Молибденсодержащие ферменты

Какую роль выполняет молибден в составе молибденсодержащих ферментов [c.137]

Несмотря на твердо установленное важное значение молибдена как микроэлемента, о деталях структуры и функции молибденсодержащих ферментов известно немногое. Основные причины этого — весьма низкое содержание молибдена и сложность структуры со- [c.261]

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА МОЛИБДЕНСОДЕРЖАЩИХ ФЕРМЕНТОВ [c.263]

Некоторые молибденсодержащие ферменты [c.264]

В табл. 22 [24] приведены данные по электронным спектрам типичных комплексов Мо(1П), Mo(IV) и Mo(V). В большинстве случаев полосы, соответствующие d—d-переходам, имеют очень слабую интенсивность и во многих случаях полностью маскируются сильными полосами переноса заряда. В ряду комплексов Mo(V) полоса переноса заряда смещается в сторону длинных волн при усилении донорных свойств лиганда [21]. В том же направлении смещаются полосы в аналогичных комплексах Fe(III). В обоих этих случаях имеет место перенос заряда от лиганда к металлу [25]. Сильное взаимодействие между атомами металла и соответствующими лигандами в комплексах Mo(V) и Fe(III) и то, что оба эти металла входят в состав всех молибденсодержащих ферментов, являются сильным аргументом в пользу важной роли молибдена и железа как компонентов электрон-транспортной цепи. Из всех молибденсодержащих ферментов только ксантиноксидаза была детально изучена методом электронной спектроскопии. Поглощение, обусловлен- [c.268]

Молекулярная масса ксантиноксидазы (КОКС) 250 ООО. Это молибденсодержащий фермент млекопитающих. Он может катализировать окисление ксантина и других пуринов, а также альдегидов. В ходе ферментативной реакции молиб-ден(У1) переходит в молибден(У), а потом в молибден(1У). В общем виде это будет так [c.267]

Известно, что молибденсодержащие ферменты (оксидазы, дегидрогеназы) участвуют в реакциях переноса молекулярного кислорода, что обусловлено способностью молибдена образовывать с ним прочные комплексы, например [Мо(оксалат)(Н20)202] . Кроме того, молибден образует комплексы с галогенидами, тиоцианатами, цианатами и лигандами, содержащими сульфгидрильные группы. [c.197]

Вторая фаза нитрификации сопровождается потерей 2 электронов. Окисление нитрита до нитрата, катализируемое молибденсодержащим ферментом нитритоксидазой, локализовано на внутренней стороне ЦПМ и происходит следующим образом [c.382]

Установлено, что фиксация происходит и в том случае, когда два белка происходят не только из одного и того же организма, но и из разных организмов. По-видимому, природа создала только один основной механизм фиксации азота, и возможны лишь некоторые вариации на этой основе. Интересно, что нитратредуктаза (NOj - -- N02 ) из Neurospora rassa тоже состоит из двух белков, один из которых содержит молибден, причем этот молибденсодержащий белок можно заменить на другие молибденовые белки (обычно после обработки кислотой), входящие в состав совершенно отличных ферментов, включая ксантин-, альдегид- и сульфитоксидазы, или MoFe-белок нитрогеназы из двух разных бактерий [156]. Пока не появлялись сообщения о реконструкции нитрогеназы из обычного Fe-белка и свободного Мо-белка. В работе [156] было отмечено, что, возможно, существуют молибденсодержащие субъединицы, которые выступают в качестве кофактора и являются общими для всех молибденсодержащих ферментов животных,растений и микроорганизмов. Эти субъединицы, вероятно, не только функционируют как переносчики электронов, но и связывают между собой субъединицы фермента. Если это предположение справедливо, то весьма вероятно, что основную электрон-транспортную реакцию в нитрогеназах осуществляет Мо-белок, тогда как другой белок модифицирует реакцию, приспосабливая ее к определенному субстрату. Таким [c.232]

Мы подчеркнули важное значение молибдена для растений, однако он входит в состав и некоторых ферментов, содержащихся в животных организмах. Он участвует в окислении пуриновых оснований в мочевую кислоту. Ксантиноксидаза и родственный ей фермент альдегидоксидаза обладают двойственной субстратной специфичностью. Оба эти фермента катализируют окисление многих гетероциклических азотсодержащих соединений, а также альдегидов и, по-видимому, используют кислороде качестве физиологического конечного акцептора электронов. Третий фермент — ксан-тиндегидрогеназа — имеет близкие функциональные свойства, но, вероятно, использует НАД в качестве акцептора электронов. Спектры ЭПР этих молибденсодержащих ферментов существенно различаются. Это может означать, что различия между ферментами, по крайней мере отчасти, определяются тонкими различиями в составе комплекса молибдена, связанного с простетической группой. Сравнительно недавно к списку молибденсодержащих ферментов была добавлена сульфитоксидаза. Наличие в ней молибдена было случайно обнаружено при исследовании методом ЭПР гемового компонента [6. Роль этих ферментов млекопитающих изучена слабо. Однако в литературе описан случай смерти ребенка в возрасте 23 месяцев с нейрологическими и другими патологическими нарушениями, по-видимому связанными с отсутствием в организме сульфитоксидазы [7]. [c.261]

В которых один неспаренный электрон приходится на каждый атом металла. Предполагается, что это связано с димеризацией комплекса с образованием связи между двумя атомами металла. Уильямс [21 ] отметил, что ё-электроны и с1-орбитали элементов с небольшим числом (З-электронов, по-видимому, легко доступны для лигандов, что в случае соединений Мо(У) приводит к димеризации. Эту склонность к образованию димеров нужно учитывать при обнаружении по спектрам ЭПР низкоспинового состояния восстановленной ксантиноксидазы. Было высказано предположение, что интенсивность спектра ЭПР, соответствующая всего 37% полного содержания молибдена, объясняется существованием равновесия между парамагнитным мономером и диамагнитным димером. В модельных комплексах Мо(У) в водном растворе число неспаренных электронов, обнаруживаемых методом ЭПР, еще меньше (менее 1 %). Отсюда следует, что биологические системы способны стабилизировать мономерные комплексы Мо(У). Специфические эффекты стабилизации могут также регулировать баланс между состояниями окисления. Такая регуляция имеет существенное значение, если молибденсодержащие ферменты эффективно функционируют как электрон-транспортные реагенты, поскольку процессы переноса электрона между молекулами, протекающие с низкими энергиями активации, возможны только в случае подходящих соотношений между окислительно-восстановительными потенциалами компонентов. Данные, полученные Уильямсом и Митчеллом [18], показывают, каким образом достигается регуляция окислительно-восстановительных потенциалов в случае молибдена. Эти авторы обнаружили специфическую стабилизацию Мо(1У) цианид-ионами, повышение устойчивости Мо(У1) по сравнению с Мо(111) при наличии гидроксила в качестве лиганда и примерно одинаковую устойчивость Мо(1П) и Мо(У) в присутствии хлорида и тиоцианата. При нейтральных рн окислительно-восстановительные потенциалы пар Мо(У1)/Мо(У) и Мо(У)/Мо(1П) находятся в интервалах от —0,2 до —0,4 В и от —0,6 до —1,0 В соответственно. Таким образом, первая пара близка по своему окислительно-восстановительному потенциалу к флавиновьш системам (около 0,25 В), тогда как вторая пара имеет потенциал, выходящий за пределы обычных окислительно-восстановительных потенциалов биологических систем. Однако способность меркаптоуксусной кислоты ( около —0,30 В) восстанавливать Мо(У) до Мо(1П) показывает, каким образом окислительно-восстановительный потенциал молибденовой пары может быть смещен в область, в которой протекают биологические реакции, путем преимущественной стабилизации состояния с меньшей степенью окисления ([21], см. также гл. 15). [c.267]

Спектроскопия ЭПР больше, чем любой другой метод, способствовала выяснению природы молибденсодержащих ферментов [27]. Сигналы ЭПР молибдена характеризуются определенными ё -факторами, сверхтонким расщеплением и параметрами насыщения мощностью сверхвысокочастотного излучения, которые отличают эти сигналы от сигналов, например, флавиновых и железосодержащих центров. Шестикомпонентная сверхтонкая структура, характерная для спектров соединений молибдена, определяется взаимодействием неспаренного электрона с ядерным спином изотопа Мо (I = 5/2), содержание которого в природном молибдене составляет 25%. Остальлые 75% приходятся на изотопы Мо, Мо и Мо(/ = 0). Для усиления вклада шестикомпонентного сигнала ЭПР, обусловленного молибденом, использовалось обогащение изотопом Мо. [c.270]

Удивительное сходство между параметрами спектров ЭПР ряда тиоловых комплексов Мо(У) [28] и молибдофлавопротеидных ферментов (табл. 23) дает один из наиболее убедительных аргументов в пользу того, что молибден в ферментах связывается с серусодержащими лигандами. Октаэдрические комплексы Мо(У) с лигандами, отличными от сульфгидрильных групп, не дают сигналов ЭПР с -факторами, превышающими 1,95, или константами сверхтонкого взаимодействия менее 4,7 мТ. При делокализации неспаренного электрона по орбиталям сульфгидрильных лигандов константы сверхтонкого взаимодействия уменьшаются, а -факторы увеличиваются и приближаются к -фактору свободного электрона. Вследствие такого сходства в параметрах спектров ЭПР молибденсодержащих ферментов и комплексов с серусодержащими лигандами последние были предметом детальных исследований методом ЭПР как модели ферментов (гл. 15). [c.272]

Было показано, что сульфитоксидаза — простейший молибденсодержащий фермент, в состав которого входят только две про-стетические группы — молибденовая и гемовая. Данные спектроскопии ЭПР и результаты ингибиторного анализа показывают, что молибден входит в состав центра, связывающего сульфит, и что металл в этом центре активного фермента находится в состоянии Мо(У). Двухэлектронный окислительный субстрат - молекулярный кислород, вероятно, связывается с гемовой группой, хотя прямых доказательств этого не получено. Сходство в спектрах ЭПР сульфитоксидазы и ксантиноксидазы указывает на общность структуры окружения молибдена в этих двух ферментах. Потребуются дальнейшие эксперименты с сульфитоксидазой того же типа, что и исследования, выполненные методом ЭПР в случае ксантиноксидазы, для того чтобы уточнить пределы аналогии в структуре этих ферментов. Сульфитоксидаза птиц [97] очень близка к сульфитоксидазе из бычьей печени [96]. Анионы подавляют реакции обоих ферментов с одноэлектронными акцепторами. Кроме того, они влияют на седиментационные свойства сульфитоксидазы птиц и на сигнал ЭПР Мо(У). Причины этих эффектов пока неизвестны. [c.300]

Как и в случае других молибденсодержащих ферментов, имеется досадно мало сведений о структуре сульфитоксидазы. Однако относительная простота этого фермента и его важная физиологическая роль в организме человека делают его весьма перспективным объектом дальнейших исследований. [c.300]

Сведения о лигандах, координированных молибденом в молиб-денеодержащих ферментах, весьма скудны. Предположения, основанные на сопоставлении параметров спектров ЭПР, например ксантиноксидазы и молибденовых комплексов с серусодержащими лигандами (табл. 23), состоят в том, что в активном центре молибденсодержащих ферментов имеется связь молибдена с серой. Больше всего внимания в связи с этим было уделено цистеину как возможному биологическому лиганду молибдена, содержащему серу. Представляет интерес и другой потенциальный лиганд молибдена в ферментах — флавиновая группа, поскольку ряд молибденсодержащих ферментов включает в свой состав также и флавин. [c.301]

Фиксация азота, осуществляемая некоторыми свободноживу-щими бактериями и сине-зелеными водорослями, происходит также и в клубеньках корней бобовых и других растений, зараженных бактериями рода Rhizobium. Фиксация сводится к присоединению молекулы N2 к молибденсодержащему ферменту нитрогеназе с последующим АТР-зависимым восстановлением азота до аммиака при использовании электронов и протонов молекул субстрата, которые при этом окисляются. Азотфикси-рующая система может также восстанавливать ацетилен в этилен. Этот принцип лежит в основе определения фиксации азота интактными растениями в поле. Внесение восстановленного азота под азотфиксирующие растения, живущие в симбиозе с бактериями, снижает опособность последних фиксировать азот в [c.237]

Этот процесс, называемый ассимиляционным восстановлением нитрата, осуществляется с помощью растворимых ферментных систем, не чувствительных к кислороду и не сопряженных с реакциями, генерирующими АТР. Нитратредуктаза — молибденсодержащий фермент, поэтому присутствие молибдена в средах с нитратами обязательно. Аммиак репрессирует синтез ферментов ахсимиляционного восстановления нитрата. [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология