Пероксидаза в реакциях пероксидазного окисления субстратов

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). [c.44]

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. [c.42]

ПЕРОКСИДАЗА В РЕАКЦИЯХ ПЕРОКСИДАЗНОГО ОКИСЛЕНИЯ СУБСТРАТОВ [c.36]

Для реакции пероксидазного окисления ферроцианида калия авторы предлагают схему, в соответствии с которой предполагаются стадии комплексообразования окисленного субстрата с промежуточными соединениями пероксидазы Е, и Е (Лебедева, 1980). [c.40]

Таким образом, исследование реакций совместного окисления субстратов позволило выявить корпоративные взаимодействия между субстратами пероксидазы, что проявлялось в упорядоченности механизмов пероксидазного окисления. При этом индивидуальные особенности в строении субстратов определяли порядок их связывания в области активного центра фермента и последующую роль в каталитическом процессе. [c.69]

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. [c.42]

Реакции совместного окисления субстратов используются для определения активности пероксидазы [Саксонов и др., 1993]. Так, например, предложено определять активность пероксидазы, используя смеси в составе пирокатехин и резорцин или гваякол и бензидин. Причем эти методы в несколько раз были более чувствительны, чем методы определения пероксидазной активности при использовании этих соединений в реакциях индивидуального окисления. [c.51]

Таким образом, установлено взаимное влияние пероксидазы и низкомолекулярных антиоксидантов при прорастании зерновок пшеницы. Показано, что пероксидаза активно участвует в формировании пусковых механизмов прорастания зерновок пшеницы. Поскольку в реакциях пероксидазного окисления различных субстратов, в том числе и антиоксидантов, могут образовываться [c.194]

Кинетические закономерности пероксидазного окисления АК в стационарных условиях практически не исследованы. Предложен калориметрический метод определения пероксидазного окисления АК. Обнаружено изменение стехиометрии реакции между АК и пероксидом водорода в зависимости от условий протекания пероксидазного процесса. Показано, что АК в пероксидазном процессе окисляется пероксидом водорода в стехиометрическом соотношении 1 1 при pH 5,0 и 1 2 при pH 7,4. Отмечено, что при pH 7,4 кинетика утилизации H Oj при пероксидазном окислении АК имеет аномальный по сравнению с другими субстратами характер, что связано, по-видимому, с модификацией фермента в процессе реакции [Титов и др., 1992]. Однако более подробного исследования кинетических особенностей реакции не проводилось. Поэтому нами изучена кинетика реакций пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты, катализируемое пероксидазой хрена [Рогожин, Верхотуров, 1997]. [c.54]

Таким образом, используя ИУК, можно предположить место локализации участка связывания молекул аскорбиновой кислоты в активном центре пероксидазы. По-видимому таким участком является дистальная область активного центра фермента. Связывание ИУК в этой области при низких концентрациях субстрата создает конкуренцию за участок связывания, проявляемую в реакциях пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты, когда в активном центре фермента связывается, по крайней мере, одна молекула субстрата. При связывании двух и более молекул аскорбиновой кислоты с пероксидазой наблюдается ускорение реакции окисления аскорбиновой кислоты, что, возможно, вызвано кооперативными взаимодействиями между участками связывания этих двух молекул субстрата. [c.73]

Использование ИУК в качестве ингибитора реакций пероксидазного окисления АК позволило определить место локализации участка связывания молекул аскорбиновой кислоты в активном центре пероксидазы. По-видимому, таким участком является дистальная область активного центра пероксидазы. Связывание ИУК в этой области при низких концентрациях субстрата создает конкуренцию за участок связывания, проявляемую в реакциях пероксидазного окисления АК, когда в активном центре фермента связывается по крайней мере одна молекула субстрата. При связывании двух и более молекул АК с пероксидазой наблюдается ускорение реакции окисления АК, что, возможно, вызвано кооперативными взаимодействиями между участками связывания этих двух молекул субстрата. Использование ИУК позволяет высказать предположение, что участки связывания молекул АК пространственно удалены проявлением этого является неконкурентный характер ингибирования пероксидазы ИУК при окислении АК в присутствии второй молекулы субстрата. При этом связывание ИУК в активном центре пероксидазы создает препятствие [c.137]

Показано, что при совместном окислении ферроцианида и аскорбиновой кислоты наблюдалось ускорение пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты (рис. 11), проявляемое в смешанном типе активации, при котором предварительное связывание ферроцианида облегчало последующее связывание АК, ускоряя ее окисление (рис. 12). Однако конкуренция между субстратами проявлялась еще и в том, что аскорбиновая кислота понижала скорость пероксидазного окисления ферроцианида, ингибируя фермент по смешанному типу, оказывая влияние как на связывание, так и превращение ФК (табл. 6). Характер ингибирования позволяет предположить, что участки связывания АК и ФК в активном центре пероксидазы пространственно удалены. При этом предварительное связывание одной молекулы АК в активном центре фермента затрудняло последующее связывание молекул ферроцианида. Однако связывание с ферментом двух молекул АК полностью блокировало реакции окисления ферроцианида. [c.59]

Учитывая взаимное влияние в процессе пероксидазного окисления ферроцианида и аскорбиновой кислоты, можно предположить, что выявленные эффекты обусловлены близким расположением участков связывания обоих субстратов в активном центре пероксидазы, что сказывается на их пероксидазном окислении. Преимущественное окисление донора водорода, возможно, обусловлено конформационными перестройками в соединениях Е, и Е , предварительное связывание с которыми ферроцианида улучшает последующее связывание и превращение двух молекул аскорбиновой кислоты. Наблюдаемый эффект субстрат-субстратной активации и ингибирования в реакциях, катализируемых пероксидазой, обусловлен взаимной конкуренцией субстратов. При этом ингибирование имеет конкурентный характер, обеспечивая последовательное окисление субстратов в присутствии пероксидазы. Поэтому при совместном окислении аскорбиновой кислоты и ферроцианида калия наблюдается ингибирование пероксидазного окисления ферроцианида аскорбиновой кислотой, в то время как сам ферроцианид калия активирует ее окисление. [c.61]

В монофафии рассматриваются структура и механизм действия гемсо-держащих белков, а также топография их активных центров. Показано участие гемина в каталитическом процессе гемсодержащих белков. Приводятся данные по строению и механизму действия пероксидазы в реакциях оксидазного и пероксидазного окисления субстратов. Показана функциональная роль фермента в биологических системах, а также возможности его использования в аналитических исследованиях. Приводятся результаты исследований авторов, раскрывающие особенности протекания перокси-дазных реакций с участием медленно и быстро окисляемых субстратов, а также роль индолил-З-уксусной кислоты в этих реакциях.Обсуждаются механизмы пероксидазных реакций индивидуального и совместного окисления фенотиазинов и влияние строфантина О на кинетику их окисления. Установлена роль функционально важных групп активного центра пероксидазы, участвующих в катализе. Показано влияние моно- и олигосахаридов на каталитические свойства и стабильность пероксидазы. Представлена динамическая модель активного центра пероксидазы. Рассмотрено действие антиоксидантной системы растений и животных. Показаны условия протекания перекисного окисления липидов в живых организмах и роль пероксидазы в действии антиоксидантной системы растений. Изучено влияние малых доз ультрафиолетового облучения семян на состояние антиоксидантной системы, прорастающих зерновок пшеницы. [c.2]

Пероксидаза способна катализировать реакции оксидазного, пероксидазного и оксигеназного окисления субстратов (рис. 5). Не обладая специфичностью в реакциях индивидуального пероксидазного окисления, фермент способен приобретать избирательность в реакциях совместного окисления субстратов. Хотя участие фермента в оксигеназных реакциях мало исследовано. [c.32]

Однако участие строфантина С в реакциях пероксидазного окисления медленно и быстро окисляемых субстратов пероксидазы не изучено. Поэтому мы изучили влияние строфантина С на пероксидазное окисление медленно (хлорпромазин, тиопроперазин, трифтазин) и быстро (о-дианизидин) окисляемых субстратов пероксидазы хрена в широком диапазоне pH, предложив возможные механизмы активирования и ингибирования строфантином С пероксидазы в реакциях пероксидазного окисления медленно окисляемых субстратов (табл. 10). [c.91]

Показано, что строфантин С может связываться в активном центре фермента, влияя на процесс пероксидазного окисления медленно и быстро окисляемых субстратов пероксидазы [Рогожин, Рогожина, 2000]. Причем проявлялась двойственность его действия в реакциях пероксидазного окисления медленно окисляемых субстратов пероксидазы. Например, в реакциях окисления тиопроперазина строфантин О активировал окисление. При [c.91]

Строфантин С ингибировал пероксидазное окисление хлорпромазина при pH 5,0—6,0, влияя как на связывание субстрата, так и на его превращение. Тогда как депротонирование функциональной группы активного центра фермента с рК 6,0 приводило к изменению характера ингибирования со смешанного типа на конкурентный (рис. 35, а, б). При этом можно отметить, что связывание строфантина С в активном центре пероксидазы замедляло реакции пероксидазного окисления хлорпромазина, а депротонирование одной из функциональных групп активного центра фермента приводило к тому, что связывание ингибитора затрудняло последующее связывание субстрата. [c.92]

Таким образом, строфантин С и хлорпромазин при pH > 6,0 могут конкурировать за место связывания в активном центре фермента, при этом связывание ингибитора препятствует последующему связыванию субстрата, что и приводит к понижению скорости ферментативной реакции. Несколько иной тип ингибирования проявлял строфантин С в реакциях пероксидазного окисления трифтазина. При кислых значениях pH строфантин С связывался вблизи активного центра фермента, не влияя на связывание субстрата, что проявлялось в неконкурентном характере ингибирования (рис. 36, а). Депротонирование одной из функциональных групп активного центра пероксидазы с рК 6,0 резко ухудшало каталитическое превращение трифтазина, пони- [c.93]

Однако механизм индивидуального и совместного пероксидазного окисления салицилата натрия в реакциях, катализируемых пероксидазой, не изучен. Поэтому исследование участия салицилата натрия в пероксидазных реакциях позволило установить, что он является медленно окисляемым субстратом пероксидазы [Рогожин, Верхотуров, 1999а]. В реакциях совместного окисления с ферроцианидом калия связывание салицилата натрия в активном центре фермента не влияло на связывание ферроцианида калия, что проявлялось в реакции пероксидазного окисления ферроцианида в неконкурентном характере ингибирования пероксидазы (рис. 38). Однако если салицилат натрия связывался с ферментом, то дальнейшее превращение ферроцианида калия замедлялось. В реакции пероксидазного окисления о-дианизидина проявлялся смешанный тип ингибирования пероксидазы салицилатом натрия, что свидетельствует о конкуренции между о-дианизидином и салицилатом натрия за место связывания в активном центре фермента (рис. 39). При связывании салицилата натрия с ферментом понижалось сродство и эффективность превращения о-дианизидина. Выявленные механизмы ингибирования пероксидазы салицилатом натрия позволяют предположить, что участки связывания ферроцианида и о-дианизидина в активном центре фермента располагаются вблизи места связывания салицилата натрия. При этом особенности связывания субстратов проявлялись в индивидуальном характере ингибирования их пероксидазного окисления. Однако в процессе окисления ферроцианида и о-дианизидина, по-видимому, реализуются различные каналы электронного транспорта с субстратов, контактирующих с поверхностью белковой глобулы, на железо [c.96]

Норадреналин не окисляется соединениями Е, и Е пероксидазы, т.е. он не может быть пероксидазным субстратом фермента. Тогда как викасол восстанавливает промежуточные окисленные формы пероксидазы, являясь медленно окисляемым субстратом пероксидазы. При pH 4,5—6,0 викасол не ингибировал фермент в реакциях пероксидазного окисления о-диани-зидина и аскорбиновой кислоты, а при pH > 6,5 в реакциях пероксидазного окисления аскорбиновой кислоты викасол проявлял конкурентный характер ингибирования. В реакциях окисления о-дианизидина тип ингибирования пероксидазы викасолом зависел от pH. При pH 6,5 проявлялся конкурент- [c.101]

