ЦИТОХРОМ з-оксидаза

(цитохромоксидаза, Ц.), фермент класу оксидоредуктаз; каталізує кінцевий етап перенесення електронів на кисень в процесі окисного фосфорилювання:

Окислення цитохрому з супроводжується появою мембранного протонного потенціалу

, к-рий використовується клітиною для забезпечення всіх видів робіт, виконуваних біомембранами, і в першу чергу для синтезу АТФ. Фермент широко поширений як серед еукаріот, так і серед прокаріотів. У еукаріот фермент розташований у внутр. мембрані мітохондрій, у прокаріотів - в цітоплазматіч. мембрані. Ц. - складний білок, що складається з дек. поліпептидних ланцюгів, пов'язаних з 4 окислить. -Відновити. центрами, 2 іонами Сі 2+ і 2 гемамі а (див. ф-лу).

Мол. маса ферменту (напр., Ц. з серця бика) становить від 180 до 200 тис. Ц. зазвичай існує в димерной формі і міцно асоціюється з молекулами фосфоліпідів мембран і ПАР, використаних при її виділенні. Ц. має характерний спектр поглинання;

нм (

-10 -3 ): відновлена ​​форма 443 (107), 603 (23, 2); окислена форма -421 (82), 598 (11).
Залізо гемов може перебувати в окисленому або відновленому стані і утворює координац. зв'язку з одним або двома амінокислотними залишками білкової ланцюга. Залежно від білкового оточення геми розрізняються по св-вам: один (гем а 3 ), високоспіновий, після відновлення реагує з Про 2 або СО, CN.Інший (гем а), нізкоспіновий, в такі р-ції не вступає. Іони міді в Ц. також нерівноцінні. Один з них, Сu А , дає сигнал в спектрі ЕПР і взаємодій. з гемом a, інший, Сu в , не дає сигналів, взаємодій. з гемом а 3 . Число поліпептидних ланцюгів в ферменті залежить від еволюційному ступені, займаної організмом - джерелом Ц. Фермент прокаріот включає 2-3 білкові ланцюги, еукаріоти містять Ц. з 5 (соя, батат) або 7-8 субодиниць (дріжджі). У ссавців число субодиниць ферменту зростає до 12-13. Все поліпептиди в Ц. різні за структурою і мають мовляв. м. від 5 до 57 тис. Три наиб. великі субодиниці (I-III; рис.). Ц. еукаріот кодуються в мітохондріальному геномі і синтезуються на мітохондріальних рибосомах. Ці субодиниці грають головну роль у виконанні біол. ф-цій Ц. Вони пов'язані з усіма окислить. -Відновити. центрами і мають ділянки впізнавання цитохрому с. Решта субодиниці Ц. кодуються в ядерному геномі і синтезуються в цитоплазмі. Ф-ції цих поліпептидів, ймовірно, пов'язані з регулюванням активності Ц. і можуть відображати також тканинну специфічність ферменту. Первинна структура поліпептидів наиб. вивчених ферментів (бик, щур, Saccharomyces cerevisiae ) повністю відома.

Модель структурної н функціональної організації поліпептидів в цитохромоксидази з печінки щура. Римськими цифрами та літерами позначені окремі субодиниці ферменту.
Ц. - мембранний фермент. з-Домен ферменту виступає з площини мембрани з цітоплазматіч. боку на 0, 50-0, 55 нм; з матричної боку виступають на 0, 15-0, 25 нм два домена, к-які складаються з спіраль ділянок поліпептидних ланцюгів і включають 8-12 і 5-8 спіралей, соотв.
Цитохром свзаімод.з Ц., зв'язуючись з субодиницею П. Ланцюжок, по до-рій електрони передаються до кисню, м. б. представлена ​​схемою: Цитохром з Сu А

Гем а Гем а 3 -> Сu В + Про 2 . Перенесення електрона супроводжується трансмембраним перенесенням двох протонів з матриксу в цитозольні простір і появою

. Такий механізм дозволяє віднести Ц. до мембранних протонним насосів.
Для виділення Ц. з мітохондрій або субмітохондріальних частинок використовують ПАР, найчастіше холат або дезоксихолат натрію. Зазвичай чистоту Ц. висловлюють через ставлення змісту гема а до кол-ву білка. Для препаратів ферменту, виділених разл. способами, цей показник становить 8-14 нмоль / мг. Визначити точне значення цієї величини поки неможливо через відсутність надійних даних про кількість субодиниць, дійсно необхідних для функціонування ферменту.
Важлива характеристика Ц. - ферментативна активність, к-раю визначається спектрофотометрично (щодо зменшення поглинання ферроцітохрома с) або полярографически (зі зміни концентрації Про 2 в середовищі); вона може досягати 400 моль цитохрому сну моль Ц. в секунду. Активність ферменту сильно залежить від кількості ліпідів в препараті. При ретельному видаленні ліпідів ферментативна активність різко знижується, але після додавання ліпідів частково відновлюється.
Ц. необхідна для забезпечення життєдіяльності всіх еукаріотіч. і деяких прокаріотіч. клітин. Порушення біосинтезу Ц. в клітинах людини призводить до їх загибелі. Структурні і функціональні зміни ферменту є причиною серйозних захворювань.

Літ. : Філатов І. А. [и др.], "Біоорг. Хімія", 1988, т. 14, № 6, с. 725-45; Wikstrom М., Кrаb К., Saraste M., Cytochrome oxidase. A synthesis, L., 1981.

М. А. Куліш.

Хімічна енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія. Під ред. І. Л. Кнунянц. 1988.