Металлоорганические комплексы рутения и осмия как медиаторы электронного переноса для оксидоредуктаз тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.15 ВАК РФ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Биосенсоры

2. Ферменты

2.1. Глкжозооксидаза из Aspergillus niger

2.2. Пероксидаза из корней хрена

3. Медиаторы

Металлоорганические соединения как медиаторы электронного переноса в биосистемах

3.1. Ферроцены

3.1.1. Ферроцены как медиаторы глюкозооксидазы из Aspergillus niger

3.1.2.Ферроцены как субстраты пероксидазы из корней хрена

3.2. Соединения осмия и рутения

3.3. Циклометаллированные комплексы рутения и осмия 34 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1. Приборы и реагенты

2. Методы

2.1. Синтез веществ

2.2. Приготовление растворов

2.3. Исследование кинетики окисления комплексов рутения (II) пероксидом водорода, катализируемого пероксидазой из корней хрена

2.4. Исследование кинетики межмолекулярного переноса электронов между комплексами рутения(Ш)и осмия(Ш) и активным центром ГО

2.5. Изготовление ферментных электродов

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

1. Исследование кинетики окисления комплексов типа цис-[Run(LL)XY] пероксидом водорода, катализируемого пероксидазой из корней хрена

1.1. Общие наблюдения и стехиометрия реакции окисления комплексов типа uhc-[Run(LL)XY] пероксидом водорода, катализируемого ПХ

1.2. Формальная кинетика окисления комплексов рутения типа Uhc-[Ruh(LL)XY] под действием Н2О2, катализируемого ПХ

1.3. Влияние хлорид-ионов на реакцию окисления комплексов [Run(LL>2XY] пероксидом водорода, катализируемого ПХ

1.4. Влияние имидазола на кинетику реакции пероксидазного окисления комплексов [Run(LL)2XY] под действием пероксида водорода

2. Циклометаллированные комплексы рутения(И): синтез, свойства и их применение в биосистемах

2.1. Синтез циклометаллированных комплексов

2.2. Изучение ферментативных реакций в присутствии циклометаллированных комплексов рутения(П)

2.2.1. Изучение реакции окисления циклометаллированных комплексов Ru11 пероксидом водорода, катализируемого ПХ

2.2.2. Исследование реакции восстановления циклометаллированных комплексов Rum глюкозой, катализируемого ГО

2.3. Ферментные электроды, основанные на циклорутенированных комплексах.

2.3.1. Электроды для определения D-глюкозы и пероксида водорода

2.3.2. Электроды для определения этанола

2.4. Синтез редокс-полимера на основе металл ациклических комплексов рутения(П) и поли(1-винилимидазола).

3. Циклометаллированные комплексы осмия(П)

3.1. Синтез циклометаллированных комплексов осмия(П)

3.2. Исследование осмациклов как медиаторов глюкозооксидазы из A. Niger.

ВЫВОДЫ

Изучение кинетики и механизмов ферментативных реакций с участием металлоорганических соединений началось сравнительно недавно и обусловлено, прежде всего, широким использованием этих веществ в создании различного рода биосенсоров, основанных на процессе ферментативного катализа. В основе действия подобного рода биосенсоров лежит перенос электронов между активным центром фермента и электродом. Однако прямой перенос электрона между ферментом и электродом в большинстве случаев затруднен из-за больших стерических затруднений или значительного перенапряжения. Для того чтобы облегчить и ускорить процесс переноса электрона, используют медиаторы. Обычно, это низко молекулярное редокс-активное соединение, которое переносит электроны из активного центра фермента на поверхность электрода

Наиболее привлекательными веществами, с точки зрения их использования как медиаторов электронного переноса при создании биосенсоров, в последнее время видятся металлорганические соединения.

Несмотря на значительный прогресс в использовании некоторых металлоорганических соединений в различных ферментативных системах, информация о кинетике данных процессов довольно ограничена Таким образом, важной задачей является изучение ферментативных реакций с участием металлоорганических соединений и на основе полученных данных создание новых высокоактивных медиаторов, способных осуществлять быстрый перенос электрона между активными центрами ферментов и электродами.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1. Биосенсоры

С тех пор как в 1962 году был описан первый ферментный электрод[1], начались интенсивные разработки различных биосенсорных устройств для качественного и количественного анализа Основой в таких устройствах лежит использование высокой специфичности и эффективности, присущих ферментам[2-6]. В области современной биотехнологии электрохимические биосенсоры занимают одно из первых мест по количеству разработок.

Принцип работы ферментных амперометрических биосенсоров базируется на регистрации тока, обусловленного электрохимическим окислением активного центра фермента. С помощью таких методов, как полярография и циклическая вольтамперометрия можно получить информацию о термодинамике и кинетике переноса электронов в системе, проанализировать стационарную кинетику ферментативного окисления или восстановления исследуемого субстрата определить его количество в анализируемых растворах. Дня большинства ферментов прямой обмен электронов с электродом невозможен из-за того, что активный центр фермента обычно погружен глубоко в глобулу белка В природе для большинства оксидаз перенос электрона обычно осуществляется дикислородом. Работа дикислорода может быть выполнена искусственными медиаторами. Упрощенная схема действия биосенсора, основанного на медиаторном электронном переносе представлена на схеме 1.1.

Схема 1.1. Схематическое устройство биосенсора, основанного на медиаторном электронном переносе.

Такой биосенсор состоит из:

1. оксидоредуктазы, катализирующей окислительно-восстановительную реакцию,

2. низкомолекулярного соединения (медиатора), который переносит электроны между активным центром оксидоредуктазы и электродом,

3. полимерная матрица, необходимая для удержания фермента и медиатора на поверхности электрода

Полимер также способствует более легкому электронному переносу и улучшает рабочую стабильность биокомпонентов[2,3, 6, 7].

Все элементы конструкции биосенсора одинаково важны, и поэтому исследования в настоящее время направлены на улучшение характеристик как оксидоредуктаз и медиаторов, так и полимерных матриц. Данная работа ограничена исследованием взаимодействий между оксидоредукгазами и медиаторами, что является необходимым атрибутом биосенсоров, основанных на медиаторном электронном переносе.