Таким образом, в реакциях оксидазного окисления, пероксидаза способна катализировать окисление органических соединений, среди которых могут быть и функционально активные вещества. Причем в каталитическом процессе участвует белковый компонент. Реакция сопровождается образованием продуктов свободнорадикального окисления которые приводят к образованию активных форм кислорода. При этом образующаяся перекись водорода взаимодействует с ферментом с образованием соединения I, которое инициирует пероксидазные реакции. По-видимому, в этом случае могут параллельно протекать как реакции оксидазного, так и пероксидазного окисления. Причем последние ускоряют окисление органических субстратов. Образование радикалов органических соединений может способствовать модификации функциональных групп белка, участвующих в катализе, что может приводить к инактивированию фермента, проявляемое в понижении скорости ферментативной реакции. Наличие данного процесса продемонстрировано в реакции оксидазного окисления диоксифумаровой кислоты [Березин и др., 19756]. Используя в качестве субстрата пероксидазы о-дианизидин, который окисляется только перекисью водорода и не окисляется кислородом. Показано, что в системе ДФК-ПО-О наблюдается окисление о-дианизидина, причем скорость его окисления возрастала с увеличением концентрации ДФК. Поэтому образование перекиси водорода в ходе оксидазных реакций пероксидазы является пусковым механизмом для последующего протекания пероксидазных реакций фермента. Данный механизм может быть использован организмами, находящимися в состоянии покоя или гибернации, поскольку активизация оксидазных процессов в биогенной системе может служить пусковым механизмом для покоящихся систем, обеспечивая их энергетические потребности при выходе из состояния покоя. [c.36]

Эта схема предложена Данфордом на основе аналогичной реакции гваякола с промежуточными соединениями пероксидазы, которая имела стехиометрию (2 1) [Santimone, 1975]. Аналогичная схема использовалась и для объяснения механизма пероксидазного окисления L-тирозина, где тоже наблюдается стехиометрия субстрата к Е,, равная 2 1 [Ralston, Dunford, 1978]. [c.40]

В круг пероксидазных субстратов фермента входят различные функционально активные вещества в том числе и антиоксиданты [Рогожин, Верхотуров, 19986]. В реакциях индивидуального окисления эти соединения чаще всего являются медленно окисляемыми субстратами, однако при совместном окислении с быстро окисляемым субстратом, скорость их пероксидазного окисления может возрастать в 100 и более раз [Лебедева, Угарова, 1996 Рогожин, Верхотуров, 1998в]. Пероксидаза способна осуществлять контроль за уровнем перекиси, восстанавливая ее до воды и при этом окислять низкомолекулярные антиоксиданты. В процессе каталитической реакции могут образовываться свободные радикалы, которые в начальный момент прорастания семян способны инициировать реакции свободнорадикального окисления, активируя при этом протекание перекисного окисления липидов [Рогожин, 1999]. Следует вьщелить ряд особенностей в проявлении активности пероксидазы в покоящихся и прорастающих семенах. Так, например, в сухих семенах выявляется высокая пе-роксидазная активность, коррелирующая с уровнем их жизнеспособности. Тогда как низкая активность фермента свидетельствует о понижении жизнеспособности и всхожести семян [Рогожин, Егорова, 1991]. [c.49]

Известно, что изучение влияние ингибиторов на каталитическую активность ферментов является одним из методов, позволяющих исследовать их механизм действия. Ингибиторный метод был использован и ранее для исследования механизма пероксидазного окисления неорганических и органических соединений, катализируемого пероксидазой [Pettigrew et all., 1976]. Ингибиторы пероксидазы могут различными путями влиять на катализируемый ферментом окислительный процесс. Ионы цианида, фторида и азида подавляют каталитическую активность пероксидазы за счет образования прочных комплексов по шестому координационному положению железа гема, предотвращая реакцию с перекисью водорода. Ряд органических соединений ингибируют пероксидазу, реагируя с ее промежуточными Е, и Е соединениями. Некоторые из них, такие как аскорбиновая кислота, НАДН [Лебедева, Угарова, 1997], сахара [Saunders et. al., 1964], тиомочевина [Pettigrew et al., 1976], относятся к медленно окисляемым субстратам пероксидазы, ингибирующий эффект которых в реакции окисления о-дианизидина достигается за счет их прочного связывания в активном центре фермента. Некоторые вещества, реагируя с пероксидазой, инактивируют фермент. Так, необратимое инактивирующее действие фенилгидразина связано с модификацией функциональных групп пероксидазы (предположительно остатка триптофана) свободнорадикальными продуктами его некаталитического и каталитического окис- [c.125]

Известно, что общим свойством пероксидазных систем являются эффекты активации, т.е. ускорение окисления медленно окисляемого субстрата быстро окисляемым. Поэтому нами был изучен тип взаимного регулирования активности пероксидазы, который реализуется в реакциях совместного окисления медленно и быстро окисляемых субстратов. В качестве медленно окисляемого субстрата была выбрана аскорбиновая кислота, а быстро окисляемого — гидрохинон, для которого величины были равны 1220—2230 С (табл. 7) [Рогожин, Верхотуров, 1999г]. [c.62]

