Каталаза промежуточные соединения

Каталаза Промежуточное соединение, [c.255]

Прямое доказательство существования неустойчивых промежуточных соединений в реакциях каталазы и пероксидазы с перекисью водорода было получено из данных спектрофотометрического исследования. Так, например, перекись водорода и пероксидаза дают четыре комплекса, два из которых каталитически неактивны [20]. Кинетика их взаимопревращения и реакций с донорами водорода была широко изучена [21]. Лейдлер указал [22] на возможности спектрофотометрического доказательства для других комплексов. [c.113]

Из уравнения (3) следует, что [Е5] зависит от Кт и от [5]. Если в состоянии равновесия [Е5] будет бесконечно малой величиной по сравнению с [5] и с [Еоб ], то скорость реакции будет зависеть только от [8]. В этом случае при низких концентрациях субстрата эта реакция будет протекать по типу реакций первого порядка. Если же практически все количество фермента окажется связанным с субстратом в виде Е5 и если концентрация субстрата будет достаточно высока, то концентрация фермент-субстратного комплекса не будет меняться и скорость такой реакции окажется постоянной. В этом случае мы имеем дело с реакцией нулевого порядка [36]. Большинство ферментативных реакций не являются, строго говоря, ни реакциями первого, ни реакциями нулевого порядка, а протекают согласно некоему промежуточному порядку [34, 36, 37]. Это зависит отчасти от уменьшения концентрации субстрата в течение реакции, а отчасти от образования различных типов фермент-субстратных соединений. Так каталаза и пероксидаза, как уже указывалось выше, образуют зеленые и красные комплексы с субстратом, причем скорости распада зеленого и красного комплексов различны [32, 33]. Дальнейшие усложнения возникают вследствие соединения фермент-субстратных комплексов с водородными ионами [38] или с другими ионами или молекулами. Так, например, скорость гидролиза яичного альбумина пепсином зависит от концентрации водородных ионов раствора реактивным промежуточным соединением является в этом случае не Е5, а Н+Е5 [38]. Если в образовании фермент-субстратного соединения участвуют ионы, то скорость катализируемой реакции зависит от диэлектрической постоянной растворителя известно, что органические растворители, например метиловый или этиловый спирт, уменьшают диэлектрическую постоянную раствора и степень ионизации,вследствие чего уменьшается скорость катализируемой реакции [39]. [c.284]

Обнаружено [69], что каталаза в присутствии перекиси водорода образует какое-то промежуточное соединение. Спектр его измерялся в интервале 380—430 та, и по сравнению со спектром свободной каталазы наблюдалось небольшое смещение к видимой части. Этот комплекс не обнаруживает никакого сходства с циан-каталазой или соединением, образующимся при добавлении перекиси к азид-ката-лазе. Образование его происходит очень быстро, причем бимолекулярная константа скорости имеет величину около 3 10 сек Ч Если не добавлены доноры водорода, данный комплекс медленно разлагается по реакции первого порядка с константой скорости, равной примерно 0,02 сек. 1. Таким образом, этот комплекс каталазы напоминает первичный зеленый комплекс пероксидазы с перекисью водорода. [c.216]

Сейчас мы располагаем некоторыми, правда, далеко не полными, данными относительно того, как же, собственно, функционирует фермент. Доказано, что в большинстве случаев сложная молекула фермента соединяется с молекулой того вещества, на которое фермент действует, образуя промежуточное соединение. В результате распада промежуточного соединения получается конечный продукт реакции, и фермент вновь восстанавливается. Иногда в этом процессе происходит частичный распад и самого фермента (например, каталаза разлагается под влиянием раствора перекиси водорода). [c.436]

Как и многие катализаторы, ферменты образуют промежуточное соединение с реагирующим веществом. Для ряда ферментов существование промежуточных соединений можно установить непосредственно с помощью оптических методов. В особенности для этого подходят ферменты, содержащие желе-зопорфириновые комплексы каталаза, пероксидиза, цитохром С. Всем этим веществам свойственны интенсивные спектры поглощения, обусловленные присутствием железопорфирнновой группы. Одна из полос спектра, так называемая полоса Соре в области 400 ммк имеет для гематина в щелочной среде молярный коэффициент экстинкции порядка 140 000. Спектр цитохро-мов настолько характерен, что изучение комплексов с субстратом можно проводить на живых клетках. [c.257]

