имущественно гидрофобных) отщепляются с N-конца в процессе солюбилизации белка. Вероятно* эта N-концевая часть служит гидрофобным якорем, погружаемым в мембрану эндоплазматического ретикулума. Гем в цитохроме Ъ$ не связан ковалентно с белком, но прочно удерживается между двумя боковыми цепями гистидинов. По способу свертывания цепи этот белок совершенно не похож ни на цитохром с, ни на миоглобин. И в этом случае не видно путей переноса электрона от атома железа на поверхность молекулы [23].

Структура других цитохромов, функционирующих в цепи переноса электронов, пока неизвестна. Цитохром сг (а-полрса. воагтанрвленяо^ф

376 "Шва 10

соединения находится при 554 нм, -а в цитохроме с — при 550 нм) содержит гем, связанный с белком почти так же, как и в цитохроме с, но белок, по-видимому, имеет более высокий молекулярный вес. Известно несколько форм цитохрома Ь (табл. 10-5); его молекулярный вес выше, чем у цитохрома с; возможно образование прочного комплекса цитохрома Ь с убихиноном [24].

Цитохромоксидазы выполняют в аэробных организмах уникальную функцию: они соединяются с Ог почти таким же образом, как и гемоглобин, а затем быстро восстанавливают Ог до двух молекул Н2О [24а]. Происходит разрыв связи О—О; для восстановления требуется четыре электрона. Очевидно, процесс этот сложен и пока еще плохо изучен. Важно отметить, что цитохромоксидаза, содержащаяся в митохондриях млекопитающих, имеет два гема (цитохром а) и два атома Cu(I) на одну функциональную единицу. Таким образом, при восстановлении обеих молекул цитохрома а и двух атомов меди может быть запасено четыре электрона для последующего восстановления одной молекулы Ог. Химия цитохромоксидазы слабо изучена. Как впервые обнаружил Кейлин, только половина молекул цитохрома а соединяется с СО. Она была названа цитохромом а3. По данным электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия, в цитохромоксида-зе дрожжей имеется шесть или семь субъединиц с мол. весом от 5 000 до 42 000 [24b, с]. Интересно отметить, что три наиболее крупные субъединицы, по-видимому, кодируются генами митохондриальной ДНК. Группы гема присоединены к пептидам меньшего размера. Было высказано предположение, что в интактном ферменте молекула 02 вначале связывается между атомом железа цитохрома а3 и ионом двухвалентной меди: <я1+—О2—Си+. На следующей стадии происходит двухэлект-ронный процесс восстановления О2 с образованием перекисной структуры и далее двух молекул воды.

В разд. Е,1 и Е,2 рассматриваются еще некоторые другие цитохро-мы. Опубликованы подробные обзоры по бактериальным цитохромам 13, 15] и работы с более широким обсуждением свойств цитохромов "12, 24].

6. Каталаза н пероксидазы

Другая группа гемовых ферментов катализирует реакции, в которых участвует не 02, а перекись водорода Н2О2. Пероксидазы широко распространены в растительных тканях, где они находятся преимущественно в пероксисомах; в небольшом количестве они имеются и в животных тканях. Они катализируют следующую реакцию:

Н202+АН2 >- 2Н20 + А. (10-4)

Каталаза является ферментом, неизменно присутствующим в аэробных клетках; иногда ее количество может достигать 1 % от сухого веса бактерий. Этот фермент катализирует распад Н202 на воду и кислород. Постулируемый механизм в основных чертах совпадает с механизмом действия пероксидаз. Если в уравнение (10-4) вместо АН2 подставить Н2Ог, а вместо А — Ог, то получим

Каталаза

2Н202 > 2Н20 + 02. (10-5)

Каталаза функционирует очень быстро, почти в 104 раз быстрее пероксидаз. Молекулярная активность (иа каталитический центр) составляем примерно 2* 10е с-1.

Каталаза, согласно существующим представлениям, выполняет защитные функции, препятствуя накоплению Н202, оказывающей повреждающее действие на клеточные компоненты. Гибельное действие Ог на облигатные анаэробы, возможно, объясняется отсутствием у них этого фермента. В пользу такого представления говорит существование наследственной болезни акаталаземии [25]. Люди с очень низкой активностью каталазы встречаются во многих местах, но особенно их много в Корее. По имеющимся оценкам, в Японии насчитывается 1800 человек, лишенных каталазы. Поскольку примерно у половины этих людей не наблюдается никаких симптомов, каталазу можно было бы отнести к несущественным ферментам. Однако у многих лиц вокруг зубов развиваются язвенные процессы, которые могут приводить к серьезным осложнениям. По-видимому, перекись водорода, вырабатываемая бактериями, по мере накопления окисляет гемоглобин в метгемоглобин (дополнение 10-А), лишая пораженные ткани кислорода.

Наиболее широко исследована пероксидаза, выделяемая из хрена и содержащая один гем на молекулу белка с мол. весом 40 000. Каталазы обычно представляют собой тетрамеры с мол. весом 250 000. Как пероксидазы, так и каталаза содержат высокоспиновое железо Fe(III) и по свойствам напоминают метмиоглобин. Ферменты могут быть восстановлены до Fe (II)-состояния, в котором они могут присоединять (необратимо) Ог. Мы видим, что тот же активный центр, который имеется