Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Обычно прн исследованиях железосеропротендав используется метод электронного парамагнитпого резонанса. Как ферредоксины, содержащие 2 атома железа, так и ферредоксины с 4 атомами железа в окисленной форме диамагнитны, а при восстановлении становятся нарамагнитными с большим сигналом ЭПР пря й 1,94 3!†!!48 и!. ыетлволизм з,ссз г,ззр г,аза Рпс. !3.13. Спектр ЭПР флавожелезосеропротеида из митохрондрий сердца быка. о —.окислсннан форма; б — восстановленная форма, обнаруживаюшаи си~пал свободного радикала от флавосемихинонз прн и=2 и восстановленного железослропептра при л=-1,94. [Вен!ем Н,, !гоп-3п!!пг Сеп!егз о1 !Ье М!!осиопбг!а! Е!ес!гоп Тгапз1ег зуз!егп, р. 83, !п: йг.
Еотепвегя. ед., Т!ге !гоп-3п!1пг Рго!е!пз, то!. П1, Асабегп!с Ргезз. 1пс., 14еиг Уог1г, !977) (рис. 13.13). Такое поведеяие может показаться парадоксальным. Спектры ЗПР в норме наблюдаются для Ген+, а не для Раз+, и притом при значениях д„превып!ающих значения д для свободного злектрона (т. е. )2,0023). В окисленных ферредоксинах высокоспиновые Гезсцентры антиферромагнитно сопряжены, т. е. их спины нейтрализуются через мостиковые серные лиганды. При восстановлении неспаренный электрон одного Ген+ пескомпенсирован, но сильно делокализован, т. е.
он относится скорее ко всему центру (Регат) или (Ге,3,)„ чем к одному атому железа; таким образом объясняется низкое среднее значение я, равное - 1,94. Ферредоксины с двумя центрами, содержащими 4 атома железа, ведут себя сходным образом, когда восстанавливается только один центр, но при восстановлении обоих центров они участвуют в спин-спинозом сопряжении, подобно паре стержневых магнитов, н парамагнетизм отдельных центров нельзя обнаружить. Поведение ВПЖП противоположно поведению ферредоксинов; будучи окнсленными, они парамагнитны и становятся диамагнитными при восстановлении, обнаруживая только слабый сигнал окнсленных ферредоксинов прн д=2,01. Гидрогеназы, очевидно, составляют особый класс железосеропротеидов.
Ферменты, полученные из С. Раз(еиг(апит, Вези!(опгб- 43. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.И 453 550,*-+ СЫ- — 4- 50а-+ 5СН Печеночные митохондрии содержат родапезу, связанную с белком, богатым железосероцентрами. Ниже дана предварительная схема, Таблица 43.4 Некоторые типичные железосеропротеиды ! Яояеяуаяаняя масса ~ Ея центр 4!сгючяяя 6 000 — 60 Клострндии (облигатныс анвар обы) Хлоропласты шпината )И!сгосрз!!с (сине-зеленые водоросли) Аго!обас!ег (аэробный, Ыз-фпксируюшнй) Е. сод (кишечная бактерии) Р. ри!!4(а (аэробная бактерия) Кора надпочечников Везгг!!ос!Ьгго (анаэробныи, восстанавливающий 50,) ВасШги (почва, Ыз-фг4ксг4руюгний) Кчострндии (облигатные апаэробы) СЬготапит (пурпурнан серобаитерия, фотосинтеэирующая) Азо!оЬас!ег (аэробиый, Ня-фиксирующий) Комплекс !П пз митохондрий =ердца Саготалит (пурпурная серобактсрин, фотосинтезирующан) Ге-рубредоксин (Гез5з)-ферредоксииы — 120 1О 600 10 300 — 400 — 360 — 2'0 12 600 !2 500 12 500 6 ООО (Ге454)-ферредокснны (Ге454) з-ферредокси- ны 6 000 10 000 15 000 (Гея54).ВПЖП (Геа54) -ВПЖП 30 000 +350 31' к(о н 0!гота!(Епг, содержат три, два и один (Ге!54)-центр на молекулу соответственно.
Все они катализируют обмен арто- н пара- водородов, а также выделяют Нз при восстановлении ферредокснном. Детальный механизм действия этих белков остается невыясненным. Предполагается, что сульфид, необходимый для образования железосероцентра, продуцируется реакцией с встречающимся повсеместно и содержащим жслезо ферментом родаиезо44, которая, как давно известно, каталпзпрует реакцию между тпосульфатом и цнанпдом ггь метАБОлизм в которой Ег — функциональный центр роданезы, а Ез — Ре — сво- бодная от сульфида форма железосероцентра вэр е- Е 2 — рея ВОе «г э' ег — Ге / Если железосероцеитр не образуется, цианид атакует комплекс роданеза — сульфид с образованием тиоцианата. Физиологическая роль этого фермента неясна.
Способность обезвреживать цнапид, по-видимому, лишь его вторячное физиологическое достоинство. В табл. 13.4 перечислены типичные железосеропротеиды. 13.2.2. Флавопротеиды и железосероцентры Некоторые флавопротеиды катализируют перенос электронов между никотинамиддинуклеотидами и белками, в которых железосероцеитры служат в качестве единственных простетических групп.
Два нз ннх заслужнвагот упоминания. Хлоропласты содержат ЫАОР-редуктазу, переносящую электроны от фотосинтетически восстановленного ферредоксина к ЫАОР+, а в митохондрии коры надпочечников имеется подобный белок, в физиологических условиях использующий ЫАОРН для восстановления адренодоксина (равд. 13.6.6).
Восстановленная форма последнего участвует в системе гидроксилироваиня стероидов в надпочечниках (гл. 45). В некоторых случаях восстановления флавином железосероцентра последний входит в качестве интегрального компонента в структуру самого флавопротеида. К простейшим из таких устройств относится дпгидрооротатдегидрогеназа пз ЕутоЬас1ег(ит ого((силе (гл. 25). В одной молекуле (мол. масса 120000) этого фермента содержится два РАО, два РМ)4 и два (Ре3)з. Он катализирует реакцию орогнт+ НДВН+ Н+ е=~ днгндрооротат+ 1ЧЛО+ Добавка ЫАОН к ферменту приводит к быстрому образованию синего семихиноиа и к восстановлению (Ре8)е-центров. Путь электрона изобразнтся схемой НггггН вЂ” г ГАР— е- (Ге$) — г РМН вЂ” г- оротат Кроме того, этот фермент — типичный представитель большой группы флавиновых дегидрогеназ, которые образуют устойчивые семихиноны, участвующие в расточительном одноэлектронном восстановлении О, до аниона супероксида Оз ° (свободный ради- !э.
Биологическое Окисление. н сувцннаы толин сарвсвин ~Ей ГМН Ге5 Геэ 7бо зо НАОН ГМН ОО Су! Ь Ге5 Суен е280 ! ГАО ~ 1 !'АО ~ ~, ГАО Ы-гпийерафосрале Ау -Сел ГАО Рвс. 13.14. Желсэосерспротепды в электровперспосвпдей цепи (де' --в пвл; ввольтах; ٠— убпхпвоп). ьал), Б действительности скорость образования синего семнхинонц у большинства флавопротеидов этой группы варьирует в широких пределах. Дигидроо1ютатбсгидрогеназа из митохондрий млекопитающих, участвующая в синтезе пирнмндина 1гл.
24), обладает совершенно иными свойствамп. Фермент с мол. Массой 61000, по-видимому, СОдЕржпт дЕВятЬ Гсэу П даа Хнэе, НО ИЕ ПМЕСт В СВОЕМ СОСтаВЕ НН флавина, нп желсзоссроцептра. 1и чйго зта дегндрогеназа также госстанавлпвает О, до супероесида, но в мнтохондриях она госстанавлцвает цитохром 1!.
!3 2.2.1. Флавопротевды и желевосеропевтры ывтоховдрвй 32 — 1! 48 До послелнгго времени митохондриальная электроппереиосящая цепь представлялась в виде устройства, где флавопротепды принимают входящие в цепь электроны субстратов, а остальная часть цепи организована в форме ряда цптохромов 1разд. !3.3), свойства и поведение которых можно наблюдать посредством оптической спектрометрии. Применение метода ЭПР позволило обнаружить, что на самом деле цепь содержит большое число железосероцентров, превышающее число цитохромов, так что, по-видимому, она выглядит, как это представлено на рис. 13.14. До сих пор лишь несколько этих центров удалось отделить от друпух компонентов соответствующих комплексов.
Электроны от ХАРН я сукцииата, генерируемых в цикле лимонной кислоты, а также электроны от СОА-производных жирных кислот (см. равд. 17.5.1) и других субстратов окисления, в том числе п-глицерофосфата, холина и саркозина, входят в электронпереносящую цепь через общий для всех акцептор — убихинон, кото- 1и. ыетхаолнзм рый прн этом восстанавливается. В каждом случае фермент, окпсляющпй соответствующий субстрат, представляет собой флавопротепд, который содержит железосероцептр в качестве интегрального компонента дегндрогеиазного белка.
Будучи восстановленными, этп центры дают спектры ЭПР, сходные с теми, которые приведены на рис. 13.!3. Только окисление МАРН убнхиноном происходит с участием механизма аккумуляции энергии для синтеза АТР; во всех остальных электронпереносящих системах, включающих флавопротеид и убихннон, Еа субстрата, как такового, слишком близка к Еа убнхинопа, что делает невозможным образованно АТР. Комплекс 1 (разд.
12.4.1) осуществляет восстановление убпхннона до семихннона за счет ХАРИ. При расщеплении комплекса 1 удается выявить по крайней мере 10 отдельных полппептндных цепей. Гидрофобная природа г!АВН-дегидрогеназы затрудняет получение нативного фермента в чистой форме. В лучшем препарате (мол. масса 70000) на одну молекулу фермента приходится один РМИ, который легко удаляется при низком рН, и один (Ре454)- центр. Свойства этого препарата, как и следовало ожидать, не идентичны со свойствами дегидрогеназы, находящейся в фосфолипидной среде комплекса 1; так, например, К"зон в растворе в !5 раз больше К~хоп в комплексе 1 (7 мкмоль/л).
Существенное различие состоит также в том, что нативпый комплекс МАРН-дегпдрогеназы содержит 16Ге и 165 ' на одну молекулу РМ!ч. Исследования спектров ЭПР помогли обнаружить четыре отчетливых центра, снгяалы которых проявляются по мере увеличения количества, добавляемого ИАВН. Расположение этих центров, по-видимому, соответствует изображенному на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