После общего рассмотрения распределения и функций этих ферментов и природы соответствующих коферментов мы сосредоточим внимание исключительно на тех каталазах и пероксидазах, которые содержат в качестве кофермента железопорс )ириновый комплекс. Эта группа металлоферментов — единственная, для которой удается обнаружить промежуточные соединения, выявить, идентифицировать и изучить по отдельности все стадии каталитического процесса. Реакции этих ферментов будут обсуждаться довольно подробно, потому что, во-первых, к настоящему времени они детально изучены и имеется обширный экспериментальный материал, во-вторых, со времени появления последнего в этой области обзора в 1966 г. [34] накоплено много новых данных и, наконец, в-третьих, настоящий обзор отличается от предыдущих постановкой вопроса — его основной целью является сопоставление активности соответствующих металлокомплексов в присутствии и в отсутствие белка и в выяснении того, каким образом белок усиливает активность свободного, не связанного с белком железопорфирина. [c.195]

Обнаружено, что ферменты, состоящие из нескольких субъединиц, значительно менее устойчивы в водно-органических смесях по сравнению с ферментами типа каталазы и пероксидазы, состоящими из одной полипептидной цепи. Необратимая инактивация ферментов, состоящих из нескольких субъединиц, вероятно, обусловлена неполной реассоциацией предварительно диссоциировавших субъединиц при возвращении системы к нормальным условиям. Процессы диссоциации и реассоциации субъединиц, происходящие под. влиянием органического растворителя. и гари замораживании, могут приводить к образованию полимерных форм, не обладающих ферментативной активностью. Так, замораживание растворов двух злектрофоретически индивидуальных форм лактат-дегидрогеназы, а затем их последующее плавление в присутствии хлорида натрия приводит к образованию пяти различных форм. Органические растворители, такие как этиленгликоль, пропилен-гликоль, глицерин или диметилсульфоксид, при их добавлении в растворы полностью ингибируют образование этих форм и, за исключением пропиленгликоля, способствуют сохранению ферментативной активности [626, 627]. Как правило, растворимость веществ, включая ферменты и субстраты, уменьшается при понижении температуры и при введении органических растворителей. Несмотря на это, для обнаружения промежуточных соединений при низких температурах часто бывает достаточно не очень больших концентраций субстратов, поскольку при понижении температуры увеличиваются стационарные концентрации [615, 628]. Необходимо, однако, проверять, являются ли обнаруженные при низких температурах промежуточные соединения теми же самыми, что и при нормальных условиях, так как направление процесса может измениться. Активность ферментов, которые находятся в биомем- ранах и связаны е липидами, падает при переводе их в водные буферные растворы. Например, известно, что цитохром Р-450 ин-активируется при экстракции в водные растворы (при этом наблю- [c.237]

Свойство животных и растительных тканей ускорять окислительное действие перекиси водорода и вместе с тем разлагать ее с выделением молекулярного кислорода долгое время приписывалось органическим материям , а затем всем ферментам вообще. В начале текущего столетия из растений были выделены два специфических фермента, из которых один, каталаза (О. Лев, 1901), разлагает перекись водорода подобно платине, с выделением молекулярного кислорода, другой, пероксидаза (А. Бах и Р. Шода, 1903), ускоряет подобно двувалентному железу окислительное действие Н2О2. О механизме действия этих ферментов ничего определенного неизвестно. До сих пор предполагалось, что пероксидаза образует с Н2О2 промежуточное соединение, аналогичное перекисным соединениям металлических окислов, окислительный потенциал которого выше окислительного потенциала первоначальной перекиси. Относительно каталазы было высказано предположение (Виланд, 1923), что она, активируя водород одной молекулы Н2О2, вызывает окисление его атомом кислорода другой молекулы [c.318]

Разложенная перекись водорода (в мг). . 23.02 46.51 70.00 92.20 118.02 Действие каталазы подчиняется, таким образом, тому же самому за-кону, который наблюдался мною для пероксидазы и который, повидимому, имеет место также и для других ферментов, а именно при избытке фермента превращение пропорционально количеству субстрата, при избытке субстрата — количеству фермента. Для пероксидазы, которая действует на сложный субстрат (перекись водорода — окисляемое вещество), это правило осложняется тем, что превращение пропорционально отдельным составным частям субстрата (так, например, пропорционально количеству перекиси водорода при избытке пероксидазы и иодистоводородной кислоты или количеству иодистоводородной кислоты при избытке пероксидазы и перекиси водорода). Легче всего объяснить это тем, что фермент и субстрат участвуют в реакции в постоянном отношении, образуя промежуточные соединения. [c.393]

Применяющиеся в настоящее время количествеппые методы, таким образом, не позволяют проследить за распределением перекиси водорода между пероксидазой и каталазой. Я надеюсь подойти ближе к разрешению этого вопроса другим путем, однако не исключена возможность, что такого рода распределение вообще не имеет места. Как уже было указано выше , каталаза не оказывает никакого действия на замещенную перекись водорода (гидроперекись этила). С другой стороны, на основании сделанных до сих пор опытов, можно допустить с достаточной достоверностью, что пероксидаза и перекись водорода соединяются, образуя замещенную перекись водорода. Если скорость, с которой это промежуточное соединение образуется и передает окисляемому субстрату активный кислород, больпге, чем скорость, с которой оно вновь распадается на пероксидазу и перекись водорода, то перекись водорода в смеси окисляемого субстрата, каталазы, пероксидазы и перекиси водорода может быть частично или полностью, в зависимости от количества присутствующей пероксидазы, защищена от влияния каталазы. [c.395]

Хотя химическое строение таких промежуточных соединений еще не известно, но измерения сродства фермента к субстраху и к продуктам распада субстрата позволили сделать ряд выводов. Оказалось, например, что скорость распада сахарозы в каждый данный момент пропорциональна концентрации нестойкого соединения с ней фермента. Для каталазы удалось непосредственно наблюдать не только образование промежуточного соединения фермента с перекисью метилового спирта, но и распад этого соединения. Оказалось, что степень диссоциации соединения фермент+субстрат определяет скорость ферментной реакции. [c.336]

Первая группа включает каталазу и пероксидазу. Оба фермента являются гематиновыми соединениями (Fe +), которые могут быть окислены перекисью водорода или алкилированными перекисями до промежуточных соединений. Последние могут быть вновь восстановлены до соединения трехвалентного железа рядом веществ, которые при этом окисляются. [c.184]

Каталаза действует аналогично, но соединение I восстанавливается непосредственно ЛНг без образования промежуточного соединения II. В реакциях с участием каталазы перекись водорода выполняет двойную функцию с одной стороны, она выступает как окислитель (продукты реакции Ре + и вода), с другой — как восстановитель (Ре + и кислород). Вещества, которые могут действовать в качестве ЛНг для этого фермента, отличаются от таковых для пероксидазы. Каталаза не может быть восстановлена до геминовых соединений (Ре +) пероксидаза восстанавливается дитионитом натрия и, возможно, диоксифумаровой (диоксималеиновая) кислотой. [c.186]

В ходе реакции образуется промежуточное соединение — иминокис-лота, которая затем гидратируется с образованием кетокислоты. Кромв кетокислоты и аммиака (основных продуктов дезаминирования) в данной реакции образуется еще и пероксид водорода, который затем разлагается на воду и кислород при участии каталазы [c.379]

Каталитически активной группой, входящей в состав активного центра пероксидазы, каталазы и цитохром с пероксидазы, является гемин, содержащий трехвалентное железо. Поэтому данные ферменты могут катализировать пероксидазные процессы окисления. Реакция этих гембелков с перекисью водорода идет через образование нескольких промежуточных соединений, которые спектрально сходны и имеют близкие максимумы поглощения (табл. 2). Однако исследование этих промежуточных соединений методами ЭПР и ЭЯДР [Hanson et al., 1981 Blumbeig, [c.17]

Рассмотренный выше подход к исследованию механизма ферментативной реакции при переменной концентрации субстрата по кинетике образования и расходования промежуточного соединения был использован Б. Чансом при изучении механизма катализа окислительными ферментами каталазой и пероксидазой. Спектры поглошения в видимой области комплексов гемсодер-жаших ферментов каталазы и пероксидазы с перекисью водорода и органическими перекисями сушественно отличаются от спектров поглошения исходных ферментов. Это позволило Чансу провести непосредственное кинетическое изучение промежуточных соединений методами ускоренной и остановленной струи с использованием высокочувствительной спектрофо- [c.170]

Ацилферменты в механизме катаЛйза сериновыми протеазами (139). Определение кинетических параметров (147). Структура и реакционная способность ацилферментных производных а-химотрипсина (150). Молекулярная модель катализа а-химотрипсином (158). Предстационарная кинетика многостадийной ферментативной реакции (159). Экспериментальные методы исследования нестационарной кинетики (162). Нестационарная кинетика ферментативных реакций при переменной концентрации субстрата. Кинетические закономерности реакции с участием одного промежуточного соединения (165). Каталаза и пероксидаза (170). [c.710]

Анаэробное дыхание. При анаэробном дыхании у микроорганизмов происходят различные биохимические и окислительные процессы органических веществ, основанные на дегидрировании (отнятии водорода) без участия свободного кислорода. Акцептором водорода являются промежуточные продукты процесса окисления субстрата (например, органические молекулы, имеющие ненасыщенные связи). Этот процесс происходит по следующей схеме 1) окисляемый субстрат — Нг + фермент дегидраза = окисленный субстрат + дегидраза — Нг 2) дегидраза — Нг -1- акцептор водорода (органическая молекула) =дегидраза-I-акцептор — Нг. При таком окислении выделяется определенное количество энергии, которое необходимо для жизнедеятельности анаэробных микробов. Последние не могут использовать для окисления органических соединений молекулярный кислород, так как у них дыхательными ферментами являются только дегидразы, а для использования молекулярного кислорода микроорганизмы должны иметь и другие ферменты. Например, несмотря на наличие кислорода в среде, молочнокислые бактерии (В. Ое1Ь-гйск ) совершенно не могут им пользоваться, так как у них нет фермента каталазы, которая разлагала бы перекись водорода, образующуюся в процессах дыхания и являющуюся ядом для микробов, и пероксидазы, которая вовлекала бы перекись водорода в окислительный процесс. [c.528]

Следует подчеркнуть, что деформированная молекула (И) имеет окислительные свойства, а (1)—восстановительные и поэтому дегидратируется путем превращения в (И). Аналогичные структуры можно предложить и для пpиpoднo o энзима — каталазы. Разложение Н2О2 на поверхности гидроокиси железа можно представить в виде цепи реакций (см. ниже) через радикалы НО и НО2, которые обозначены значками —-или Как промежуточное вещество возникает также перекисное соединение [c.383]

Опубликованы данные, свидетельствующие о том, что при окислении п-оксифенилпировиноградной кислоты в гомогентизиновую известную роль играют аскорбиновая кислота [953, 956— 962] и каталаза [1135]. Механизм действия аскорбиновой кислоты еще не ясен аскорбиновая кислота может быть заменена в эксперименте некоторыми другими соединениями, например изоаскорбиновой кислотой. По вопросу о том, является ли 2,5-диоксифенилпировиноградная кислота промежуточным продуктом при окислении п-оксифенилпировиноградной кислоты, имеются расхождения. Сообщали, что 2,4-диоксифенилпировино-градная кислота накапливается при окислении п-оксифенил-пиро виноградной кислоты [959]. В более поздних исследованиях найдено, что 2,5-диоксифенилпировиноградная кислота не окисляется с заметной скоростью в ферментной системе, превращающей п-оксифенилпировиноградную кислоту в гомогентизиновую кислоту [961]. [c.419]

В ионных реакциях промежуточными активными веществами чявляются ионы. Особенно распространены превращения кисло-у оосновного типа катализаторы здесь часто ионы НзО+-+-ОН . Координационно-комплексный катализ близок по механизму к кислотоосновному здесь ускорение происходит при помощи ионов водорода или ионов металла. Активность последних примерно соответствует их способности к комплексообразованию и образованию промежуточных хелатных соединений. Отметим, что ионы-комплексообразователи Ма2+,Мп +, Ре2+, Ре +, Со2+, N1 + служат активаторами ферментов. Комплексы этих ионов с органическими молекулами катализируют различные окислительно-восстановительные процессы и реакции гидролиза. Так, M.g + входит в состав хлорофилла, Ре - - — гемоглобина, Ре + — каталазы и т. д. Активность ионов металлов в большой степени зависит от природы связанных с ними лигандов. Особенно сильно активируют азотсодержащие лиганды. Молекулярные гомогеннокаталитические реакции встречаются реже, чем ионные и радикальные в частности, не доказано образование молекулярных соединений при газовом катализе. [c.17]

Одно из наиболее ранних предположений, согласно которому промежуточным продуктом служит Н2О2, разложенная каталазой, противоречит данным о нечувствительности выделения О2 к цианиду в изолированных хлоропластах. На роль промен<уточных соединений предлагались также органические перекиси, эпоксиды, а также железо и марганец в высоковалентных состояниях. Автор этих строк считает, что цитохром / и пластоцианин, т. е. гем с высоким потенциалом и медьсодержащий фермент, являющиеся непременными участниками фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода, служат жвивалентом цитохромоксидазы в терминальном дыхании иначе говоря, выделение кислорода представляет собой обращение этой стадии под действием света. [c.565]

Механизм действия ферментов, содержащих железопорфириновые комплексы в качестве активных групп, исследован не полно. Однако имеющиеся данные позволяют утверждать, что в основном этот механизм связан с образованием определенных промежуточных продуктов. Спектрофотометрическое исследование, проведенное Чансом, позволило установить, что ферменты каталаза и пероксидаза образуют с перекисью водорода соединения, характеризующиеся максимумом на кривой поглощения света, лежащей около 400 мц. Спектрофотометрическое изучение показало, что кроме этого максимума имеется еще и второй, происхождение которого не вполне ясно по-видимому, каталитически активный промежуточный продукт соответствует первому максимуму (комплекс 1). Предполагают, что каталаза (Ф—ЕеОН) действует на перекись водорода по следующей схеме [c.122]

Для современных энзимологов существование фермент-субстратных комплексов — почти аксиома. В настоящее время накопилось огромное множество кинетических и других данных, подтверждающих образование таких комплексов в ходе ферментативных реакций, причем многие из них очень трудно объяснить каким-либо иным образом. Наиболее убедительны с этой точки зрения многочисленные прямые наблюдения образования соединений фермента с субстратом. Первое из них — наблюдение осаждения папаина его субстратом фибрином [1] — относится к 1880 году последние известные нам работы такого рода — исследования кристаллического фермент-субстратного комплекса оксидазы О-ами-нокислот с помощью оптических методов и метода ЭПР [2—5]. Классическими примерами служат гемопротеиды— пероксидаза и каталаза [6, 7], для которых образование промежуточных комплексов было доказано с помощью прямых спектроскопических методов более 30 лет назад [8, 9]. Позднее прямые доказательства образования подобных комплексов были получены с помощью самых разнообразных методов при исследовании гидролитических ферментов [10—14], альдолаз [15, 16], ряда дегидрогеназ [17—21] и тиотрансферазы ро-данезы [22, 23]. [c.55]

Свойство растительных и животных тканей ускорять окислительное действие перекиси водорода и в то же время разлагать ее с выделением молекулярного кислорода долгое время приписывалось органическим материям вообще, а затем всем энзимам вообще. В начале текущего столетия из растений были выделены два специфических энзима, из которых один —каталаза (О. Лев, 1901 г.) разлагает, подобно платине, перекись водорода с выделением молекулярного кислорода, другой — пероксидаза (А. Бах и Р. Шода, 1903 г.) ускоряет, подобно двувалентному иону железа, окислительное действие перекиси водорода. Относительно механизма действия этих энзимов до сих пор ничего определенного не выяснено. Предполагалось, что пероксидаза образует с Н2О2 промежуточный продукт, аналогичный перекисным соединениям металлических окислов, окислительный потенциал которого выше окислительного потенциала НдОа. [c.128]

Другим ферменто.м, содержащим цинк или зависящим в своей активности от наличия этого элемента в среде, является триозефосфатдегидрогеназа, участвующая в окислении и фос-форилировании фосфоглицеринового альдегида с образованием дифосфоглицериновой кислоты . Цинк — также составная часть некоторых ферментов, присутствующих в грибах. Кроме того, показано активирующее действие цинка в отношении ряда ферментов, для деятельности которых он не является необходимым. Например, в вегетационных опытах Л. Бейли и Дж. Мак-Хар-га внесение цинка в дозах от 0,5 до 2 жг на 1л питательного раствора увеличивало активность пероксидазы, каталазы и оксидазы в растениях люцерны, причем наибольшее увеличение активности наблюдалось при дозе цинка, равной 1 мг л. Для грибов отмечено ослабление интенсивности окислительных процессов при цинковой недостаточности при нормальном уровне цинкового питания значительно больший процент углерода окисляется до СО2, при недостатке же цинка накапливаются промежуточные менее окисленные соединения . [c.239]