Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


ЦИТОХРОМ с-ОКСИДАЗА

ЦИТОХРОМ с-ОКСИДАЗА (цитохромоксидаза), фермент класса оксидоредуктаз; катализирует конечный этап переноса электронов на кислород в процессе окислительного фосфорилирования:

6024-106.jpg

Окисление цитохрома с сопровождается появлением мембранного протонного потенциала6024-107.jpg , к-рый используется клеткой для обеспечения всех видов работ, выполняемых биомембранами, и в первую очередь для синтеза АТФ. Фермент широко распространен как среди эукариот, так и среди прокариот. У эукариот фермент расположен во внутр. мембране митохондрий, у прокариот - в цитоплазматич. мембране. Цитохром c-оксидаза- сложный белок, состоящий из неск. полипептидных цепей, связанных с 4 окислит.-восстановит. центрами, 2 ионами Си2+ и 2 гемами а (см. ф-лу).

6025-1.jpg

Мол. масса фермента (напр., цитохром c-оксидаза из сердца быка) составляет от 180 до 200 тыс. Цитохром c-оксидаза обычно существует в димерной форме и прочно ассоциирована с молекулами фосфолипидов мембран и ПАВ, использованных при ее выделении. Цитохром c-оксидаза имеет характерный спектр поглощения;6025-2.jpg нм (6025-3.jpg-10-3): восстановленная форма 443 (107), 603 (23,2); окисленная форма -421 (82), 598 (11).
Железо гемов может находиться в окисленном или восстановленном состоянии и образует координац. связи с одним либо двумя аминокислотными остатками белковой цепи. В зависимости от белкового окружения гемы различаются по св-вам: один (гем а3 ), высокоспиновый, после восстановления реагирует с О2 или СО, CN. Другой (гем а), низкоспиновый, в такие р-ции не вступает. Ионы меди в цитохром c-оксидазе также неравноценны. Один из них, СuА, дает сигнал в спектре ЭПР и взаимод. с гемом a, другой, Сuв, не дает сигналов, взаимод. с гемом а3. Число полипептидных цепей в ферменте зависит от эволюционной ступени, занимаемой организмом - источником цитохром c-оксидазы. Фермент прокариот включает 2-3 белковые цепи, эукариоты содержат цитохром c-оксидазы из 5 (соя, батат) или 7-8 субъединиц (дрожжи). У млекопитающих число субъединиц фермента возрастает до 12-13. Все полипептиды в цитохром c-оксидазах различны по структуре и имеют мол. м. от 5 до 57 тыс. Три наиб. крупные субъединицы (I-III; рис.). Цитохром c-оксидазы эукариот кодируются в митохондриальном геноме и синтезируются на митохондриальных рибосомах. Эти субъединицы играют главную роль в выполнении биол. ф-ций цитохром c-оксидаз. Они связаны со всеми окислит.-восстановит. центрами и имеют участки узнавания цитохрома с. Остальные субъединицы цитохром c-оксидазы кодируются в ядерном геноме и синтезируются в цитоплазме. Ф-ции этих полипептидов, вероятно, связаны с регуляцией активности цитохром c-оксидазы и могут отражать также тканевую специфичность фермента. Первичная структура полипептидов наиб. изученных ферментов (бык, крыса, Saccharomyces cerevisiae)полностью известна.

6025-4.jpg

Модель структурной н функциональной организации полипептидов в цитохромоксидазе из печени крысы. Римскими цифрами и буквами обозначены отдельные субъединицы фермента.
Цитохром c-оксидаза- мембранный фермент. с-Домен фермента выступает из плоскости мембраны с цитоплазматич. стороны на 0,50-0,55 нм; с матричной стороны выступают на 0,15-0,25 нм два домена, к-рые состоят из спирализованных участков полипептидных цепей и включают 8-12 и 5-8 спиралей, соотв.
Цитохром с взаимод. с цитохром c-оксидазой, связываясь с субъединицей П. Цепочка, по к-рой электроны передаются к кислороду, м. б. представлена схемой: Цитохром с6025-5.jpgСuА6025-6.jpgГем а6025-7.jpg Гем а3-СuВ + О2. Перенос электрона сопровождается трансмембранным переносом двух протонов из матрикса в цитозольное пространство и появлением6025-8.jpg. Такой механизм позволяет отнести цитохром c-оксидазу к мембранным протонным насосам.
Для выделения цитохром c-оксидазы из митохондрий или субмитохондриальных частиц используют ПАВ, чаще всего холат или дезоксихолат натрия. Обычно чистоту цитохром c-оксидазы выражают через отношение содержания гема а к кол-ву белка. Для препаратов фермента, выделенных разл. способами, этот показатель составляет 8-14 нмоль/мг. Определить точное значение этой величины пока невозможно из-за отсутствия надежных данных о числе субъединиц, действительно необходимых для функционирования фермента.
Важная характеристика цитохром c-оксидазы - ферментативная активность, к-рая определяется спектрофотометрически (по уменьшению поглощения ферроцитохрома с) либо полярографически (по изменению концентрации О2 в среде); она может достигать 400 моль цитохрома с на моль цитохром c-оксидазы в секунду. Активность фермента сильно зависит от кол-ва липидов в препарате. При тщательном удалении липидов ферментативная активность резко снижается, но после добавления липидов частично восстанавливается.
Цитохром c-оксидаза необходима для обеспечения жизнедеятельности всех эукариотич. и нек-рых прокариотич. клеток. Нарушение биосинтеза цитохром c-оксидазы в клетках человека приводит к их гибели. Структурные и функциональные изменения фермента являются причиной серьезных заболеваний.

Лит.: Филатов И. А. [и др.], "Биоорг. химия", 1988, т. 14, № 6, с. 725-45; Wikstrom М., Кrаb К., Saraste M., Cytochrome oxidase. A synthesis, L., 1981.

М. А. Кулиш.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн