Пероксидазная активность железо (III) морфиринов и гемнонапептида в системах обращенных мицелл тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи

САРКИСЯН АСШК РАЗШОША

ПЕРОКСИДАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ЖЕЛЕЗО (III } ПОРФГОИОВ И ГаИОНАПЖГИДА В СКСТИ.1АХ ОБРАЩЕННЫХ 1ЩЕЛЛ

■ специальность 02о00«04 - физическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Ереван - 1993

Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии химического факультета Ереванского государственного университета и в лаборатории " Неравновесных белковых структур " Института химической физики РАН.'

Научные руководители: доктор химических наук, профессор

Бейлерян Н.М,

кандидат химических наук, старший научный сотрудник Пирумян Г.П. Научный консультант: доктор химических наук Даввдов Р.М. Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор - Григорян С.К. . кандидат химических наук, старший научный сотрудник Курггикян Т.О. Ведущая организация - Институт органической химии АН РА

,ОР

часов

Защита состоится Ц1/С1г$ 1993г. в /У

на заседании Специализированного ученного совета К.005.02.01. по химическим наукам при Институте химической физики АН Рес-' публики Армения до адресу: 375044, г.Ереван, ул.Паруйра Сева! Ъ/2 , ИХ® АН Республики Армения. ,

Автореферат разослан виресШд 93г.

Ученый секретарь Специализированного

- совета, кавдцдат хитаческкх наук, старгай научный сотрудник

Г.Акопян

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблеш. В последние годы бкокатализаторы получают seo более широкое внедрение в практику. Одяш пз способов их изучения является моделирование. Б качества модели гем-содеркащих белков и ферментов широко исследуется форрплротопор-фирин IX (гемин). Изучение модельной систеш позволяет глубже понять механизм действия биоло.гических катализаторов. Пэвкшен-ный интерес многих исследователей к гемпяу и другим ыеталлопор-фиринам обусловлен также способностью этих катализаторов проводить с высокими скоростями и селективность» практически ваише окислительно-восстаиовительнь"4 процесс«,

В этом отношении особый интерес вызывают металлопоргирины, вюпочешше в мицеллы ( особенно обращенные - СМ) .полученные в присутствии поверхностно-активных веществ (JlIAB). Интерес к этим системам, в частности^объясняется тем, что согласно результатам физико-химических исследовании микроокрукенпе веществ в поляком ядре мицелл по ряду физических параметров ( лолярюсть, диэлектрическая проницаемость , вязкость структура водного окру-. жения, распределение поверхностных зарядов } сходно с та ковши в области локализации простатической группы внутри молекулы фермента. Это указывает на то , что ОМ могут быть относительно простой к удобной физической моделью ферментйв.Важной особенностью систем ОМ является тЬ, что физические свойства мккроок-руяения веществ, располояешпхх''внутри полярного ядра, мохшо легко менять,варьируя либо количество внутркшщеллярвой воды, либо добавляя к ней различные вйщества. ;

Системы'ОМ iíjj:íiíKpoQi;iyjibomi представляют интерес'не только дагя фуеда^'ятальных исследований, но и для прикладных целей. Ис-- пользоЗШ}Ие" ртих систем существенно расширяет возможности лрак-тическб£3;.лрпйекеяЕя'высокоактивных ."селективных , пр!родных катализаторов в1-'биотехнологии , тонком-органическом сштезе и _ других^рфларгях 'практической деятельности человека. Кромеу того', махио полагать,что-структурно-организованные систеш получат распространение, при разработке различных, практически важных биомимётйчбеяих' процессов. ■ _

Ц&льЫшбЬтк являлоси йседедоваш?е,, влиящш, адцзллярнр^о. микро-

окружения на пероксидазнуга активность железо-порфиринового комплекса, гемнонапелтида и некоторых их комплексов с низкомолеку-' лярними лигандами.

Практическое значение работы. Полученные кинетические результаты могут быть использованы для управления некоторыми процессами, протекающими в ОМ системах (ферментативные реакции, поли-меризационнне процессы и т.д.).

