РОГОЖИН

ПЕРОКСИДАЗА

КАК КОМПОНЕНТ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

В. В. Рогожин

ПЕРОКСИДАЗА КАККОМПОНЕНТ

Антаоксидднтной СИСТЕМЫ

ЖИВЫХОРГАНИЗМОВ

2004

УДК 577.158.52 ББК 28.57 Р57

Рецензенты

кандидат химических наук, доцент А. Г. Дранаева кандидат химических наук, с.н.с. А. А. Попов

Рекомендовано к печати Ученым советом Якутской государственной сельскохозяйственной академии.

Рогожин В. В. Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы Р 57 живых организмов. — СПб.: ГИОРД, 2004. — 240 с. ISBN 5-901065-80-8

В монографии 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-3-уксусной кислоты в этих реакциях.Обсуждаются механизмы пероксидазных реакций индивидуального и совместного окисления фенотиазинов и влияние строфантина G 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.

Предназначена для студентов старших курсов биологических специальностей, а также научных сотрудников и преподавателей университетов, медицинских, биологических и сельскохозяйственных институтов.

УДК 577.158.52 ББК 28.57 Р57

ISBN 5-901065-80-8

©Рогожин В.В., 2004 ©ЗАО ГИОРД, 2004

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

АБТС — 2,2'-азино-бис-(3-этил-бензтизолин-6-сульфонат)аммо-

ния.

AM — аминазин (2-хлор-10-(3-диметиламинопропил)-феноти-

азин).

Амид III — N-этиламид о-сульфобензоилуксусной кислоты (EASBA).

АОС — антиоксидантная система.

АОТ — аэрозоль ОТ или натриевая соль ди-(2-этил)гексилового

эфира сульфоянтарной кислоты. АК —аскорбиновая кислота.

ВК — викасол (2,3-дигидро-2-метил-1,4-нафтохинон-2-сульфана-

та натрия). ГХ — гидрохинон.

ДГ — дигоксин.

ДФК — диоксифумаровая кислота.

KB — кверцетин.

ИУК — индолил-3-уксусная кислота.

НА — норадреналин (1-(3,4-диоксифенил)-2-аминоэтанол).

ОДН — о-дианизидин (3,3'-Диметоксибензидин или 4,4'-диами-

но-3,3'-ДИ-метоксибифенил). ПАВ — поверхностно активные вещества.

ПАБК — р-аминобензойная кислота.

ПО — пероксидаза.

ПОЛ — перекисное окисление липидов.

РСА — рентгеноструктурный анализ.

СОД — супероксиддисмутаза.

ТМБ — 3,3',5,5'-тетраметилбензидин.

ТП — тиопроперазин (2-диметилсульфамидо-10-{3-(1-метилпи-

перазинил-4)-пропил}-фенотиазин). ТФ — трифтазин (3-трифторметил-10-{3-( 1 -метилпиперазинил-

4)-пропил)-фенотиазин). ФК — ферроцианид калия.

Wo = [Н20]/[АОТ] — степень гидратации мицелл АОТ в гептане.

СМЕ — водорастворимый п-толуолсульфонат 1-циклогексил-З-

(2-морфолиноэтил) карбодиимид. DG — дигоксин.

DPP — динитрофенилпропилендиамин.

DPG — динитрофенилгексаметилендиамин.

Перечень условных обозначений и сокращений

DPD — динитрофенилдодекандиамин.

EDP — 1-этил-3(3-диметиламинопропил) карбодиимид.

GM — гексаметилендиамин.

PDP — иодметилат Ы-п-фенилазофенил^Ч^Ы-диметилами-

нопропил) карбодиимид.

кин — константа инактивации.

— каталитическая константа.

К — константа Михаэлиса.

II!

К — константа ингибирования.

Ks — константа диссоциации ферментсубстратного комплекса

\т — величина максимальной скорости ферментативной реакции.

v — начальная скорость ферментативной реакции.

R02' — перекисный радикал.

R' — радикал.

ROOH — гидроперекись.

02' — супероксидный анион-радикал.

Н02- — гидроперекисный радикал.

ОН- — гидроксильный радикал.

'02 — синглетный кислород.

RO- — алкоксильный радикал.

ВВЕДЕНИЕ

«Ели бы мы знали, что такое счастье, то все были бы счастливы» «Искать, то чего нет можно, только найти нельзя» «Целое состоит из частей. Части составляют целое»

Жизнеспособность организмов поддерживается за счет высокой активности антиоксидантной системы, в составе которой низко- и высокомолекулярные антиоксиданты. К группе низкомолекулярных антиоксидантов (НМА) относятся аскорбиновая кислота, гидрохинон, мочевина, аминокислоты, стероиды и др. По механизму проявляемого действия НМА подразделяются на соединения, обладающие антирадикальной и антиоксидантной активностью (Бурлакова и др., 1975). Однако их объединяет то, что все они являются донорами атомов водорода и электронов и поэтому участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Роль антиоксидантов сводится к тому, что в низких концентрациях они способны инициировать свободнорадикальные процессы, проявляя при этом прооксидантные свойства. Тогда как при избытке они подавляют образование свободных радикалов в живых организмах, проявляя антиоксидантные свойства. Соединения, обладающие высокой прооксидантной активностью, способны разрушать биогенные системы и поэтому являются основным инструментом апоптоза — запрограммированной смертью клеток живого организма. В образовании свободных радикалов принимает участие кислород, используемый в живых системах преимущественно в процессах окислительного фосфорилирования. Основную роль в образовании активных форм кислорода в живых организмах выполняют гемсодержащие белки, в составе которых железо в комплексе с протопорфирином IX. Эти белки выполняют самую разнообразную функцию в биогенных системах. Одни из них способны переносить кислород (гемоглобин и миоглобин), другие катализируют окислительно-восстановительные реакции (каталаза, пероксидаза, цитохром с пероксидаза и др.). Однако эти белки объединяет то, что их мономерные субъединицы, обладают способностью катализировать перокси-

5

Введение

дазныс реакции, в результате которых происходит восстановление перекиси водорода до воды, сопровождаемое окислением неорганического или органического соединения.

Интенсивность аэробных процессов в живых организмах может быть оценена по активности пероксидазы, которая совместно с СОД и каталазой входит в состав высокомолекулярных антиоксидантов живых организмов, предотвращающих разрушительное действие активных форм кислорода (Fridovich, 1986; Halliwell, 1982). Пероксидаза способна катализировать реакции окисления различных биологически активных веществ (НАДН, ИУК, аскорбиновая кислота, флавоноиды и др.), среди которых