Cтраница 3
Фермент гидрогеназа из серобактерии Thiocapsa roseopersicina был иммобилизован на электроде из сажи. На таком электроде в нейтральном буферном растворе устанавливается обратимый водородный потенциал. В области потенциалов, близких к равновесному значению, могут быть осуществлены реакции электрохимического окисления и выделения водорода. [31]
Что касается идентификации каталазы, то Поцци - Эско55 утверждает, что она представляет собою не что иное, как открытую Рей - Пэладом5 гидрогеназу ( или филотион), которая превращает серу в сероводород. Поцци-Эско испытал различные препараты гидрогеназы на способность разлагать перекись водорода с выделением кислорода и нашел, что они были еще активнее, чем каталаза Лова. Но поскольку гидрогенирующие вещества, как известно, очень быстро используют активный кислород перекиси водорода с образованием воды, топе вполне ясно, каким образом гид-рогеназа, всегда выделяющая, согласно автору, водород in statu nascendi, может разлагать перекись водорода с выделением кислорода. По всей вероятности, гидрогеназы не имеют ничего общего с каталазами. [32]
Другая особенность адаптированных водорослей состоит в том, что они используют молекулярный водород вместо воды для восстановления С02 или N0 на свету, что характерно для фотосинтеза у бактерий. Так как кислород ингибирует гидрогеназу, это фотовосстановление наблюдается только при слабых интенсив-ностях света; на сильном свету водоросли деа-даптируются и возвращаются к нормальному типу фотосинтеза. Эта деадаптация может быть предотвращена ингибиторами, подобными ДХММ и о-фенантролину, которые тормозят реакцию выделения кислорода, но не действуют на фотовосстановление. В отсутствие магния наблюдаются такие же изменения, как в присутствии ДХММ; отсюда можно сделать заключение о месте функционирования этого металла в процессе выделения кислорода. Высокая эффективность длинноволнового света ( 680 ммк) и отсутствие усиления в фотовосстановлении также указывают на то, что в этом процессе функционирует только фотореакция I. Отсюда следует, что in vivo фотореакция I может генерировать АТФ в циклическом процессе. [33]
В ряде лабораторий ведутся на молекулярном уровне исследования различных процессов образования водорода, а также механизмов реакции расщепления воды. В образовании водорода принимают участие гидрогеназа и нитрогеназа. Сегодня активно изучаются свойства этих ферментов из разных организмов, в частности механизмы регуляции их синтеза и активности, а также стабильность в присутствии кислорода. Предметом важных исследований является также образование восстановительных эквивалентов и поток электронов к этим ферментам, которые пр. Эти опыты позволят понять суть ука-аанных процессов и попытаться оптимизировать выделение водорода имеющимися в нашем распоряжении генетически охарактеризованными организмами. Примерами удачного применения методов генетической инженерии для создания ферментов с же - - ла ( емыми свойствами может быть получение устойчивой к кислороду гидрогеназы. [34]
В то время как поглощение Н2 происходит только с участием гидрогеназ, выделение молекулярного водорода у эубактерий, способных к фиксации N2, наряду с гидрогеназой может катализироваться и нитрогена-зой. Согласно одной из точек зрения, гидрогеназы возникли в результате усложнения структуры ферредоксинов. [35]
Гидрогеносомы и метаногены образуют эндосимбиотическую структуру. Гидрогеносомы опознаются по цитохимической окраске на гидрогеназу, а метаногены по автофлуоресценции. Эндо-симбйотические метаногены: близки к разным родам метаногенов: у инфузории Metopus palaeoformis - - Methanobacteriuttiformi-cicum; Metopus concortus, Plagiophyla frontata, Trimyema имеют плоские метаногены с неровными краями, скорее всего, Methano-corpmculum parvum; Plagiophyla nasuta - Methanospirillum. [36]
Аргументация Гаффрона в пользу потери активности энзима Е0 в адаптированном состоянии сводится к следующему: цианид препятствует адаптации; если им действовать после завершения адаптационного процесса, то он вызывает медленную деадаптацию на свету. Цианид блокирует восстановление адаптации ( замораживая гидрогеназу в окисленном состоянии ЕН0) и таким образом вызывает потерю адаптации на свету. [37]
Этот фермент никогда не был выделен в чистом виде-и наши сведения о нем получены косвенным путем при изучении бактериальных суспензий или экстрактов. По-видимому, при таких способах приготовления гидрогеназа получается в особой форме; при переходе от одного штамма бактерий к другому наблюдаются некоторые отклонения в свойствах. В настоящей работе внимание будет уделено химической природе гид-рогеназы и механизму ее каталитического действия. [38]