2. Ферменты

Наиболее часто используемыми ферментами, используемыми в амперометрических биосенсорах, являются глюкозооксидаза (ГО) из Aspergillus niger и пероксидаза из корней хрена (ПХ). Эти оксидоредуктазы можно назвать модельными ферментами, хотя каждый из них по-своему важен. Данные ферменты доступны, достаточно недорогие и стабильные. Большинство исследований медиаторов было произведено именно с этими ферментами. И можно сказать, что исследования новых соединений как потенциальных медиаторов целесообразно начинать с ГО и/или ПХ. Если соединение имеет высокую реакционную способность по отношению к этим ферментам, то его исследование можно перенести на другие, более дорогие ферменты.

2.1. Глюкозооксидаза из Aspergillus niger.

Глюкозооксидаза является гликопротеином с молекулярной массой 160 кДа [8]. Она катализирует окисление p-D-глюкопиранозы в 8-£>-глюконолактон дикислородом, который восстанавливается до Н2О2 (ур. 1.1): о и он го но',

НО"

•он Ог

Н202

1.1)

Фермент состоит из двух идентичных субъединиц. Каждая субъединица содержит одну простегическую группу - нековалентно связанный флавинадениндинуклеотид (ФАД). Расстояние между двумя молекулами ФАД в димере составляет около 40 А. ФАД расположен глубоко в белковой глобуле; расстояние от атома N5 до поверхности белка составляет 13-18 А (рис. 1.1). Активный центр представляет собой глубокий, воронкообразный карман. Диаметр входа в карман равен 10 А. ФАД находится вблизи к Asn514, His516 и His559. Информация о структуре ГО основана на результатах рентгеноструктурного анализа, выполненному с разрешениями 2.3 [9] и 1.9 А [10]. Я А т

NH

О 2Н

ФАД фадн2 о й

•Ч^-Р—О—Р-0 I I он он он он VS ы 8Н*

Схема 1.2. Структуры окисленной и восстановленной форм фл авин адениндинуклеоти да

Рис. 1.1. Субъединица ГО из Aspergillus niger с ФАД, расположенным в белковой глобуле (слева), и область ГО с аминокислотными остатками, окружающими ФАД (справа) [10]

Действие глюкозооксидазы подчиняется классическому механизму катализа типа «пинг-понг», включающему две последовательные полуреакции [11]. Нативная форма фермента, ГО(ок), окисляет p-D-глюкозу в лактон, образуя восстановленный фермент ГО(восст), что связано с превращением ФАД в ФАДН2 (ур. 1.2). ГО(восст) затем реокисляется дикислородом (ур. 1.3). p-D-глюкоза + ГО(ок) -> 5-£>-глюконолактон + ГО(восст) (1.2)

ГО(восст) + 02 ГО(ок) + Н202 (h) (1.3)

Вторая стадия (ур. 3) очень быстрая, особенно при рН 5, когда ферментативная активность ГО максимальна. Константа скорости второго порядка равняется 1.6х10б M'V1 [12, 13], но уменьшается более, чем в 100 раз при рН > 8 [13]. Похожий эффект рН наблюдается и для ГО из Penicillium vitale [14]. Окисление ФАДН2 происходит в две одноэлектронные стадии. При рН 5.3 соответствующие редокс-потенциалы для ГО из Aspergillus niger составляют -0.048 и -0.050 В отн. НВЭ [15]. Константа скорости fa является очень важной характеристикой для ГО, так как хороший медиатор должен окислять восстановленный фермент быстрее дикислорода

выводы

21. Комплексы [Ru(LL)2XY] (LL = bpy, phen; X = CI, Br, C03 ) являются высокореакционными субстратами пероксидазы из корней хрена. Реакция катализируемого пероксидазой окисления таких комплексов протекает в стехиометрическом соотношении [Ru]:[H202] = 2:1 и имеет первый порядок по ПХ и комплексам рутения(П). Комплексообразование рутения с производными имидазола понижает редокс-потенциал комплексов рутения и повышает их реакционную способность по отношению к ПХ. Реакционная способность комплексов Ru11 по отношению к паре ПХ/Н202 заметно падает, когда потенциал комплекса Ru11 оказывается около или выше 500 мВ против НКЭ.

2. Разработан новый метод синтеза циклометаллированных комплексов рутения(П) типа [Ru(C~N)(LL)2]+ (C~N = ДТУ-диметилбензиламин, 2-фенилпиридин, 2-(4-толил)пиридин, LL = 2,2'-бипиридин, 4,4'-диметил-2,2'-бипиридин, 1,10-фенантролин, 5,6-диметил-1,10-фенантролин). Метод применим для синтеза разнообразных циклорутенированных комплексов. Впервые получены и охарактеризованы циклометаллированные производные 2-фенилимидазола.

3. Разработан новый метод циклометаллирования 2-фенилпиридина осмием. Впервые синтезированы соединения типа [Os(phpy)(LL)2]PF6 (phpy= 2-фенилпиридин). Полученные соединения охарактеризованы с помощью элементного анализа, ПМР, электронной и масс-спектроскопии.

4. Циклометаллированные комплексы рутения и осмия типа [M(C~N)(LL)2]PF6 обладают крайне высокой реакционной способностью по отношению к глюкозооксидазе и

7 -1 -1 пероксидазе (соответствующие константы скорости второго порядка k3 = ~ 10 М с ).

5. Показана возможность создания высокоэффективных амперометрических сенсоров на основе циклометаллированных комплексов рутения для определения концентраций глюкозы и пероксида водорода.

1. Clark, L.C., Lyons, С., Electrode Systems for Continuous Monitoring in Cardiovascular Surgery. Ann. N. Y. Acad. Sci., 1962. 102: p. 29.

2. Turner, A.P.F., Karube, I., Wilson, G.S., Biosensors. Fundamentals and Applications. Oxford University Press: Oxford, New York, Tokyo, 1987.

3. Willner, I., Katz, E., Integration of Layered Redox Proteins and Conductive Supports for BioelectronicApplications. Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 2000. 39: p. 1118-1218.

4. O'Connell, P. J., Guilbault, G.G., Future Trends in Biosensor Research. Analytical Letters 2001, 34, 1063.

5. Schuhmann, W,,Amperometric enzyme biosensors based on optimised electron-transfer pathways and non-manual immobilisation procedures. Reviews in Molecular Biotechnology 2002, 82, 425.

