Редокс-кофактор

Несомненный интерес представляет и электрохимическое окисление NAD(P)H и восстановление NAD(P)+. Для окисления восстановленных коферментов был предложен ряд электродов, Осуществить стереоспецифическое электрохимическое восстановление оказалось гораздо сложнее. Недавно были разработаны соответствующие процессы с применением электродов с ферментами, которые участвуют в реакции стереоспецифического восстановления за счет электрохимического восстановлен ния редокс-центров ферментов. Это удалось осуществить благодаря разработке методов переноса электронов между электродами и этими редокс-центрами. В результате в некоторых случаях каталитический процесс протекает в отсутствие кофактора, Такое замещение кофактора модифицированным электродом, видимо, легче осуществить для реакций восстановления, чем окисления. [c.187]

Хотя молекулярные механизмы Н+-транспорта изучены недостаточно, показана зависимость величины градиента pH от интенсивности и спектрального состава света, скорости и путей переноса электронов по редокс-цепям хлоропластов, наличия ряда кофакторов, проницаемости фотосинтетических мембран. [c.171]

Для быстрой реакции между комплексом оксидоредуктазы типа восстановленный фермент - кофактор Z) и акцептором электронов необходимо, чтобы и стехиометрия, и относительные редокс-потенциалы благоприятствовали переносу электрона [19]. Кроме того, активный центр фермента должен быть доступен для молекулы акцептора. Упрощенно рассматриваемую реакцию можно представить в следующем виде [c.205]

Перенос электрона в РЦ. Кинетика электроннного транспорта в РЦ пурпурных бактерий была детально расшифрована с помощью методов абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии высокого временного разрешения вплоть до 10 с. Возбуждение РЦ лазерным импульсом индуцирует характерные изменения поглощения редокс-кофакторов (см. рис. XXVH.16), времена нарастания и исчезновения которых соотвествуют переносу электрона между отдельными редокс-компонента-ми РЦ. [c.313]

Ферменты, принимаюшие участие в окислении или восстановлении биологических молекул (оксидоредуктазы), либо содержат в активном центре группу, которая может окисляться/восстанавливаться, например железо, медь, флавин или хинон, либо выполняют свою биологическую роль совместно с каким-либо редокс-кофактором, например ЫАВ(Р) . Из-за трудности осуществления прямой электрохимической реакции между редокс-центром и голым электродом и отсутствия эффективных электро-каталитических поверхностей для рециклирования восстанавливаемого кофактора в первых ферментных электродах электрохимические процессы лишь косвенно влияли на активность фермента. Классическим примером является сенсор глюкозы па основе фермента глюкозооксидазы и полярографического кислородного электрода, предложенный Кларком и Лайонсом [15] в 1962 г. и усовершенствованный Апдайком и Хикссом [54] в 1967 г. (гл. 1). Глюкозооксидаза представляет собой РАВ-содержащий фермент (рис. 15.1), катализирующий окисление глюкозы в глюконовую кислоту [c.212]

Изложенные выше представления явились результатом длительного и многостороннего изучения фотосинтетического аппарата различных организмов, которое еще далеко не завершено. Успехам исследований механизмов фотосинтеза способствовал ряд комплексно используемых методических приемов. Среди них разработка выделения изолированных хлоропластов позволила активно воздействовать на фотосинтетический аппарат различными веществами природного и неприродного происхождения, ингибиторами, разобщителями, кофакторами, мечеными соединениями и др. Использование мутантов водорослей и бактерий, содержащих измененное количество переносчиков и компонентов, дало возможность оценить их место и значение в электронотранспортной цепи. Этим же целям служило изучение редокс-потенциалов, ЭПР-спектров модельных и нативных систем, изменения электронных спектров при окислении и восстановлении переносчиков и т. д. Так, фотоиндуцированные изменения в суспензиях интактных клеток фотосинтезирующих организмов в области 420—430 и 550—560 нм обусловлены окислительно-восстановительными превращениями цитохромов, в области 597 нм — нластоцианина, в области 263 нм — пластохинона. [c.29]

Таким образом, в слоевых системах тилакоидов имеются сложные пигментно-липидно-белковые комплексы с различными рассмотренными выше простетическимн группами только оптимальная пространственная организация этих комплексов делает возможным столь быстрый и эффективный транспорт электронов по цепи переносчиков, который наблюдается в фотосинтезе. Однако та же пространственная организация, вероятно, предопределяет и участие тех или иных компонент в нескольких редокс-системах, и возникновение новых, многокомпонентных редокс-систем, которое стимулируется условиями внешней среды живого организма, в частности действием мутагенов, ингибиторов и других агентов. Например, пластохинон А — первый акцептор электрона от Хл реакционных центров фотосистемы П — является еще и кофактором циклического переноса электрона с участием только системы I. Имеются данные о том, что цитохром / — важное звено в цепи транспорта электрона от фотосистемы И к фотосистеме I — принимает участие и в циклическом транспорте электрона. [c.33]

Из приведенных выше примеров наиболее хорошо изучена, по-видимому, глюкозо-оксидазная редокс-электродная система [3, 10-12]. Глюкозооксидаза катализирует реакцию между р-В-глюкозой и О2 с образованием глюконолактона и пероксида водорода. Как отмечено во введении, в биокаталитических ферментных редокс-элект-родных системах оксидоредуктазный фермент иммобилизован на поверхности электрода, а определяемое вещество находится в растворе. Другие редокс-системы могут включать 1) иммобилизацию кофактора фермента, например порфирина или флавина, на поверхности электрода в расчете на то, что содержащиеся в пробе апоферменты смогут катализировать окисление или восстановление иммобилизованных редокс-цент-ров 2) иммобилизацию фермента и медиатора на поверхности электрода. Работая с глюкозооксидазой, мы иммобилизовали фермент на электроде из благородного металла или углерода. Предполагается, что потенциал этих электродов зависит от концентрации глюкозы, кислорода и пероксида водорода в растворе, а также наличия функциональных групп на поверхности платины или углерода. Ниже приведена методика и результаты работы с глюкозооксидазным редокс-электродом. [c.134]

Вероятно, потребуются значительные усилия, прежде чем потенциометрический редокс-электрод можно будет внедрить в имплантируемый сенсор для регулировки системы подачи инсулина in vivo. Конструктивно потенциометрический редокс-элект-род и его компоненты весьма просты. Поэтому такие системы весьма заманчиво использовать для контроля сточных систем и контроля и регулирования некоторых ферментеров. Однако в системах, в которых в реакцию вступает большое количество субстрата (например, глюкозы), могут возникать проблемы, связанные с низкой скоростью подачи второго субстрата (например, кислорода) или отсутствием механизма регенерации окисленного кофактора. [c.137]

Реакцию LDH можно сопрягать с редокс-электродами путем анодного окисления NADH либо непосредственно [6, 8, 31, 80], либо через электронные медиаторы, например феназинметосульфат [35] или флавинмононуклеотид [69]. Знакомство с этими сенсорами позволяет глубже вникнуть в проблемы регенерации электрохимически активного кофактора и медиаторного переноса электрона. Однако они непригодны для рутинного использования, прежде всего из-за загрязнения электрода продуктами окисления NADH или медиатора. [c.264]

Сопоставление данных табл. 20 и рис. 46 показывает, что изменения скорости восстановления феррицианида в суспензии дрожжей происходят параллельно с изменениями уровня восстановленности пиридиновых нуклеотидов. Эти результаты позволяют констатировать тесную связь между потенциалобразующей активностью клеток микроорганизмов и уровнем восстановленности внутриклеточных кофакторов окислительного обмена. Так, истощение внутриклеточных восстановителей диамидом снижает как восстановленность пиридиновых нуклеотидов, так и скорость восстановления феррицианида. Эффект одновременного присутствия K N и NaF либо NaF и амитала можно объяснить тем, что их совместное действие снижает возможности внутриклеточного обмена восстановительных эквивалентов и приводит к увеличению восстановленности пиридиновых нуклеотидов. При этом путь переноса восстановительных эквивалентов на внешние редокс-системы получает преимущество, что выражается в увеличении скорости восстановления феррицианида. [c.208]

Различные типы клеток обладают способностью проду дировать во внешнюю среду восстановительные эквивален ты. В эритроцитах, дрожжах и асцитных клетках преиму щественными источниками, по-видимому, являются восста новители, связанные с системой глутатиона. В клеткаа печени роль источников восстановительных эквивалентов связанных с дыхательной цепью митохондрий, повышаете по сравнению с другими рассмотренными объектами. В аэробных клетках их восстановительная активность по отношению к внеклеточной редокс-системе зависит как 01 уровня восстановленности внутриклеточных редокс-систем, так и от метаболической активности клеток. Транспорт восстановительных эквивалентов через клеточную поверхность увеличивается при ограничении в дыхательной цепи транспорта электронов на кислород. Таким образом, восстановительную активность клеток можно рассматривать как меру дефицитности клеток по кислороду, а перенос восстановительных эквивалентов через клеточную мембрану есть путь, альтернативный восстановлению кислорода при участии терминальных оксидаз. Этот путь может быть использован клетками в гипоксических условиях, когда создаются реальные условия для ограничения транспорта электронов в дыхательной цепи через цитохромоксидазу и увеличения степени восстановленности внутриклеточных кофакторов окислительного обмена. [c.220]