Электрохимические реакции пероксидазы

• Автор: Фридман, Вадим Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление
Введение
ЧАСТЬ 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Биоэлектрокаталитические и окислительно-восстановительные реакции ферментов на углеродных материалах
1.1. Общие представления о структуре и свойствах ферментов
1.2. Способы иммобилизации ферментов в электрохимических системах
2. Биоэлектрокаталитические реакции в условиях непосредственного обмена электронами между электродом и активным центром фермента (реакции прямого биоэлектрокатализа)
3. Пероксидаза и её функции в электрокатализе
3 Л. Строение и краткая характеристика физико-химических и ферментативных свойств пероксидазы
3.2. Биоэлектрокатализ пероксидазой на твердых электродах
3.3. Окислительно-восстановительные превращения пероксидазы на электродах
4. Механизм биоэлектрокатализа
Заключение
ЧАСТЬ 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
1. Методы электрохимических измерений
2. Электроды и электродные материалы
3. Реагенты и рабочие растворы
4. Иммобилизация ферментов

ЧАСТЬ 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 1. Редокс-превращения гемсодержащих соединений
1. Редокс-превращения пероксидазы
2. Редокс-превращения микропероксидазы МП
Глава 2. Электрокатализ иммобилизованной пероксидазой
1 .Биоэлектрокаталитическое восстановление Н202 пероксидазой,
иммобилизованной на углеродном электроде
1.1. Влияние концентрации пероксида водорода, скорости вращения электрода и pH раствора на скорость электрокатапитической реакции
1.2. Влияние ингибиторов и активаторов фермента на скорость
электровосстановления Н202
1.1. Анализ кинетической схемы реакции
2. Электрокаталитическое восстановление кислорода пероксидазой, иммобилизованной на сажевом электроде
1. Биоэлектрокатализ пероксидазой, соиммобилизованной с М-метилпирролом
2. Электровосстановление пероксида водорода пероксидазой,
иммобилизованной в Нафион
Выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Перспективы использования ферментов в электрохимии обусловлены высокой каталитической активностью белковых макромолекул и высокой специфичностью их действия. Разработанные методы сопряжения ферментативных и электрохимических реакций позволяют использовать ферменты в электрохимических процессах. Прежде всего, это возможность осуществлять с высокими скоростями такие важные в практическом отношении реакции, как электровосстановление пероксида водорода и молекулярного кислорода. В этом плане наиболее интересны обнаруженные в конце 70-х годов реакции прямого биоэлектрокатализа, протекающие в условиях непосредственного обмена электронами между электродом и активным центром белкового катализатора. Перечень ферментов, в присутствии которых наблюдаются подобные реакции, заметно пополняется в последние годы, однако механизм реакции остаётся предметом дискуссий.
Целью настоящей работы являлось изучение закономерностей био-электрокаталитических реакций в системе электрод - активный центр фермента - субстрат для гемсодержащего фермента пероксидазы, адсорбированного на углеродных электродах (сажа, пирографит) и встроенного в полимерные плёнки.
Непосредственный перенос электрона между электродом и активным центром фермента (в отсутствие субстрата) является, по-видимому, необходимым условием для реализации прямого биоэлектрокатализа. В этом случае на циклических вольтамперных кривых (ЦВА) должна наблюдаться ха-рак-терная картина редокс-превращения простетических групп белковых катализаторов. Первая глава экспериментальной части настоящей работы по-

80 мкл 10"4 М раствора пероксидазы в фосфатно-щелочном буферном растворе (рН=7) добавляли 20 мкл исходного 5% раствора Нафиона в алифатических спиртах, получая таким образом 1% эмульсию Нафиона в растворе фермента. Эмульсию перемешивали ультразвуковым генератором при частоте 8 кГц и мощности 15 Вт в течение 10 мин. Подобной же обработке подвергали в контрольных экспериментах 1% эмульсионный раствор Нафиона в буферном растворе, не содержащем пероксидазу и 10'4 М раствор фермента, не содержащий Нафион. После ультразвуковой обработки композитную смесь наносили на дисковый пирографитовый электрод диаметром 5 мм в количестве 2-20 мкл (после высыхания образовывалась полимерная плёнка). Плотность данного раствора полагали равной 1 г/см3 при расчёте количества Нафиона на электроде. Электрод после высыхания композита обмывали би-дистиллатом и погружали в ячейку.