Углеродные материалы с иммобилизованным ферментом гидрогеназа были использованы [216] для ускорения процесса электроокисления водорода. В качестве медиатора - переносчика электронов с активного центра гидрогеназы на электрод был использован метилвиологен. [39]
Пока, по мнению исследователей, открывших этот эффект, механизм активации гидрогеназы в полупроводниковых матрицах с электронной проводимостью еще недостаточно ясен. Возможно, в них облегчается контролирующий активность фермента перенос электронов с активного центра гидрогеназы на электрод. [40]
Если скорость восстановления субстрата меньше, чем скорость орто-пара-конверсии водорода или обмена дейтерия с водой в отсутствие субстрата ( табл. 6), то в качестве дополнительных факторов можно указать на 1) ингибирующее действие субстрата на гидрогеназу, в особенности когда субстрат является окислителем, или 2) протекание медленной реакции между фермент-гидридным промежуточным образованием и субстратом [ &3 k2 в уравнениях ( 62) и ( 63) ]; во втором случае ( так же как для восстановления бихромата в кислом растворе, катализируемого Си2 или Ag) восстановление водородом в тяжелой воде должно сопровождаться обменом. Возможно, что в некоторых реакциях водорода ( например, при гидрогенизации фума-рата), наблюдаемых в бактериальных суспензиях, содержащих гидрогеназу, кроме последнего соединения, участвуют другие ферменты, функция которых заключается в активации субстрата. [41]
Кобальт благоприятно действует на процесс синтеза хлорофилла в листьях растений, уменьшает его распад в темноте, увеличивает интенсивность дыхания, содержание аскорбиновой кислоты в растениях. В результате некорневых подкормок кобальтом в листьях картофеля повышается общее содержание нуклеиновых кислот. Кобальт оказывает заметное положительное действие на активность фермента гидрогеназы, а также увеличивает активность нитратре-дуктазы в клубеньках бобовых культур. [42]
Гидрогеназы многих прокариот также обнаруживают высокую чувствительность к молекулярному кислороду, которая in vitro в большой мере зависит от метода выделения и степени очистки. Как правило, более устойчивы к 02 неочищенные ферментные препараты. По сравнению с мембрансвязанным ферментом устойчивость к 02 гидрогеназы, отделенной от мембраны, обычно ниже. Фермент, полученный из клеток анаэробов, более чувствителен к 02, чем выделенный из клеток аэробных прокариот. [43]
Такая возможность не исключена, однако есть основания полагать, что сигнал ЭПР Мо ( 1П) должен иметь низкую интенсивность вследствие обменного уширения. Поскольку заметного снижения интенсивности при восстановлении дитионитом не наблюдается, можно предположить, что или поле лигандов становится достаточно асимметричным, чтобы ослабить либо совсем устранить обменное уши-рение, или новый сигнал определяется Mo ( V) в другом лигандном окружении, которое образуется в ходе восстановления. Сигнал Mo ( V) подавляется также при ферментативном восстановлении водородом в присутствии препарата гидрогеназы из Desulfovibrio gigas. Однако в этом случае никакие новые сигналы ЭПР не наблюдаются. [44]
С помощью этих ферментов электроны передаются в дыхательную цепь. В качестве компонентов электронтранспортной цепи идентифицированы FeS-белки ( ферредоксины, рубредоксин), флаводоксин, менахинон, цитохромы типа Ь, с. Особенностью дыхательной цепи многих сульфатвосстанавливающих эубактерий является высокое содержание низкопотенциального цитро-хрома с3 ( Е 0 - - 300 мВ), которому приписывают участие в акцептировании электронов с гидрогеназы. Все перечисленные выше соединения, вероятно, принимают участие в переносе электронов на SO -, но точная их последовательность и локализация на мембране не установлены. Получены данные, указывающие на то, что окисление Н2 происходит на наружной стороне мембраны, а реакция восстановления SO - - на внутренней. Из этого следует, что окисление Н2, сопряженное с восстановлением SO -, связано с трансмембранным окислительно-восстановительным процессом. Перенос электронов по дыхательной цепи сопровождается генерированием А 1н - На это указывает чувствительность процесса к веществам, повышающим проницаемость мембраны для протонов и делающим, таким образом, невозможным образование протонного градиента, а также к ингибиторам мембран-связанной протонной АТФ-синтазы. [45]