Цитохромоксидаза
Этот фермент (O2-оксидоредуктаза — 1.9.3.1) считается главным ферментом при дыхании растений, а цитохромоксидазная система — преобладающей и даже единственной окислительно-восстановительной системой, которая завершает дыхательный процесс у животных, растений и дрожжей. Эта дыхательная система способна синтезировать аденозинтрифосфат (АТФ), благодаря чему живая клетка приобретает энергию.
Цитохромоксидазная система сосредоточена в митохондриях, которые являются «силовыми станциями» для аэробных клеток, где образуется аденозинтрифосфат — «биологическое горючее».
При окислении одного моля НАД-Н2 через флавопротеин-цитохромную систему происходит образование около трех молей АТФ и клетка приобретает энергию, необходимую для ее жизни. Исходя из этого, многие исследователи считают, что цитохромоксидаза является терминальным ферментом дыхательной цепи.
Цитохромоксидаза и цитохромы были найдены во многих растениях, а также в органах виноградной лозы. Η. М. Сисакян и
И. И. Филонович обнаружили цитохромоксидазу в листьях винограда, О. Т. Хачидзе нашел активную цитохромоксидазу в пасоке виноградной лозы, а также в молодых листьях и соцветиях. В виноградной ягоде она не обнаружена.
Ингибитором цитохромоксидазы является цианид калия.
Гликолатоксидаза
Этот фермент (гликолат: O2-оксидоредуктаза 1.1.3.1) найден в зеленых листьях и появляется в этилированных растениях после освещения и опрыскивания их глиоксалевой кислотой. Этот фермент относится к флавиновым оксидазам и в качестве кофермента содержит флавинмононуклеотид.
Впервые (в 1941 г.) гликолатоксидаза была выделена из зеленых листьев растений П. А. Колесниковым. Она не ингибируется цианидом и азидом натрия, а ингибируется йодистым ацетатом и следовательно, относится к флавиновым ферментам. Свойства этих ферментов заключаются в том, что они переносят электроны с субстрата непосредственно на молекулярный кислород с образованием перекиси водорода.
Ж. Боннер рассматривает окисление гликолевой кислоты по следующей схеме:
В начале дегидрогеназа восстанавливает НАД+ в НАД-Н2, затем редуктаза глиоксалевой кислоты восстанавливает глиоксалевую кислоту в гликолевую и, наконец, оксидаза гликолевой кислоты окисляет гликолевую кислоту в глиоксалевую с образованием перекиси водорода. В присутствии, каталазы перекись водорода разлагается на водород и кислород. В этой системе могут окисляться этиловый спирт, нитриды и другие вещества. Гликолевая кислота подвергается дальнейшему окислению до муравьиной кислоты и углекислоты.
В зеленых листьях и ягодах винограда гликолатоксидаза была найдена П. А. Колесниковым (1954). В зеленых листьях растений гликолатоксидаза участвует в фотосинтезе. Совместное действие этой оксидазы со специфической редуктазой глиоксалевой кислоты позволяет предположить, что гликолатоксидаза выполняет роль одной из терминальных оксидаз в биологическом окислении.
Глюкозооксидаза
Этот фермент (β-d-глюкоза: O2-оксидоредуктаза 1.1.3.4)
был найден в плесневых грибах, главным образом в Aspergillus niger. Еще в 1904 г. Н. А. Максимов из мицелия этого гриба выделил бесклеточный ферментный препарат, который легко окислял глюкозу в глюконовую кислоту. Глюкозооксидаза получена в кристаллическом виде, имеет молекулярную массу 186 000D, содержит две молекулы флавинадениндинуклеотида.
Глюкозооксидаза катализирует окисление р-d-глюкозы с образованием р-d-глюконо-δ-лактона; последний присоединяет воду и спонтанно, превращается в глюконовую кислоту.
Механизм окисления глюкозы глюкозооксидазой был установлен с помощью меченой воды. Было показано, что при окислении β-d-глюкозы глюкозооксидазой образующаяся глюконовая кислота не содержит меченого кислорода, это свидетельствует о том, что сначала происходит дегидрирование β-d-глюкозы с образованием β-d-глюкοнο-δ-лактона и восстановление ФАД и ФАДН2. Затем ФАДН2 присоединяет меченый кислород и образует перекись водорода.
Глюкозооксидазу применяют в виноделии для связывания молекулярного кислорода в вине, что предупреждает окисление компонентов. Однако появляющаяся при окислении глюкозы перекись водорода вызывает переокисленность вина, и качество его ухудшается. Добавление каталазы также не дает положительных результатов, так как в той системе, где присутствуют флавиновый фермент и каталаза, последняя действует как пероксидаза и окислительные процессы усиливаются. При этом окисляются не только альдегиды и спирты, а также фенольные соединения, вино приобретает бурый цвет [142].
Исследования показали, что сернистая кислота легко реагирует с перекисью водорода, при этом образуется серная кислота и вода. Вторичные окислительные процессы, ухудшающие вкус и букет вина, не возникают.
Таким образом, для регулирования окислительных процессов в вине при применении глюкозооксидазы необходимо одновременно добавлять небольшие дозы сернистой кислоты (не более 30 мг/л), так как большие дозы ее могут инактивировать глюкозооксидазу.
Глюконовая кислота была обнаружена в калифорнийских винах [142]. Она образуется при применении винограда, зараженного плесенью.