Научная новизна. Показано, что в зависимости от природы микроокружения (микросреды) и типа эмульгатора, происходят структурные изменения во включенных в них веществах. Именно эти структурные изменения предопределяют реакционную способность суб -стретов и каталитическую активность взятых нами систем, т.е. путь и скорость реакции« •

Публикации.По теме диссертации опубликованы 3 работы.

Содержание и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, описания эксперимента, изложения результатов и юс обсуждения, вьаодов и списка цитируемой литературы 96 названий. Работа представлена на 116 страницах машинописного текста и включает 43 таблицы и 36 рисунков.

Методическая часть. Нами использованы: гемин (Г) фирмы

¡И •• (Англия), тетрасульфофенил порфирин (ТСШ) любезно предоставленный А.М.Хенкиным (отделение ИХФ АН СССР, Черноголовка) и гемнонапептид (ГНП)^полученный триптолизом цитохро-ма С из сердца лошади, любезно предоставленный Кулишом М.А. (МИТХТ). ПАВ^ додецилсульфат натрия (ДЦС) и бромистый цетилтри-метиламмоний (ЦГАБ) фирмы " 5вп/с" (Германия), аэрозоль ОТ (АОТ) фирмы "МегД" (Германия). В работе были использованы такие о-ди-анизидин марки "х", очищенный возгонкой в вакууме, МАОН {Неоюб, 76/2-ный раствор пероксида водорода (ПВ) (ос.ч.), имидазол фирмы " Зеъиа." (Германия), Органические растворители: хлороформ, октан, гептан, гексанол, используемые для приготовления ОМ, применяли после очистки двойной перегонкой. Степень очистки проверяли по величине некоторых физико-химических величин. Буферные растворы готовили на бидистиллировэнной воде"с использованием дважды перекристаллиэованных солей (МаН2Р0<| • НгО > ^НРОц •-Г2Нг0). Перокаидазная активность Г, ГНП и ТСШ опреде-

лялась по начальной скорости окисления о-дианизидина или NARH на спектрофотометре Specxno/ UV VIS (Германия). Кинетика быстрых реакций измерялась методом остановленного потока на уста« новке фирмы" Ниггип" (CülA). Скорость реакции определяли измеряя изменение оптической плотности во врем^.мэс использованием коэффициента экстинкции продукта реакции S4gg=3xI0'%"*CM"~* для о-дианизидина (по накоплению продукта окисления о-дианизидина) и 6g4Q=62Q0M""*cM""* для NADH (по убши'ДОАШ). Электронные спектры поглощения и реакции комплексообразования Г и ГНП с низкомолекулярными лигавдами в мицеллярных системах регистрировали на спектрофотометрах Specozo! UV Vlb и М-40 (Германия). Спектры кругового дихроизма ГШ регистрировали на дихрографе фирмы "Marfi IIIS " ( 3o8in Jvoit ", Франция). Спектры кругозо-го дихроизма регистрировали в единицах оптической плотности*

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Кинетика окисления органических субстратов , пероксидом водорода (ПВ) в водных раствора:' железо (К) порфиринов

Нами изучена пероксидазная активность железо (Ш) порфиринов на примере окисления о-дианизидина и МАПН» Конечном продуктом окисления, о-дианизидина ПВ является бис (3,3- диметокси-- 4 амино) азобифенил, который образуется при конденсации двух молекул -1,4-диамино - 353-диметокси бийенилена (сх. I): __ .__н5соч ОСНл

W ,осн3 11)

2HNs< > - { > = ЫН

нлсо

- 4 -

ОСИ ж

К3соч

/СН,

Спектр поглощения конечного продукта характеризуется максимумом при Л =460 км с С4,лп=Зх1041,Г1см~1 . За реакцией окисления о-дияниэидина следили по накоплению продукта при '-Л =4о„нм.'

Конечном продуктом пероксидазной реакции с участием ШОН является ¿Ш (сх. 2 ). Кинетику окисления КАОН регис- : трировали по убыли концентрации субстрата на длине волны Л = =340нм ( 6з40=б2ООМсм ). Нами было установлено, что в водных растворах ПВ наблюдается необратимое уменьшение интенсивнссти спектра поглощения используемых в работе железо (Ш) порфиринов, обусловленное^сопласно литературным данным, окислительной деструкцией порфиринового макроцнкла. Поэтому,при анализе кинетических данных использовали начальную скорость реакции ( % ).

М 1

нс.

МН,

I

ч

сн

н

и

он он

н0-р=0

но-р =0

Ч--С -

он он

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД)

HWH н.

fc С.

нс \-c-nha с - с -мн,

¡| 11 о +и_0.о-гЖ{'11 | 1 í-h20

l ! R R

nadh NAD

В изученном диапазоне концентраций ЛВ (до 100 мГЛ) \ft окисления о-дианизвдина и NAttí3 катализируемых Г-ом, пропорциональна концентрации ПВ. Ира концентрации о-диани?чдина и ЩИ выше 10"^ М скорость реакции практически не зависит от количества их содержания в реакционной смеси» При концентрациях Г нине 5 mkI.í v0 реакции пропорциональна его концентрации, Таким образом, при достаточно низких концентрациях Г и ГЯ, кинетика перок-сидазной реакции Г в воде приблизительно описывается следящим выражением:

сшл0спвз0 (3)

Из данных, представленных в таблице следует, что с ростом рН величина ^^ в фосфатном буфере увеличивается» При рН >7,0 слабо'зависит от природы субстрата и строения

nopfwpKHOBoró макроцикла катализатора. Различия пероксидазкнх реакций,катализируемы Г и ТСШ^ увеличивается ::ри понижении рН« Указанное закономерности объясняются, с одной стороны, стаби-лизирутазим влиянием рН на промежуточно образующийся тройной комплекс Г-.ЛЗ- 2 s с другой - состоянием Г в реакционной зоне (преобладание реакцлонкоспособной мономернон форм или малоактивного д:'i:epr). Замена-о-дианизидина W-Affi-ом приводит к значительно:.:/ увелпчошю скорости реаэтии (табл.1).

"Так;::.! образо1.;,лйлучепк!.е данные показывав, что кинетика процесса заьпопт от строе:!!'.? ка?.!лпзатот и субстрата,а такяе от степени устэГлквости тройного прожиточного комплекса Г-ШЗ-&

_ б -

Таблица I

Значения в 5x10~% фосфатном буфере в зависимости от

рН, при Т=295°К и ЕПВЗо=4,5х10"%

Катализатор [Ка«о= Субстрат [5^1,5x10-% - рн , г *) Эфф Лек-1

Г МАШ 8,0 69,72

7,2 '41,81

5,7 7,00

. 3,0- 2,60-

г о-дианизидин 8,0 7,72

7,2 ... 6,93

5,7 2,91

.3,0- 0,23

теш о-дианизидин 8,0 11,00

7,2 10,70

5,7' 4,00

3,0 0,01

Мицеллярные системы ЦГАБ

Установлено, что при СПАВЗ 0=(2, и

как в водных растворах, так.и в ОМ системах, V« пероксидазной реакции может быть приблизительно описана ура! -нением (3)" .При [5]о=10 мкМ до I мМ С£Л0). Для

оценки константы скорости в шцеллярной фазе \ использовали общепринятое выражение ( 4).

Расхождения между значениями констант скоростей ж превша-. ют 8-10%.

£M=Wp/VM С Mo] (4)

где Vn- иодьнш объем ОГЛ, Ы0 - полная концентрация мицелл»

В этой серии работ нами научена зависимость -,<м от содержания внутри;,глцеллярной воды, т.е. от отношения [ 1^0J/CПАВ] = =п, а в реакциях с NADH , катализируемых Г-ом - от ГЦТАБ]0„ ' Установлено, что npî.jH-7,2

1 ) с увеличением п от до 25 ( при £ЦТАБ L =5xI0~2 M ) $ п~,т>

р U

уменьшается от 0,45 до 0,25» a flM увеличивается от 0,18 до 0,56 М^сек"1.

2 ) при увеличении [ ЦТАБ]0 от 2 .бхЮ-2 до 20х10~2 м(а=.Т5) уменьшается от 63,3.до.11,1 , а . увеличивается от 4,2 до

. 6 ,0 ir^ceif1.

Подобно реакциям с участием Г„ окг.слештп о-дианизи»

дина в присутствия ТСОЛ в 01/1 ЦТАБ слабо зависит от содержания •воды к с ростом" концентрации ПАВ ( в этих эксперт - ;ентах п=10. лоддернсшалось:; постоянным ) скорость этой реакции уменьшается» Следует отметить, что величина реакции с участием ТСфц •

сильнее зависит от концентрации ¡¿5, чем реакции с участием Г» ^

Более слабое шгибпрувщее действие, по сравнению с Г„ оказывает глщеллы катионного ЛАБ на каталитическую активность ТСФПР , причем мицеллярнкй. эффект ослабляется с ростом a „

: Вшшпе Ш ira кинетику • лероксвдазяой реакции заметно зави-: сит от строения келезоп^иринового комплекса. Константа ско~ рости пероксидазиой реакций, с участием Г в ОМ ЦТАБ,при близко,соответствующей, константе в водкой фазе.

В случае рН=7е2, константа скорости реакцш оКис-

ления о-диянизвдина,прл переходе от водного раствор к мицел-лярной системе ЦТАБ,увеличивается до. 50' раз0 . .

- И в этом случае наблюдаемые, кинетические закономерности " изучаемых пероксвдазных. реакций могут быть объяснены в рамках. . представлений.об образовании, тройного комплекса ПВ - Kat~§, что показано на схеме: .

. fat+HA^CKa^Otlt^CKat-HfrSl&Kai+d/zP ( 5 )

При условии Е^Ш» К_£ и при t~°0 из { 5 J получается { 3). S рамках этого получаек,, что V0 окисления субстрата не зависит от его концентрации и дряыо пропорциональна зденцеятрациям Г и ПВ. Согласно уравнению(3),У0 процесса не зависит от его лриродос ' . ,

Согласно данным сдектральннх измерений в слабогидратиро-ванных мицеллах ( рис.1 (а к б)) молекулы Г имеют измененную структуру с железом (IIIJP координированным двумя молекулами воды» Такая форма Г в водных растворах реализуется при рй<5,6 и обладает пониженной дероксидазной активностью, В мицеллах с высоким содержанием вода, константа скорости яероксадазной реакции составляет ;0„54 ¡.Г сек-"'" 8 что значительно меньше , чей в водной фазе несмотря на то5 что в этих условиях спектр -поглощения с стабилизованного Г практически совпадает с соответствующим спектром в;водном растворе. Молено полагать , что. значительный вклад, в ингибирующее действие мицелл на рассмат- -риваемую реакцию оказывает пониженная доступность IV локализованного в моносдое ПАВ,для молекул ПВ, С этим выводом согласуется результаты кинетических исследований по влиянию ОМ ЦТАБ на каталмйческута активность более гидрофобного ТСФП. Константа скорости окисдеяия о-дианизидина ПВ, катализируемого ТСФП в мкцеллярных сжушлах ЦТАБ,' с низкой степенью а равна 1,5 ЬГ^х X сёк-* и возрастает до 9,0 М^сек-*1 при л.э20,прибликаясъ к значению • соответствующей константе в водной фазе, равной 10,7 f.rW-1, '

В таблице 2 приведены значения констант скоростей в зависимости от рй в водных и мицалляршх системах ЦТАБ,

В водных растворах константа скорости реакции NAOH с ПВ, катализируемой Г, увеличивается от 2,8 до 70 ÎF сек-3",при изменении рй от 3,0 до 8,0. В мицеллярном растворе ЦТАБ соответству-вдая константа уменьшается шь в малой стедени (табл.2). ,что йожет быть интерпретирована стабилизирующим влиянием мицелляр-

{а) 16)

Рис. I {а и б) Зависимость спектров поглощения Г от а з ОМ ЦТАБ в области Соре (а? и в видимой - области (6)1 -а= 2,2 2 = 20о

ного шшроокруженш на тройной комплекс Г - ПВ — $ <, не только при нейтральных ? как это имеет место в водном растворе ¡с но и при значениях рК 7,0о

В юшеллярных системах с ростом рН среды активность ТСФП резко уменьшается^ в то время '„ как' в воде такая зависимость

Таблица 2

В реакционной ' ■ • РЯ

змеей 3,0 7,2 8,0 мицеллы

' А ^нсек-1 )

Г, МАЬН .2,8 41,2. 70

Г, о-д-н -.0,23 , 7,0 7,7 -

ГСШ,о-д-н 0,01 • 10,7 ' и . • -

Г., МА№ ТС®, о-д-н 33,5 ' 20о0 .31,2 492 . . 26,0 .185':" СЦГАБ]о=5х10%5 СЦТАБ 3 ¿=5x10 м

каталитической, активности этого комплекса шее? обратный характер* Т„сц в определенных условиях, мицеллы могут оказывать скдь-' нов активирующее влияние на каталитические свойства ТШД, что объясняется влиянием мицелляряого~микроокружения, на структуру . катализатора» ТСФП,, который реализуется в • ОМ при низких значению рй и обладает высокой пероксидазной активностью, в спектрах ха-,' рактеризуется максимумами 394 , 526 , 56?, 606 и 680 нм, - /

Кинетиуеские особенности пероксидазных реакций». катализируемых железо (Н) порфиринами>в мицел- " лах анионных ПАВ

Известно, что такие анионные ПАВ,как аэрозоль ОТ (АОТ) и додецилсульфат натрия (ДДС) образуют ОМ в неполяркых раствори- -, телях. К сожалению, используемые нами железопорфириновые кош- . лексы мало растворимы в мицеллярных системах АОТ., поэтому все кинетические исследования нами бьтли выполнены, в ОМ.,образуемых системой гептан-гексанол-ДЦС. Здесь также кинетика пероксидаз- . ной реакции описнвается уравнением (3). скорости окисле-

лля МВН в мицеллах анионного ПАВ, катализируемого Г, примерно на порядок вше, чем в мицеллах катионного ДТАБ и в воде. Золпчи-на Ц^уф практически не зависит от а и от С ПАВ30 в диапазоне от 2,5x10"^ до 2х10~^М„ Эти закономерности сохраняются для п-з-роксидазкого окисления о-дианпзидина, катализируемого Г, т.о величина реакции практически не зависит от содержания вода и лишь слегка умньиается с ростом [ЛАВЗ . Но отношение "^-г,.*, скорости окисления в шгциллярпой системе к соответствующей константе в водной фазе составляет приблизительно 4,5-5, в то врлмя как для о-дианизидща это соотношение не превышает 1,6 раза» Таким .образом, можно утверждать, что вл!шп;е мицелл на кинетику лероксидазной реакции зависит от природа Б т.е проявляется своеобразная субстратная специфичность., характерная дня ферментативных реакций« Субстратную специфичность мицеллярных систем мшено объяснить, как изменением локализации комплекса Г - 3 внутри мицеллярного агрегата, так и рйзлмяым влиянием мицеллярного микроокруженкя на кинетические параметра распада ко:/.л— лекса Г- й^ если место распояояенкя комплекса пс кз.--> няется.

С ростом СГЮ30 от 2,5x1с-2 до 20х10"2 1А возрастая? примерно-в 5 раз ( для о-дианкзвдина и МАШ , катализируемые Г], что объясняется гетерогенностью самых мзщелл.

Мицеллы анионного ПАВ оказшзакт значительно более с'пмог влияние на лероксидазную реакцию о-дианнзидина катализирусу.о-го ТСФП , по сравнению с Г . В мщеллах с низким содержанием води ( П= 8) окисления о-дианизидина составляет праблизитель-Мт т о г

но 4x10 л;,Гчек , в то время', как в вода . 1С,7 Гл х

хсек ■ . Изменение П- от 8 до 30 сопровоздается почтя сорэко-кратным увеличением Несмотря на наличие четырех от-'

тельно заряяешшх сульфатных групп в молекуле ТСФП яелг.,:. . лпчить возможность локализации молекулы катализатора в зоне , близкой к поверхности мицеллы из-за наличия достаточно гидрофобного порфмршового макроцикла . Очевидно , что с ростом содержания внутркмицеллярной воды , часть катализатора будет перераспределяться п более полярное водное ядро. О влиянии мицеллярного микроокрунения на электронную структуру ТСФП свидетельству-

ют данные оптических измерений ( рг.с.2 (а и б!) , лрсчем величина э&'лскта зависит от а .

£

10

0,2

27 25 25 (а)

кК

575 580

22 20

18 (Й)

76.

кК

Рас.

2„ Слектрц поглощения ТСС>П в мицеллярных системах

ДЦС.в зависшости от п. в области Соре (а) и в ' видимой области (б] ( [МС10 = 5x10 !,:,[ТСФЛ30= =5хГ0~5 1.1, ?Н=7.2 ,-Т=235°К, I-П^7е6; 2-п=30

На основе 'изложенного можно заключить, что низкая каталитически активность ТСФП з мицеллах анионного ПАВ обусловлена его отношением к одинаково заряженным молекулам ДЦС»

Другая возможная причина уменьшения скорости пероксидазной реакции в мицеллах. ДДС связана с неоднородным распределением реагентов в мицеллах. В принципе возможна такая ситуация, когда гздрофобнкй субстрат локализуется в поверхностном слое ПАВ „ в то время как молекулы отрицательно заряженного катализатора концентрируются в водном ядре» Такое' перераспределение реагентов внутри мицелл такие моает привести к заметному замедлению пероксидазной реакции,- Наконец, трудно исключить действие"мицел-лярного гшфоокщжендя на &несг> -стройного комплекса ТСФП-ПЗ-3 » .

о

- 13 -

Влияние рН на кинегину псроксидаяной реакции

в ОМ до

, В мицеллярных системах анионного ПАВ рЦ зависимость каталитической активности железопорфиринов существенно зависит от их строения.(Таблица 3)

Таблица 3

Реакционная смесь рн 1 (М^сек-1)

2,6 7,2 9,0

Г, МАШ 186 204,7 - 400

2,5 2,8 5,4 ■Ни

Г, о-д-н .' 10 II 22 Аз-Тф

1,4. 1,5 3,0 Ю х 1и

ТСШ, о-д-н 73 2,3 2,7 ю3х ЯэФФ ;

33 ' 1Д 1,2 нАс.Д., \ . . ..........

Константы скорости окисления МАОН и о-д-н, катализируемого Г, практически не зависят от рН в диапазоне 2,6 до 7,2 и возрастают в 2 раза при повышении рН до 9,0. Ньлротив, при изменении рН от 2,4 до 7,2 каталитическая активность ТСФП в ми~ целлярной системе уменьшается почти в 300 раз и практически нз изменяется при дальнейшем повышении рН. Высокую активность ТСШ в системах ОМ мокно объяснить ослаблением взаимодействия ПАВ с катализатором-при низких значениях рН.

Пероксидазная активность гемнонагептида (ГНП) в ОМ

Влияние систем ОМ на спектральные свойства ГНП ,

Низкую пероксидазную активность железо (Ш) порфирина в ОМ можно было бы объяснить, во-первых, отсутствием гистидина в координированной с^ере железа и, во-вторых:, специфическим вли-

рнием белкового оурукенпя на его активность (пероксидаза более актипгык келезо (¡1:) порйнрииг у которого лятш и шесты:.: аксиальными лигакдами является молекулы гистидина и воды). Для того, -итобк опенпть степень влияния этих факторов, нами выполнен« аналогичное исследования на млкроперокси.цазе IX (ГШ).

Б настоящей работе бкло изучено влияние обращенных.мицелл на спектры поглощения к кругового дихроизма (1\Д) микроперокси-дагн IX. •' . • .■ • .

