей реакций комплекса Е2 с /ькрезолом [Ralston, Dunford, 1978] и и-аминобензойной кислоты [Hubbard et al, 1975]. С аналогичным рКа выявлена ионогенная группа на рН-зависимости Ц для NADH [Dunford, Stillman, 1976] и в реакции Е2 с />-ами-нобензойной кислотой [Угарова, Лебедева, 1978]. В комплексе пероксидазы с норадреналином, по-видимому, рКа этой группы смещается в щелочную область и ее депротонирование происходит при более высоких значениях рН, оказывая влияние на каталитические свойства фермента.

Для объяснения кинетики активирования пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты норадреналином предложена схема 9.

схема 9

Е+гЩ—**->Е,

Е, + АН2 + АН2т-^АН2 - Е, - АН- —**->Е - АН, + Р, Ка 11 [НА] [HA]itaKa

Н А - Е, - АН2 + АН2 ( "Kf1 IН А - АН2 - Е, - АН - Н А - Е - АН2 + Р,

НА - норадреналин, НА - Е - АН2, НА - Е, - АН2, НА - АН2 - Е, - АНЧ -комплексы пероксидазы и ее окисленных форм с норадреналином, аскорбиновой кислотой и продуктом окисления АК.

Норадреналин ингибировал пероксидазное окисление о-дианизидина, проявляя при рН < 5,5 конкурентный тип ингибирования (рис. 41, а), а при рН > 5,5 — смешанный (рис. 41, б). При этом связывание норадреналина с пероксидазой ухудшало последующее связывание и окисление о-дианизидина, что проявлялось в возрастании значения константы ингибирования в 8 раз при изменении рН от 4,5 до 6,5. Связывание с пероксидазой норадреналина в 20—100 раз лучше, чем о-дианизидина, являющегося быстро окисляемым субстратом фермента. В процессе ингибирования пероксидазного окисления о-дианизидина норадреналином выявлялась ионогенная группа с рКа~ 5,5, депротонирование которой способствовало смене полного конкурентного типа ингибирования пероксид

страница 27
< 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)