6. Chaubey, A., Malhotra, В J)., Mediated biosensors. Biosens Bioelectron, 2002.17(6-7): p. 441-56.

7. Schuhmann, W., Electron-transfer pathways in amperometric biosensors. Ferrocene-modified enzymes entrapped in conducting-polymer layers. Biosensors & Biolectronics 1995, 10, 181.

8. Wilson, R., Turner, A.P.F., Glucose oxidase: an ideal enzyme. Biosensors & Bioelectronics, 1992. 7: p. 165-185.

9. Hecht, H.J., Kalisz, H.M., Hendle, J., Schmid, R.D., Schomburg, D., Crystal structure of glucose oxidase from Aspergillus niger refined at 2.3 A resolution. J. Mol. Biol., 1993. 229:p.153-172.

10. Gibson, Q., Swoboda, В., Massey, V., Kinetics and Mechanism of Action of Glucose Oxidase. J. Biol. Chem., 1964. 239: p. 3927 -3934.

11. Weibel, M., Bright, H., The Glucose Oxidase Mechanism. Interpretation of the pH Dependence. J. Biol. Chem., 1971. 246: p. 2734-2744.

12. Su, Q., Klinman, J.P., Nature of oxygen activation in glucose oxidase from Aspergillus niger: the importance of electrostatic stabilization in superoxide formation. Biochemistry, 1999. 38(26): p. 8572-81.

13. Alexandrouskii, Y.A., Bezhikina, L.V., Radionov, Y.V., Comparative study of the reactions catalyzed by glucose oxidase in the presence of different electron acceptors. Biokhimiya, 1981. 4: p. 708-716.

14. Stankovich, M.T., An anaerobic spectroelectrochemical cell for studying the spectral and redox properties offlavoproteins. AnalBiochem, 1980. 109(2): p. 295-308.

15. Dunford, H.B., Heme Peroxidases. Wiley-VCH: New York, Chichester, Weinheim, 1999.

16. Veitch, N.C., Smith, A.T., Horseradish Peroxidase. Adv. Inorg. Chem. 2000, 51, 107.

17. Dolman, D., Newell, G. A., Thurlow, M.D., Dunford, H.B., Kinetic study of the reaction of horseradish peroxidase with hydrogen peroxide. Can. J. Biochem., 1975. 53(5): p. 495-501.

18. Gajhede, M., Schuller, D.J., Henriksen, A., Smith, A.T., Poulos, T.L., Crystal structure ofhorseradish peroxidase С at 2.15 .ANG. resolution. Nat. Struct. Biol., 1997. 4(12): p. 1032-1038.

19. Henriksen, A., Smith, A.T., Gajhede, M., The structures of the horseradish peroxidase C-ferulic acid complex and the ternary complex -with cyanide suggest how peroxidases oxidize small phenolic substrates. J Biol Chem, 1999. 274(49): p. 35005-11.

20. Brunetti, В., Ugo, P., Moretto, L.M., Martin, C.R., Electrochemistry of phenothiazine and methyl viologen biosensor electron transfer mediators at nanoelectrode ensembles. J. Electroanal. Chem., 2000. 491: p. 166-174.

21. Aoyagi, Т., Nakamura, A., Ikeda, H., Ikeda, Т., Mihara, H, Ueno, A., Alizarine yellow-modified cyclodextrine as a guest responsive absorption change sensor. Anal. Chem., 1997. 69: p. 659-663.

22. Dubinin, A.G., Li, F., Li, Y., Yu, J., Л solid state immobilized enzyme polymer membrane microelectrode for measuring lactate ion concentration. Bioelectrochem. Bioenerg., 1991. 25: p. 131-135.

23. Karyakin, A. A., Gitelmacher, O.V., Karyakina, E.E., Prussian blue based first generation biosensors, A high sensitive amperometric electrode for glucose. Anal. Chem., 1995. 67: p. 2419-2423.

24. Karyakin, A. A., Karyakina, E.E., Schuhmann, W., Schmidt, H.L., Varfolomeyev, S.D., New amperomtric dehydrogenase electrodes based on electrocatalytic NADH-oxidation atpoly(-methylene bluej-modified electrodes. Electroanal., 1994. 6: p. 821-829.

25. Molina, C.R., Boujtita, M., Murr, N.E., A carbon paste electrode modified by entrapped toluidine blue О for amperometric determination ofL-lactate. Anal. Chim. Acta, 1999. 401: p. 155-162.

26. Lever, A.B.P., Electrochemical parametrization of metal complex redox potentials, using the ruthenium(III)/ruthenium(II) couple to generate a ligand electrochemical series. Inorg. Chem., 1990. 29(6): p. 1271-85.

27. Nakabayashi, Y., Nakamura, K., Kawachi, M., Motoyama, Т., Yamauchi, O., Interactions of glucose oxidase with various metalpolypyridine complexes as mediators of glucose oxidation. J Biol Inorg Chem, 2003. 8(1-2): p. 45-52.

28. Hall, J. W., Tucker, D.M., Automated determination of glucose using glucose oxidase and potassium ferrocyanide. Anal Biochem, 1968. 26(1): p. 12-7.

29. Bartlett, P.N., Ali, Z., Eastwick-Field, V., Electrochemical immobilization of enzymes. 4. Co-immobilization of glucose oxidase and ferro/ferricyanide in poly(N-methylpyrrole) films. Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1992, 88, 2677.

30. Du, G., Lin, C., Bocarsly, A.B., Electroanalytical Detection of Glucose Using A Cyanometallate Modified Electrode: Requirements for Oxidation of Buried Redox Sites in Glucose Oxidase. Proceedings Electrochemical Society 1993, 93-11,197.

31. Taliene, V.R., Ruzgas, Т., Razumas, V., Kulys, J., Chronoamperometric and cyclic voltammetric study of carbon paste electrodes usingferricyanide and ferrocenemonocarboxylic acid. Journal of Electroanalytical Chemistry 1994, 372, 85-89.

32. Shul'ga, A. A., Koudelka-Hep, M., de Rooij, N.F., The effect of divalent metal ions on the performance of a glucose-sensitive ENFET using potassium ferricyanide as an oxidising substrate. Sensors and Actuators, B: Chemical 1995, B27,432.

33. Dou, X., Ozaki, Y., Raman Study of Enzyme Reactions Using Potassium Ferricyanide as a Reaction Mediator: Quantitative Analysis of Substrates and Measurement ofEnzyme Activity for Glucose Oxidase and Lactate Oxidase. Applied Spectroscopy 1998, 52, 815.

34. Marcus, R. A., Electron transfer reactions in chemistry: theory and experiment. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1993. 32: p. 1111-1121.

35. Marcus, R. A., Sutin, N., Electron transfers in chemistry and biology. Biochim. Biophys. Acta, 1985. 811(3): p. 265-322.

36. Zahl, A., van Eldik, R., Swaddle, T.W., Cation-independent electron transfer between ferricyanide and ferrocyanide ions in aqueous solution. Inorg Chem, 2002. 41(4): p. 75764.

37. Coury, L.A., Jr., Oliver, B.N., Egekeze, J.O., Sosnoff, C.S., Brumfield, J.C., Buck, R.P., Murray, R.W., Mediated, anaerobic voltammetry of sulfite oxidase. Anal Chem, 1990. 62(5): p. 452-8.

38. Yang, L., Coury Jr, L. A., Murray, R.W., Intra-enzyme and mediator cross-reaction electron-transfer reaction kinetics of sulfite oxidase. J. Phys. Chem. 1993, 97,1694.

39. Fultz, M.L., Durst, R.A., Mediator compounds for the electrochemical study of biological redox systems: a compilation. Anal. Chim. Acta 1982,140, 1.

40. Hoddenbagh, J.M.A., Macartney, D.H., Kinetics of electron-transfer reactions involving the hexacyanoruthenate(4-/3-) couple in aqueous media. Inorg. Chem. 1990,29, 245.

41. Meyer, T.J., Taube, H., Electron-transfer reactions of ruthenium ammines. Inorg. Chem. 1968, 7, 2369.

42. Doine, H., Swaddle, T.W., Pressure effects on the rate of electron transfer between trisfl, 10-phenanthroline)iron(II) and-(III) in aqueous solution and in acetonitrile. Can. J. Chem. 1988, 66, 2763.

43. Cheung, E., English, A.M., Reductions by ferrocytochrome с peroxidase: 5. Kinetics of ferricyanide reduction. Can. J. Chem. 1995, 73,1181.

44. Pladziewicz, J.R., Espenson, J.H., Electron transfer reactions of ferrocenes. J. Phys. Chem. 1971,75, 3381.

45. Nielson, R.M., Hupp, J. Т., Electron Self-Exchange Kinetics for a Water-Soluble Ferrocenium/Ferrocene Couple: Rate Modulation via Charge Dependent Calix6.arene-p-sulfonate Encapsulation. Inorg Chem, 1996. 35(5): p. 1402-1404.

46. Holzwarth, J., Juergensen, H., Salt effects on completely diffusion-controlled redox reactions between transition metal complex ions. Berichte Bunsen Gesellschaft Phys. Chem. 1974, 78, 526.

47. Creaser, I.I., Sargeson, A.M., Zanella, A.W., Outer-sphere electron-transfer reactions involving caged cobalt ions. Inorg. Chem. 1983, 22,4022.

48. Grace, M.R., Swaddle, T.W., Kinetics of the tris(l,10-phenanthroline)cobalt(III/II) self-exchange reaction in aqueous solution at variable pressure. Inorg. Chem. 1993, 32, 5597.

49. Cass, A.E.G., Davis, G., Francis, G.D., Hill, H.A.O., Aston, W.J., Higgins, I.J., Plotkin, E.V., Scott, L.D.L., Turner, A.P.F., Ferrocene-mediated enzyme electrode for amperometric determination of glucose. Anal. Chem., 1984. 56(4): p. 667-71.

50. Cass, A.E.G., Davis, G., Green, M.J., Hill, H.A.O., Ferricinium ion as an electron acceptor for oxido-reductases. J. Electroanal. Chem. 1985, 190, 117.

51. Nicholson, R.S., Shain, I., Theory of Stationary Electrode Polarography. Single Scan and Cyclic Methods Applied to Reversible, Irreversible, and Kinetic Systems. Anal. Chem. 1964, 36, 706.

52. Bartlett, P.N., Tebbutt, P., Whitaker, R.GKinetic aspects of the use of modified electrodes and mediators in bioelectrochemistry. Progr. React. Kinet. 1991,16, 55.

53. Antiochia, R, Lavagnini, I., Magno, F ,,A General Method for the Electrochemical Evaluation of the Bimolecular Rate Constant in Enzyme Catalyzed Reaction Kinetics. Electroanalysis 2001, 13, 601.

54. Bartlett, P.N., Pratt, K.F.E ,,A study of the kinetics of the reaction between ferrocene monocarboxylie acid and glucose oxidase using the rotating-disc electrode. J. Electroanal. Chem. 1995, 397, 53.

55. Forrow, N.J., Sanghera, G.S., Walters, S. J., The influence of structure in the reaction of electrochemically generated ferrocenium derivatives with reduced glucose oxidase. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2002,, 3187.

56. Vaastroebiezen, S.A.M., Janssen, A.P.M., Janssen, L.J. J., Solubility of oxygen in glucose solutions. Anal. Chim. Acta 1993, 280, 217.

57. Ryabov, A.D., Firsova, Y.N., Nelen, M.I., Ferricenium salts as true substrates of glucose oxidase: a steady-state kinetic study. Appl. Biochem. Biotechnol., 1997. 61(1/2, Biocatalysis-95): p. 25-37.

58. Tegoulia, V., Gnedenko, B.B., Ryabov, A.D., Ferricenium salts insteadofdioxygen in glucose oxidase catalysis. A direct interaction and analytical implications. Biochem Mol Biol Int, 1993. 31(4): p. 769-75.

59. Male, КВ., Luong, J.H., Tram, M., Application of a novel 1,1 '-dimethylferricinium dye for the determination of uric acid in urine. Appl Biochem Biotechnol, 1994. 44(1): p. 91100.

60. Fersht, A., Enzyme Structure and Mechanism. Freeman: New York, 1985.

61. Келети, Т., Основы ферментативной кинетики. Мир: Москва, 1980.

62. Fersht, A., Structure and mechanism in protein science : a guide to enzyme catalysis and protein folding. Freeman: New York, 1999.

63. Ryabov, A.D., Amon, A., Gorbatova, R.K., Ryabova, E.S., Gnedenko, В.В.,Mechanism of a "jumping off'ferricenium in glucose oxidase-D-glucose-ferrocene micellar electrochemical systems. J. Phys. Chem., 1995. 99: p. 14072.

64. Goral, V.N., Nelen, M.I., Ryabov, A.DFerrocene andferricenium ion as versatile photometric titrants of H202 and D-glucose in the presence of peroxidase and glucose oxidase. A ferrocene-peroxidase stairway. Anal. Lett., 1995. 28(12): p. 2139-48.

65. Micheel, В., Bierwolf, D., Randt, A., Franz, H., Mohr, J., Antigen-Antibody React., Contrib. Symp. Immunol., 4th 1971, 72.

66. Epton, R., Hobson, M.E., Marr, G., Enzyme catalysed oxidation of ferrocene compounds. J. Organomet. Chem. 1977,134, C23.

67. Epton, R., Hobson, M.E., Marr, G., Oxidation of ferrocene and some substituted ferrocenes in the presence of horseradish peroxidase. J. Organomet. Chem. 1978,149, 231.

68. Epton, R., Hobson, M.E., Marr, G., Catalytic activity of poly(acryloylmorpholine)-immobilized horseradish peroxidase in organic/aqueous solvent mixtures. Enzyme and Microbial Technology 1979,1, 37.

69. Frew, J.E., Harmer, M.A., Hill, H.A.O., Libor, S.I., method for estimation of hydrogen peroxide based on mediated electron transfer reactions of peroxidases at electrodes. J. Electroanal. Chem. 1986, 201, 1.

70. Ryabov, A.D., Goral, V.N., Steady-state kinetics, micellar effects, and the mechanism of peroxidase-catalyzed oxidation of n-alkylferrocenes by hydrogen peroxide. JBIC, J. Biol. Inorg. Chem., 1997. 2(2): p. 182-190.

71. Dequaire, М., Limoges, В., Moiroux, J., Saveant, J.M., Mediated electrochemistry of horseradish peroxidase. Catalysis and inhibition. J Am Chem Soc, 2002. 124(2): p. 24053.

72. Martinek, K., Yatsimirsky, A.K., Levashov, A.V., Berezin, I.V., in Micellization, Solubilization, and Microemulsions (K. L. Mittal, ed.), Vol. 2, p. 489. Plenum Press, New York, London, 1977.

73. Goral, V.N., Ryabov, A.D., Reactivity of the horseradish peroxidase compounds I and II toward organometallic substrates. A stopped-flow kinetic study of oxidation of ferrocenes. Biochem. Mol. Biol. Int., 1998. 45(1): p. 61-71.

74. Gray, H.B., Winkler, J.R., Electron transfer in proteins. Annu. Rev. Biochem., 1996. 65: p. 537-561.

75. Childs, R.E., Bardsley, W.G., The steady-state kinetics of peroxidase with 2,2'-azino-di-(3-ethyl-benzthiazoline-6-sulphonic acid) as chromogen. Biochem. J. 1975, 145, 93.

76. Ozaki, S.-i., Ortiz de Montellano, P.R., Molecular Engineering of Horseradish Peroxidase: Thioether Sulfoxidation andStyrene Epoxidation by Phe-41 Leucine and Threonine Mutants. J. Am. Chem. Soc., 1995.117(27): p. 7056-64.

77. Sadeghi, S. J., Gilardi, G., Cass, A.E., Mediated electrochemistry of peroxidases—effects of variations in protein and mediator structures. Biosens Bioelectron, 1997. 12(12): p. 1191-8.

78. Hasinoff, B.B., Dunford, H.B., Kinetics of the oxidation offerrocyanide by horseradish peroxidase compounds I andII. Biochemistry, 1970. 9(25): p. 4930-9.

79. Cooper, J.M., Bannister, J.V., McNeil, C.J., A kinetic stidy of the catalysed oxidation of 1 \3-dimethylferrocene ethylamine by cytochrome с peroxidase. J. Electroanal. Chem. 1991,312, 155.

80. Liu, A., Leese, D.N., Swarts, J.C., Sykes, A.G., Reduction of Escherichia coli ribonucleotide reductase submit R2 with eight water-soluble ferrocene derivatives. Inorg. Chim. Acta 2002,337, 83.

81. Swarts, J.C., Sykes, A.G., Kinetic studies on the reduction of the R2 protein ofE. coli ribonucleotide reductase by Co(sep).2+ and [Co(9-aneN3)2]2+. Inorg. Chim. Acta 1996, 242, 165.

82. Gray, H.B., Winkler, J.R., Biological Systems. Electron Transfer in Chemistry 2001, 3, 3.

83. Bjerrum, M.J., Casimiro, D.R., Chang, I.J., Di Bilio, A.J., Gray, H.B., Hill, M.G., Langen, R, Mines, G.A., Skov, L.K., Winkler, J.R, Wuttke, D.S., Electron transfer in ruthenium-modified proteins. J. Bioenerg. Biomembr., 1995. 27(3): p. 295-302.

84. Millett, F., Durham, В., Design of photoactive ruthenium complexes to study interprotein electron transfer. Biochemistry, 2002. 41(38): p. 11315-24.

85. Durr, H., Bossmann, S., Rutheniumpolypyridine complexes. On the route to biomimetic assemblies as models for the photosynthetic reaction center. Acc Chem Res, 2001. 34(11): p. 905-17.

86. Berglund, J., Pascher, Т., Winkler, J.R., Gray, H.B,,Photoinduced Oxidation of Horseradish Peroxidase. J. Am. Chem. Soc., 1997. 119: p. 2464-2469.

87. Farhangrazi, Z.S., Fossett, M.E., Powers, L.S., Ellis, W.R., Jr., Variable-Temperature Spectroelectrochemical Study of Horseradish Peroxidase. Biochemistry, 1995. 34(9): p. 2866-71.

88. Yamada H., Yamazaki I., Proton Balance In Conversions Between Five Oxidation-Reduction States of Horseradish Peroxidase. Arch. Biochem. Biophys., 1974: p. 728738.

89. Zhang, C., Haruyama, Т., Kobatake, E., Aizawa, M., Evaluation of substituted 1,10-phenanthroline complexes of osmium as mediator for glucose oxidase of Aspergillus niger. Anal. Chim. Acta, 2000. 408: p. 225-232.

90. Degani, Y., Heller, A., Electrical communication between redox centers of glucose oxidase and electordes via electrostatically and covalently bound redox polymers. Am. Chem. Soc., 1989. Ill: p. 2357-2358.

91. Gregg, B.A., Heller, A., Cross-linked redox gels containing glucose oxidase for amperometric biosensor applications. Anal Chem, 1990. 62(3): p. 258-63.

92. Pishko, M.V., Katakis, I., Lindquist, S.E., Ye, L., Gregg, B. A., Heller, A., Direct electron exchange between graphite electrodes and an adsorbed complex of glucose oxidase and an osmium-containing redox polymer. Angew. Chem. 1990, 102.

93. Gregg, B. A., Heller, A., Redox polymer films containing enzymes. 2. Glucose oxidase containing enzyme electrodes. J. Phys. Chem., 1991. 95: p. 5976-5980.

94. Gregg, B. A., Heller, A., Redoxpolymer films containing enzymes. 2. Glucose oxidase containing enzyme electrodes. J. Phys. Chem., 1991. 95: p. 5970-5975.

95. Pishko, M.V., Michael, A.C., Heller, A., Amperometric glucose microelectrodes prepared through immobilization of glucose oxidase in redox hydrogels. Anal Chem, 1991. 63(20): p. 2268-72.

96. Heller, A., Electrical connection of enzyme redox centers to electrodes. J. Phys. Chem., 1992. 96(9): p. 3579-87.

97. Heller, A., Electrical wiring of redox enzymes. Acc. Chem. Res., 1990. 23(5): p. 128-34.

98. Ohara, T. J., Rajagopalan, R, Heller, A., Glucose electrodes based on crosslinked Os(bpy)2Cl.+/2+ complexedpoly(l-vinylimidazole) films. Polymeric Materials Science and Engineering 1993,70,182.

99. Ye, L., Hammerle, M., Olsthoorn, A.J.J., Schuhmann, W., Schmidt, H.-L., Duine, J.A., Heller, A., High current density "wired" quinoprotein glucose dehydrogenase electrode. Anal. Chem. 1993, 65,238.

100. Ryabov, A.D., Roznyatovskaya, N.V., Suwinska, K., Revenco, M., Ershov, A.Y., Submitted.

101. Ryabova, E.S., Csoregi, E., Ryabov, A.D., Influence of biologically relevant ligands on oxidation of reduced glucose oxidase by electrochemically generated RuIII(bpy)2XY. complexes. J. Mol. Catal. B: Enzym., 2000.11(2-3): p. 139-145.

102. Kurova, V.S., Ershov, A.Y., Ryabov, A.D., Russian Chemical Bulletin (Translation of Izvestiya Akademii Nauk, Seriya Khimicheskaya) 2001, 50,1849.

103. Seddon, E.A., Seddon, K.R., The Chemistry of Ruthenium. Elsevier, 1984.

104. Danilowicz, C., Corton, E., Battaglini, F., Osmium complexes bearing functional groups: building blocks for integrated chemical systems. J. Electroanal. Chem. 1998, 445, 89.

105. Shklover, V., Zakeeruddin, S.M., Nesper, R, Fraser, D., Gratzel, M., Tris-(4,4'-dimethoxy-2,2'-bipyridine)osmium(II), amperometricproperties and crystal structure. Inorg. Chim. Acta, 1998. 274: p. 64-72.

106. Fraser, D.M., Zakeeruddin, S.M., Graetzel, M., Towards mediator design. II. Optimization of mediator global charge for the mediation of glucose oxidase of Aspergillus niger. J. Electroanal. Chem., 1993. 359(1-2): p. 125-39.

107. Chen, L., Gorski, W., Bioinorganic composites for enzyme electrodes. Anal Chem, 2001. 73(13): p. 2862-8.

108. Morris, N. A., Cardosi, M.F., Birch, B. J., Turner, A.P.F., An electrochemical capillary fill device for the analysis of glucose incorporating glucose oxidase and ruthenium(III) hexamine as mediator. Electroanalysis 1992,4,1.

109. Battaglini, F., Calvo, E. J., Enzyme catalysis at hydrogel-modified electrodes with soluble redox mediator. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1994, 90, 987.

110. Villahermosa, R.M., Kuciauskas, D., Mayo, E.I., Lewis, N.S., Winkler, J.R., Gray, H.B., in "Abstr. Pap. Am. Chem. Soc.", Vol. 221st, p. INOR, 2001.

111. Ohara, T.J., Vreeke, M.S., Battaglini, F., Heller, A., Bienzyme sensors based on "electrically wired"peroxidase. Electroanalysis 1993, 5, 825.

112. Constable, E.C., Holmes, J.M., A cyclometalated analog of tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(II). J. Organomet. Chem., 1986. 301(2): p. 203-8.

113. Omae, I., OrganometallicIntramolecular-coordination Compounds. Elsevier Science Publishers: Amsterdam, New York, 1986.

114. Ryabov, A.D., Mechanisms of Intramolecular Activation of C-H Bonds in Transition-Metal Comlexes. Chem. Rev. 1990, 90,403.

115. Cope, A.C., Siekman, R.W., Formation of covalent bonds from platinum or palladium to carbon by direct substitution. J. Am. Chem. Soc., 1965. 87: p. 3272-3273.

116. Ryabov, A.D., Cyclopalladated complexes in organic synthesis. Synthesis, 1985(3): p. 233-52.

117. Pfeffer, M., Reactions of cyclopalladated compounds andalkynes: new pathways for organic synthesis? Reel. Trav. Chim. Pays-Bas, 1990. 109(12): p. 567-76.

118. Spencer, J., Pfeffer, M., State of the art in selective hetero- and carbocyclic syntheses mediated by cyclometalated complexes. Adv. Met.-Org. Chem., 1998. 6: p. 103-144.

119. Van Koten, G., Van Leeuwen, P.W.N.M., Homogeneous catalysis with transition metal complexes. Stud. Surf. Sci. Catal., 1999. 123(Catalysis: An Integrated Approach (2nd Edition)): p. 289-342.

120. Herrmann, W. A., Bohm, V.P.W., Reisinger, C.-PApplication of palladacycles in Heck type reactions. J. Organomet. Chem., 1999. 576(1-2): p. 23-41.

121. Beletskaya, I.P., Cheprakov, A.V., The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis. Chem. Rev. (Washington, D. C.), 2000. 100(8): p. 3009-3066.

122. Ryabov, A.D., Kazankov, G.M., Kurzeev, S.A., Samuleev, P.V., Polyakov, V.A., Enantioselective cleavage of activated amino acid esters promoted by chiral palladacycles. Inorg. Chim. Acta, 1998. 280(1-2): p. 57-61.

123. Kurzeev, S.A., Kazankov, G.M., Ryabov, A.D., Increased catalytic activity of primary amine palladacycles in biomimetic hydrolysis ofN-t-BOC-S-methionine p-nitrophenyl ester. Inorganica Chimica Acta, 2000. 305(1): p. 1-6.

124. Serrano, J.L., Ed., Metallomesogens, Synthesis, Properties, and Applications. VCH: Weinheim, New York, Basel, 1996.

125. Hudson, S.A., Maitlis, P.M., Calamitic metallomesogens: metal-containing liquid crystals with rodlike shapes. Chem. Rev., 1993. 93(3): p. 861-85.

126. Albrecht, M., Lutz, M., Spek, A.L., van Koten, G., Organoplatinum crystals for gas-triggered switches. Nature (London), 2000. 406(6799): p. 970-974.

127. Constable, E.C., Hannon, M.J., Solvent effects in the reactions of 6-phenyl-2,2'-bipyridine with ruthenium(II). Inorg. Chim. Acta, 1993. 211(1): p. 101-10.

128. Reveco, P., Medley, J.H., Garber, A.R., Bhacca, N. S., Selbin, J., Study of a cyclometalated complex of ruthenium by 400-MHz two-dimensional proton NMR. Inorg. Chem., 1985. 24(7): p. 1096-9.

129. Fernandez, S., Pfeffer, M., Ritleng, V., Sirlin, C., An Effective Route to Cycloruthenated N-Ligands under Mild Conditions. Organometallics, 1999.18(12): p. 2390-2394.

130. Jameson, G.B., Muster, A., Robinson, S.D., Wingfield, J.N., Ibers, J.A., Cyclometalated formazan derivatives of ruthenium and osmium: structure ofRu((o-C6H4)N:NC(Ph):NNPh)(CO)(PPh3)2. Inorg. Chem. 1981, 20, 2448-56.

131. Kalinin, V.N., Usatov, A.V., Zakharkin, L.I., Metalloorg. Шт. 1989, 2, 54-66.

132. Beley, M., Collin, J.P., Sauvage, J.P., Highly coupled mixed-valence dinuclear ruthenium and osmium complexes with a bis-cyclometalating terpyridine analog as bridging ligand. Inorg. Chem. 1993, 32, 4539-43.

133. Wen, T.B., Cheung, Y.K, Yao, J., Wong, W.-T., Zhou, Z.Y., Jia, G., Vinylidene and Carbyne Complexes Derived from the Reactions ofOsCl(PPh3)(PCP) (PCP = 2,6-(PPh2CH2)2C6H3) with Terminal Acetylenes. Organometallics 2000, 19, 3803-3809.

134. Bennett, M.A., Clark, A.M., Contel, M., Rickard, C.E.F., Roper, W.R., Wright, L.J., Cyclometallated complexes of ruthenium and osmium containing the o-C6H4PPh2 ligand. J. Organomet. Chem. 2000, 601,299-304.

135. Majumder, K., Peng, S.-M., Bhattacharya, S., Cyclometallation and NN bond cleavage of 2-(arylazo)phenols by osmium. Synthesis, structure and redox properties. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2001,284-288.

136. Gusev, D.G., Dolgushin, F.M., Antipin, M.Y., Cyclometalated Osmium Complexes Containing a Tridentate PCP Ligand. Organometallics 2001,20, 1001-1007.

137. Das, A., Basuli, F., Falvello, L.R, Bhattacharya, S., Unusual Transformation ofN-Arylbenzohydroxamic Acids Mediated by Osmium. Formation of Organometallic Complexes of Osmium(III). Inorg. Chem. 2001, 40,4085-4088.

138. Ohara, T.J., Rajagopalan, R, Heller, A., Glucose Electrodes Based on Cross-Linked Os(bpy)2CI.+/2+ Complexed Poly( 1 -vinylimidazole) Films. Anal. Chem., 1993. 65: p. 3512-3517.

139. Black, D.S.C., Deacon, G.B., Edwards, G.L., Gatehouse, B.M., Ruthenium carbonyl complexes I. Synthesis of Ru(CO)2(bidentate)22+ complexes. Austr. J. Chem. 1993, 46, 1323-36.

140. Zelonka, R.A., Baird, M.C., Benzene Complexes ofRuthenium(II). Can. J. Chem., 1972. 50: p. 3063-3072.

141. Athur, Т., Stephenson, T. A., Synthesis ofbinuclear hydroxo- and alkoxo-bridged arene complexes of ruthenium(II) andosmium(II). J. Organomet. Chem. (1981), 208(9), 38987.

142. George, P., Chemical nature of the second hydrogen peroxide compound formed by cytochrome с peroxidase and horse-radish peroxidase. Biochem. J., 1953. 54: p. 267-76.

143. Ohlsson, P. J., Paul, K.G., The molar absorptivity of horseradish peroxidase. Acta Chem. Scand., Ser. B, 1976. B30(4): p. 373-5.

