Липоксигеназа зародышей пшеницы и ее свойства

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 28Следующая ⇒

Липоксигеназа (линолеат: кислород-оксидоредуктаза, КФ 1.13.11.12) – фермент класса диоксигеназ, катализирующий окисление полиненасыщенных жирных кислот и их эфиров молекулярным кислородом с получением перекисей. Процессу окисления подвергаются участки молекул жирных кислот, имеющих цис, цис- 1, 4-пентадиеновые фрагменты [41, 43, 192, 434].

Перекиси, возникающие под влиянием липоксигеназы, имеют значительную реакционную способность и приводят к появлению постороннего неприятного вкуса и запаха в ЗП [353, 393, 399, 400, 406, 413, 440, 444].

 Считается, что механизм реакции окисления полиненасыщенных жирных кислот молекулярным кислородом, катализируемой липоксигеназой, согласуется с законами свободно-радикального цепного окисления липидов. Как и значительная часть ферментов, регулирующих реакции между молекулярным кислородом и органической молекулой, липоксигеназа имеет в своем составе переходный металл (железо). Известно, что кислород находится в триплетном состоянии (бирадикал, имеющий два неспаренных электрона), а устойчивые органические молекулы, принимающие участие в реакции, катализируемой липоксигеназой, находятся в синглетном состоянии (их электроны спарены). Непосредственная реакция между триплетной молекулой и синглетной с получением синглетных продуктов затруднена. В теории эта трудность преодолевается при переводе кислорода из его триплетного основного состояния в синглетное. Но это требует расхода колоссального количества энергии, а энзимы не поставляют электронную энергию в таких масштабах. Решение данной проблемы, полученное в процессе эволюции у оксигеназ, заключается в том, чтобы скомплексировать триплетный кислород со связанным ферментом переходным металлом, который сам имеет неспаренные электроны. Образовавшийся при этом комплекс может вступать в реакцию с синглетным органическим соединением с получением синглетных окислительных продуктов. Наличие железа в ионной форме доказывает то, что липоксигеназа применяет такой вариант решения проблемы. Образующиеся радикалы полиненасыщенных жирных кислот далее активно реагируют с кислородом, образуя перекисные радикалы, которые реагируют со следующей молекулой жирной кислоты с получением свободного радикала и накоплением перекисей и гидроперекисей [41, 43, 192, 445].

Особенность свободно-радикального окисления в том, что цепная реакция при наличии металлов с переменной валентностью становится разветвленной, так как продукты реакции цепного окисления ‑ гидроперекиси распадаются с получением свободных радикалов, образующих новые цепи окисления.

Известно, что в семенах растений липоксигеназа выполняет также и защитную функцию, поддерживая содержание кислорода на низком уровне и утилизируя посредством анаэробных реакций те гидроперекиси, которые являются продуктами реакции аутоокисления. При повреждении растений активность липоксигеназы увеличивается в несколько раз и высвободившаяся энергия при окислении преобразуется в теплоту.

Установлено, что температурный оптимум липоксигеназы ЗП равен 30 ^оС, а оптимум рН составляет 7,0 [101, 434, 445]. Кислотная и термическая инактивациялипоксигеназы ЗП свидетельствует, что наибольшую стабильность липоксигеназа имеет при рН 8,0 и температуре 20 ^оС. Константы скорости инактивациилипоксигеназы ЗП, характеризующие снижение активности, приходящейся на единицу активности фермента за один час, приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2

Константы скорости инактивации липоксигеназы зародышей пшеницы

Из данных таблицы 3.2следует, что увеличение температуры с 20до 40 и выше^оС приводит к повышению средних значений констант скорости термической инактивации на порядок и выше. Выяснено, что в активный центр липоксигеназы ЗП входят имидазольная группа гистидина и НО–СН₂–группа серина, ионы железа.

Первым этапом окисления цис, цис-1,4-пентадиенового участка ненасыщенной жирной кислоты является отсоединение водородного иона. Донором иона водорода считается СН₂-группа участка, более слабо с энергетической точки зрения удерживающая водородные атомы, чем цис-двойная связь. Образующийся на пентадиеновом участке радикал -С₃-Н стимулирует преобразование этого комплекса в резонирующую структуру и передвижение неспаренного электрона от радикала -С₃-Н к группе -С₁-Н. В процессе этих преобразований цис, цис-1,4-пентадиеновый участок полиненасыщенной жирной кислоты преобразуется в транс, цис-форму. Ввиду того, что образующаяся у С₂ и С₃ – атомов транс-двойная связь считается более энергетически выгодной, чем цис-связь, ее возникновение вносит определенный энергетический вклад в образование радикала -С₁-Н. 

Данные преобразования в пентадиеновом участке позволяют присоединить молекулярный кислород с возникновенимперекисного радикала-С₁-О-О. Известно, что молекулярный кислород считается достаточно инертным. Под влиянием липоксигеназы он подвергается активации. Скорее всего, атом железа липоксигеназы в форме Fe³⁺ создает комплекс с молекулярным кислородом. Активация молекулярного кислорода способствует его акцептированию радикалом С₁-Н-R–функциональной группы липоксигеназы, связывающая ион Fe³⁺. В процессе этой реакции возникает перекисная форма пентадиенового фрагмента жирной кислоты. Получение гидроперекиси является последней стадией окисления жирных кислот. К радикалу Н-С₁-О-О присоединяется ион водорода. Так как рН_оплипоксигеназы равен 7,0, скорее всего, донором иона является протонированная система Ser-OH×××Н⁺ Im-His. Итак, система Ser-CH₂-O×××H×××Im-His в активном центре липоксигеназы переходит в начальную стадию. В процессе ферментативного окисления ненасыщенных жирных кислот липоксигеназа выполняет челночную функцию [90, 91, 89, 330].

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология