理论教育 多酚氧化酶导论:催化反应的滞后期与影响因素

多酚氧化酶导论:催化反应的滞后期与影响因素

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:在缺乏邻苯二酚时,单酚酶反应达到稳定状态之前,有一个特有的滞后或诱导期。当PPO催化产生一些BH2后,反应正常发生。该滞后期的持续时间和稳定状态的反应速率是受若干因素影响的,包括温度、pH值、BH2、氧气、酶和单酚的浓度。多酚氧化酶二酚酶活性的催化过程并不需要BH2,因为现有的产物邻二酚可以激发反应的进行。两分子的邻苯二酚被氧化为两分子邻苯醌。

多酚氧化酶导论:催化反应的滞后期与影响因素

多酚氧化酶(PPO)是一组能够催化几种酚产生醌类化合物的酶的总称。在氧化剂(氧气)的参与下,PPO可以催化一元酚的邻位-羟基化(单酚酶活性),并将邻位二酚氧化成邻醌(二元酚酶活性)(Mayer and Harel,1979),铜作为辅基对于PPO的活性是必不可少的(Van Gelder and Flurkey et al.,1997)。单酚酶活性,也被称为羟化酶或甲酚酶,与二酚酶活性成对出现,也被称为儿茶酚酶和氧化酶。然而,二酚酶活性并不总是先于羟化酶活性出现(Richard-Forget and Rouet-Mayer et al.,1992)。

这两种反应,其中酚类物质和氧是底物,BH2代表一个邻位二酚类化合物作为电子供体。在缺乏邻苯二酚(BH2)时,单酚酶反应达到稳定状态之前,有一个特有的滞后或诱导期。当PPO催化产生一些BH2后,反应正常发生(Rodriguez-Lopez and Tudela et al.,1992;Sanchez-Ferrer and Laveda et al.,1993)。该滞后期的持续时间和稳定状态的反应速率是受若干因素影响的,包括温度、pH值、BH2、氧气、酶和单酚的浓度(Martinez Cayuela and Medina et al.,1988;Perez-Gilabert and García Carmona,2000;Laveda and Núñez-Delicado et al.,2001)。

通过少量抗坏血酸或邻二酚作为反应介质的加入,单酚酶活性被激发(Perez-Gilabert and García Carmona,2000;Laveda and Núñez-Delicado et al.,2001)。作为共底物,邻二酚的催化产量有助于缩短或消除滞后期,在一定的实验条件下,既不作为一个二酚酶底物,也不改变单酚酶平衡状态速率(Martinez Cayuela and Medina et al.,1988;Ferrar and Walker,1996)。在某些情况下,单酚酶活性是完全处于潜伏状态的,添加SDS到反应介质中或能够缩短滞后时间(Jiménez and García-Carmona,1996;Sojo and Nuñez-Delicado et al.,1998)。总的来讲,羟基化反应涉及将一个氧原子引入单酚和另一个氧原子还原为水。对18O2/H216O和16O2/H218O的同位素研究表明单酚中的氧来自于氧分子而不是水(Mason,1956)。(www.daowen.com)

多酚氧化酶二酚酶活性的催化过程并不需要BH2,因为现有的产物邻二酚可以激发反应的进行。两分子的邻苯二酚被氧化为两分子邻苯醌。由于氧分子的两个原子均被还原成水,激活的二酚酶也被认为是四电子转移氧化酶(Mason,1956)。通过来源于葡萄PPO的儿茶酚氧化酶的激活印证了pH值将影响滞后期,延伸出了酶自身的滞后性这一观点(Valero and García-Carmona,1992;Valero and García-Carmona,1998)。滞后时间被证明与某一酶浓度无关,而是依赖于底物浓度,这表明在一个蛋白结构域中,在实验过程中或有机体内,经历缓慢的pH值诱导后构象转变,使得位于活性位点外的基团离子化(Rodriguez-Lopez and Tudela et al.,1992;Valero and García-Carmona,1998)。

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