144. Everse, J., E., E.K., В., G.M., Peroxidases in chemistry and biology. 1991: CRC.

145. Dunford, H.B., Peroxidases. Adv. Inorg. Biochem., 1982. 4: p. 41-68.

146. English, A.M., Tsaprailis, G., Catalytic structure-function relationships in heme peroxidases. Adv. Inorg. Chem., 1995. 43: p. 79-125.

147. Patel, P.K., Mondal, M.S., Modi, S., Behere, D.V., Kinetic studies on the oxidation of phenols by the horseradish peroxidase compound II. Biochim. Biophys. Acta, 1997. 1339(1): p. 79-87.

148. Dunford, H.B., Adeniran, A. J., Hammett .rho.sigma. correlation for reactions of horseradish peroxidase compoundII with phenols. Arch. Biochem. Biophys., 1986. 251(2): p. 536-42.

149. Folkes, L.K., Candeias, L.P., Interpretation of the reactivity ofperoxidase compounds I andII with phenols by the Marcus equation. FEBS Lett., 1997. 412(2): p. 305-308.

150. Sun, W., Ji, X., Kricka, L.J., Dunford, H.B., Rate constants for reactions of horseradish peroxidase compounds landIIwith 4-substitutedarylboronic acids. Can. J. Chem., 1994. 72(10): p. 2159-62.

151. Bohne, C., MacDonald, I.D., Dunford, H.B., Transient state kinetics of the reactions of isobutyraldehyde with compounds I and II of horseradish peroxidase. J. Biol. Chem., 1987. 262(8): p. 3572-8.

152. Burner, U., Obinger, C., Transient-state and steady-state kinetics of the oxidation of aliphatic and aromatic thiols by horseradish peroxidase. FEBS Lett., 1997. 411(2,3): p. 269-274.

153. Davies, N.R., Mullins, T.L., Substitution reactions of some bis(2,2'-bipyridine) and mixed 2,2'-bipyridine, 2,2'2"-terpyridine complexes of ruthenium(II). Aust. J. Chem., 1967. 20(4): p. 657-68.

154. Johnson, E.C., Sullivan, B.P., Salmon, D.J., Adeyemi, S.A., Meyer, T. J., Synthesis and properties of the chloro-bridged dimer (bpy)2RuCl.22+ and its transient 3+ mixed-valence ion. Inorg. Chem., 1976.17: p. 2211.

155. Allen, L.R., Craft, P.P., Durham, В., Walsh, J., Substitution reactions of ruthenium(II) complexes containing 2,2'-bipyridine and 1,10-phenanthroline. Inorg. Chem., 1987. 26(1): p. 53-6.

156. Moyer, B.A., Meyer, T. J., Properties of the oxo/aqua system (bpy)2(py)Ru02+/(bpy)2(py)Ru(0H2)2+. Inorg. Chem., 1981. 20(2): p. 436-44.

157. Ryabova, E.S., Goral, V.N., Csoregi, E., Mattiasson, В., Ryabov, A.D., Coordinative approach to mediated electron transfer: ruthenium complexed to native glucose oxidase. Angew. Chem., Int. Ed., 1999. 38(6): p. 804-807.

158. Walsh, C., Flavin coenzymes: at the crossroads of biological redox chemistry. Acc. Chem. Res., 1980. 13(5): p. 148-55.

159. Treadway, J.A., Meyer, T.J., Preparation of CoordinativelyAsymmetrical Ruthenium(II) Polypyridine Complexes. Inorg. Chem., 1999. 38(10): p. 2267-2278.

160. Suarez, A., Vila, J.M., Gayoso, E., Gayoso, M., Acta Cient. Compostelana, 1983. 20: p. 173.

161. Hiraki, K., Fuchita, Y., Nakaya, H., Takakura, S., Preparations and characterization of cyclopalladated complexes of l-ethyl-2-phenylimidazole. Bull. Chem. Soc. Jpn., 1979. 52: p. 2531.

162. Dalton Trans., 2000: p. 271.

163. Navarro-Ranninger, C., Zamora, F., Lopez-Solera, I., Monge, A., Masaguer, J.R., Cyclometallated complexes ofPd(II) andPt(II) with 2-phenylimidazoline. J. Organomet. Chem., 1996. 506: p. 149.

164. Zamora, F., Luna, S., Amo-Ochoa, P., Martinez-Cruz, L.A., Vegas, A.,A way to obtain cyclopalladation of unsubstituted 2-phenylimidazole derivatives. J. Organomet. Chem., 1996. 522: p. 97.

165. Job, D., Dunford, H. B., Substituent effect on the oxidation of phenols and aromatic amines by horseradish peroxidase compound I. Eur. J. Biochem., 1976. 66(3): p. 607-14.

166. Lukachova, L.V., Karyakin, A.A., Ivanova, Y.N., Karyakina, E.E., Varfolomeyev, S.D., Non-aqueous enzymology approach for improvement of reagentless mediator-based glucose biosensor. Analyst, 1998. 123: p. 1981.

167. Razumiene, J., Niculescu, M., Ramanavicius, A., Laurinavicius, V., Csoregi, E., Direct Bioelectrocatalysis at Carbon Electrodes Modified with Quinohemoprotein Alcohol Dehydrogenase from Gluconobacter sp. 33. Electroanalysis, 2002. 1: p. 43-49.

168. Ikeda, Т., Kobayashi, D., Matsushita, S., Sagara, Т., Niki, K., Bioelectrocatalysis at electrodes coated with alcohol dehydrogenase, a quinohemoprotein with heme с serving as a built-in mediator. J. Electroanal. Chem., 1993. 361: p. 221.

169. Gaspar, S., Bontidean, I., Collins, A., Niculescu, M., Nistor, C., Sukharev, V., Ryabov, A.D., Csoregi, E., In Recent Res. Dev. Anal. Chem.; Pandalai, S. G., Ed.; Transworld Research Network: Kerala, India, 2002. 2: p. 33-59.

170. Курова, B.C. Диссертация. Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, 2002.

171. Laemmel, А.-С., Collin, J.-P., Sauvage, J.-P., Serie He Chimie/Chemistry. C. R. Acad. Sci. ed. Vol. 3. 2000, Paris. 43.

172. Hui, J.W.-S., Wong, W.-T., Ruthenium 1996. Coordination Chemistry Reviews, 1998. 172:p.389-436.