Диоксифумаровая кислота играет важную роль в биологическом окислении, так как в ее молекуле содержатся две вторичные оксигруппы — СОН = СООН—, которые могут обратимо окисляться и восстанавливаться. Поэтому диоксифумаровая кислота может функционировать в роли переносчика водорода.
Оксидаза диоксифумаровой кислоты катализирует реакцию окисления диоксифумаровой в дикетоянтарную кислоту.
Мы выделили оксидазу диоксифумаровой кислоты из свежего виноградного сока осаждением сульфатом аммония или ацетоном. Затем осажденный фермент диализовали против дистиллированной воды. Активность оксидазы диоксифумаровой кислоты определяли по количеству поглощенного кислорода в респирометрах Варбурга. Результаты анализа приведены в табл. 6.
Таблица 6
АКТИВНОСТЬ ОДСИДАЗЫ ДИОКСИФУМАРОВОЙ КИСЛОТЫ В ВИНОГРАДЕ
Состав смеси | Количество O2 (в мкл O2 на 500 мг сухого вещества), поглощенного через | ||
15 мин | 30 мин | 45 мин | |
Фермент | 0 | 0 | 0 |
Кипяченый фермент + диоксифумаровая кислота | 133,0 | 182,0 | 205,0 |
Диоксифумаровая кислота | 129,0 | 175,0 | 202,0 |
Фермент + диоксифумаровая кислота | 288,0 | 400,0 | 425,0 |
То же + КСМ | 325,0 | 508,0 | — |
Из данных, приведенных в табл. 6, видно, что один фермент не поглощает кислород. Кипяченый фермент с диоксифумаровой кислотой за 45 мин поглощает 205 мкл кислорода. Примерно столько же кислорода поглощает одна диоксифумаровая кислота без фермента. Эта кислота в водных растворах неустойчива и легко самопроизвольно окисляется.
Система фермент + диоксифумаровая кислота за 45 мин поглощает примерно в 2 раза больше кислорода, чем одна диоксифумаровая кислота. Эти данные свидетельствуют о том, что в винограде содержится оксидаза диоксифумаровой кислоты.
Этот фермент у некоторых растений ингибируется цианидом калия. Однако наши данные противоречат этому. Так, например, оксидаза диоксифумаровой кислоты, выделенная из винограда, не чувствительна к цианиду калия, который не ингибирует этот фермент, а, напротив, стимулирует поглощение кислорода. Так, система фермент + диоксифумаровая кислота + цианид калия (КСМ) поглощает больше кислорода за 30 мин (508 мкл), чем система фермент + диоксифумаровая кислота (400 мкл). Оказывается, что продукты окисления диоксифумаровой кислоты — гликолевый альдегид и глиоксалевая кислота — вступают в реакцию с цианидом калия и образуют циангидриды, поэтому фермент и не ингибируется.
Диоксифумаровая кислота подвергается самоокислению при pH 6, Мп2+ катализирует окисление при действии супероксида с образованием Мn3+. Окисление диоксифумаровой кислоты также катализирует Сu2+ при pH 6.
Опыт, проведенный с супероксидом дисмутазой и каталазой, позволяет предположить, что здесь имеют место два типа окисления: энзиматическое, зависящее от присутствия перекиси водорода при пероксидазном окислении, и неэнзиматическое окисление, включая окисление диоксифумаровой кислоты под действием О2 .
Влияние супероксида О2- на окисление диоксифумаровой кислоты наводит на мысль, что эта кислота восстанавливает O2 до O2- который затем более легко реагирует с диоксифумаровой кислотой по следующей схеме:
где [X]· является свободным радикалом, образованным при потере электрона диоксифумаровой кислотой [120].
Супероксид дисмутаза полностью восстанавливает согласно схеме 2O-+H2→H2O2, а каталаза разлагает перекись водорода до воды и кислорода, благодаря этим процессам живые клетки предохраняются от избыточного окисления.
Раствор диоксифумаровой кислоты при pH 6 содержит некоторые количества и Н2O2. Поэтому диоксифумаровая кислота в аэробных условиях легко подвергается самоокислению.