Выявлено, что при окислении медленно окисляемых субстратов, таких как аскорбиновая кислота, в механизме действия пероксидазы заложен сложный регуляторный механизм, имеющий биологическое значение. В основе этого механизма лежит способность самих субстратов регулировать процесс окисления. При этом аскорбиновая кислота, являющаяся основным антиоксидантом растений, может активировать реакции собственного пероксидазного окисления. Предложено, что данный регуляторный механизм обеспечивает выполнение избирательной антиоксидантной функции пероксидазы в растениях. Установлено биологическое значение эффекта активации пероксидазы в реакциях окисления медленно окисляемого субстрата в присутствии быстро окисляемого и ингибирование активности фермента высокими концентрациями субстрата. Выявленные закономерности позволяют понять механизм действия большого количества соединений, используемых в предпосевной обработке семян и обладающих стимулирующим, ретардантным, ингибирующим действием в отдельности, а также в различных сочетаниях. Пероксидаза входит в состав комплекса ферментов, катализирующих окисление различных соединений, используемых в аэробных метаболических процессах, интенсивность которых возрастает в процессе набухания и прорастания семян. До сих пор являются спорными вопросы относительно эффектов активирования всхожести семян низкими концентрациями соединений и механизмы понижения всхожести семян высокими концентрациями веществ. На основании полученных данных мы предложили механизм участия пероксидазы в этих процессах. Поскольку фермент является показателем проте- [c.69]

Выявленные эффекты влияния ИУК на пероксидазное окисление аскорбиновой кислоты, гидрохинона и о-дианизидина, катализируемое пероксидазой, имеют важное биологическое значение. ИУК может регулировать пероксидазное окисление медленно окисляемого субстрата, имея специфичный участок связывания в составе дистального домена активного центра пероксидазы. По-видимому, избирательность типов ингибирования пероксидазы ИУК обусловлена специализированностью ауксина служить оксидазным субстратом фермента. При этом ИУК может изменять направленность реакций пероксидазы с одного типа на другой, меняя специфичность фермента с пероксидазного на оксидазный, превращая пероксидазу в высокоспецифичную оксигеназу, генерирующую свободные радикалы необходимость в которых может возникать у растений в процессе развития. При этом ИУК может выполнять роль триггера в реакциях окисления, катализируемых пероксидазой. Реализация действия ауксина возможно проявляется при выходе семян из состояния вынужденного покоя. В этот период в семенах резко возрастает активность пероксидазы, которая способна активировать процессы прорастания. Возможным механизмом действия фермента в этих процессах может быть его способность к генерированию свободных радикалов, необходимых на конечных этапах эмбриогенеза для активизации механизмов прорастания. [c.78]

Пероксидаза совместно с низкомолекулярными антиоксидантами (токоферолы, строфантин, дигоксин, кверцетин, аскорбиновая кислота и др.) входит в состав антиоксидантной системы живых организмов, регулирующих действие активных форм кислорода. Поэтому нами были изучены реакции совместного пероксидазного окисления некоторых антиоксидантов (дигоксин, кверцетин и аскорбиновая кислота) с о-дианизидином [Рогожин, Верхотуров, 1998в]. Показано, что антиоксиданты могут ингибировать пероксидазное окисление быстро окисляемого субстрата, катализируемое пероксидазой хрена. Дигоксин, связываясь с фермент-субстратным комплексом в котором присутствует стабильный полуокисленный продукт о-дианизидина, ингибировал пероксидазу по антиконкурентному типу в реакциях индивидуального и совместного с ферроцианидом окисления о-дианизидина при всех изученных значениях pH (рис. 24). Проявляя антиоксидантные свойства, дигоксин подавлял реакции свободнорадикального окисления о-дианизидина. Причем сродство ингибитора к ферментсубстратному комплексу в реакциях совместного окисления было в 5—6 раз выше, чем в реакциях индивидуального окисления о-дианизидина и зависело от pH (табл. 9). [c.79]

Смотреть страницы где упоминается термин Пероксидаза в реакциях пероксидазного окисления субстратов: [c.37] [c.135] [c.39] [c.41] [c.63] [c.65] [c.70] [c.76] [c.77] [c.302] [c.211] [c.98] [c.8] [c.33] [c.52] [c.65] [c.86] [c.88] [c.121] [c.126]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология