Кинетические закономерности катализа гидрогеназами

• Автор: Карякин, Аркадий Аркадьевич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА I. НЕКОТОРЫЕ ШЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕДЕЗО

СЕРНЫХ БЕДКОВ7.

1. Гидрогеназы железосерные белки7.

2. Структура активного центра и окислительновосстановительные свойства низкомолекулярных железосерных белков.9.

3. Физические свойства 4Ре кластеров в низкоглолекулярных белках

4. зрепэ кластеры

ГЛАВА II. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОГЕНАЗ.

1. Окислительновосстановительные свойства.

2. Оптические свойстваI.
3. Спектры ЭПР.
4. Взаимосвязь физических и каталитических свойств гидрогеназ.
5. Роль никеля в гидрогеназном катализе
ГЛАВА Ш. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЭФФЕКТОРОВ НА АКТИВНОСТЬ
ГИДРОГЕНАЗ.
1. Роль ионной силы раствора.
2. Влияние комплексонов железа.
3. Механизмы инактивации гидрогеназ кислородом.
4. Зависимость гидрогеназного катализа
ГЛАВА 1У. КИНЕТИКА ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕНАЗ.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
ГЛАВА У. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
I. Материалы
2. Кинетика окисления водорода
3. Определение активности гидрогеназ по ввделению водорода.
4. Приготовление ферментного электрода
5. Запись поляризационных кривых
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
ГЛАВА У. СТАЦИОНАРНАЯ КИНЕТИКА ОДНОМАРШРУТНОЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ.ОБОЙДЕННОЕ УРАВНЕНИЕ СКОРОСТИ . ГЛАВА УП. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА, КАТАЛИЗИРУЕМОГО ГИДР0ГЕНАЗАЖ. ПОСЛЕДОВАТЕЯБНОСТЬ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ
СТАДИЙ.V.
ГЛАВА УШ. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА, КАТАЛИЗИРУЕМОГО ГйДРОГЕНАЗОЙ ИЗ I II
ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СТАДИИ.
ГЛАВА IX. ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕНАЗЫ ИЗ
..
ГЛАВА X. ВОДОРОДНЫЙ ФЕРМЕНТНЫЙ ЭЛЕКТРОД НА ОСНОВЕ ИММОБИЛИЗОВАННОЙ ГИДРОГЕНАЗЫ ИЗ I II . .
1. Исследование ферментов как катализаторов электродных реакций.I.
2. Биоэлектрокатализ гидрогеназой из . iii.
ГЛАВА XI. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕНАЗЫ ИЗ ТНЮСАРЭА II
1. Кинетические закономерности электроокисления водорода
2. Обратная реакция электровыделение водорода
на электроде с иммобилизованной гидрогеназой
ИЗ ТИ.гоБеорегэтстпа
3. Потенциодинамическое изучение гидрогеназы .из
Т1. ГеореГС1па 5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.Ш.
ВЫВОДЫ.Ш.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Электронные структуры восстановленного Н1Р1Р и окисленного ферредоксина оказались эквивалентными. Таким образом, ферредоксиновые и Н1Р1Р переходы происходят между разными степенями окисления 4Ре4Б кластера. На основании физических свойств удалось такие выяснить природу ферредоксинового перехода в 2Ре белках. Установлено, что в окисленном состоянии оба атома железа находятся в степени окисления 3 восстановление кластера приводят к восстановлению одного из атомов до двухвалентного состояния. Примечательным является то обстоятельство, что железосерный кластер представляет собой единую электронную структуру. Как показали многочисленные исследования, атомы железа внутри кластера ведут себя крайне идентично 2б. Для объяснения этого явления предложена гипотеза антиферромагнитного взаимодействия , основанная на методе валентных схем. Суть ее заключается в следующем в результате гибридизации валентных электронов на атомах железа, связанных сульфидными мостиками, спины первых оказываются антипараллельными. Таким образом, если число валентных электронов кластера четно, все они оказываются спаренными. Как указывается многими исследователями например, ЗО, спектральные характернетики гьегБ и 4Ре4с кластеров весьма схожи, и в силу ряда причин бывает невозможно идентифицировать тип кластера. Гидрогеназы содержат в активном центре количество атомов железа, кратное четырем. Кроме того, существует целый ряд ферментов, содержащих один 4Ре кластер на молекулу белка. Ре4Б два 2Ре кластера. Ге кластера. Рассмотрим кратко свойства последних. Физические свойства 4Ре4Б кластеров в низкомолекулярных белках. Оптические свойства. Спектры поглощения видимой области идентичны для железосерных белков, содержащих кластер в одинаковой степени окисления. Состоянию Ре4 2 отвечает максимум поглощения в районе 0 нм, коэффициент экстинкции С 4 М см зо. При восстановлении кластера величина абсорбции на этой длине волны падает приблизительно на , максимум поглощения смещается к 0 нм. При окислении состояния Те4 2 абсорбция на 0 нм возрастает. Отношение величин абсорбции при 0 нм и 0 нм является мерой отношения хромофора к пептиду, оно обычно используется как индикатор чистоты железосерного белка. Магнитные свойства. Четное число неспаренных электронов в кластере приводит к тому, что последний не проявляет сигналов ЭПР. Таким образом, ЭПР нечувствительным является состояние Ге4 Б4 . Кластеры ре4 1 имеют характерный ЭПР спектр, относительно слабо зависящий от полипептидного окружения. Наблюдается аксиальный или ромбический сигнал, средний дфактор около 1 Элиминирование пептидного влияния в диметилсульфоксиде зз приводит к аксиальному спектру д1 1. Ферредоксины, содержащие два и более железосерных
кластеров, находящихся в состоянии 4 1 , проявляют более сложный сигнал ЭПР в результате спинспинового взаимодействия зо. ЭПР спектры 4 43 кластеров гораздо более чувствительны к полипептидному окружению. В качестве характеристик можно выделить 2, один спин на четыре атома железа. Влияние белковой глобулы. Белковая глобула может оказывать двоякое воздействие на свойства железосерных кластеров. Вопервых, в выборе оптимального окислительновосстановительного перехода ферредоксины и II. Вовторых, в пределах одной и той же реакции возможна достаточно широкая вариация окислительновосстановительного потенциала. Как отмечено в зо, потенциалы ферредоксинового перехода 4 421 различаются в пределах до 0 мВ, II 4 432 до 0 мВ. Существуют термодинамические и кинетические трактовки ограничений, позволяющие осуществить выбор оптимальных окислительновосстановительных состояний. Из механизмов возможных воздействий следует выделить влияние водородных связей, взаимодействие с растворителем и ограничение конформационной подвижности кластера см. Изменение геометрии последних при окислительновосстановительных переходах является в настоящий момент установленным фактом. В работе были зарегистрированы конформационные изменения ферредоксина из . Картер с сотрудника, изучая высокопотенциальный белок из i .