¡¡а рисунках За и 36 приведены спектры поглощения ГШ в вс нюс растворах при различных значениях рН.

Рис. 3 (а и б)„ Спектры поглощения солюбилиоованного '

ГКП в фосфатное буфере при различных эна-: чениях рН б области Соре.(а) к б видимой области ( Сф, б. 1 =5x3[ГНЯЗ=Зх1СГ5М, Т=2Э5°К, А-рН=9,0, Б-рН=7,2, В-рН=2,4)

При кислотно-основном титровании ГКП, в его спектрах отсутствуют изобистичеекпе точки. Это означает, что в изученном диапазоне рН существует, по крайней мере, гри конформора (А,Б и В) г соответствующими характерными спектральными поглощениями. В спектре А ионы железо (Ш) находятся в низкоспиковом состоянии

В спектре В - в высокослшовом состоянии | на ото указывает наличие максимума при 617нм), а в спектре Б - ¡-пряду с низкоспиновым находятся и ионь» железо (И) в емсокоспиновом состоянии (максимум при 625 нм). Результаты, полученные показали.'

что мицеллярное микроокрудение может оказывать влияние на кон-формационное состояние ГШ и на константы его димеризации,причем величина эффекта зависит от природы ПАВ, от концентрации ГНП и степени гидратации мицелл.

Рис.4. Спектры ИД ГНИ в мицеллярной системе ЦГДБ в зависи-- мости от концентрации катализатора в области Соре ( [ЦТАБЗ=0,Ш, а =20, рН=7,2, Т=295СК, I -[ГШ1 = =2,5х105М, 2 -[ГНП] =2,5x10%

I ...«»■—>-1—

350 Ш Ч50НМ

Рис.5. Спектр КД ГНП.в мицеллярной системе ДЦС в области полосы Соре ( [ДЦС ] =5х102М, п. =15, СГНП]«2,5]скЯи,

рН=7,2, Т=2Э5°К)

Этот выеод подтверждается данными спектрофотометрических измерен;:". В таблице 4 приведены характерные длины волн в спектрах поглощения ГШ в разите мицеллярккх системах.

Таблица 4

Максимумы спектров поглощения ГШ в мицеллярннх системах А ОТ, Л£С и ЦТАБ -

|мицеллярнъ-е п. ш (+1нч)

¡системы -

ЦТАБ 1,5 4С6 529 . 570(пл) 631

10 ■ .403- 48о(пл) 526 570(пл) 631

ддс ? ^ 399 495 Ь32(пл) 57о(пл) 625

О Л и V 399 495 532(пл) 575(пл) 625

АОТ 1,5 . 406 525 560(пл) 621

2С 399 488(пл)'518 55б(пл) 625

То обстоятельство■, что мицеллы двух анионных ПАВ ДцС и АОТ по разному влияют на спектральные характеристики солюбили-зовакного ГНП, позволяет сделать выеод о том, -что как и в случае с Г; увеличение вксокоспинового конформера ГШ в мицелляр-. нк< системах ДЦС, по видимому, является следствием специфического взаимодействия молекулы'ПАВ с ГШ.

Влияние обращенных мипелл на пегоксилаз- . нута активность- ГНП

Как в водных растворах, так и в изученных ыицеллярных системах зависимость пероксидазной реакции от концентрации реагентов описывается уравнением (3). В таблице 5 приведены коксаанты скорости окисления о-дпанизиднна и ИАРН_,ката-лиэируемой гнп/В фосфатном буфере при различных-значениях рН

- IV - Таблиц' 5

С рН

о 5,2 5,8 7,2 8,5 8,8 /Зл -3\ (М сек )

о-д-н 14,8 - 146 ^23 -

НШ - 446 1660 - 5950 $ э

В таблице 6 приведены константы скоростей реакции окисления о-дканизидина и МАЙН в разных мицелляршх системах лрп различных значениях ^Н ( п= 15 ) , СПАВ30= бхТО-2 М, Т=2 95°К.

______________Таблица 6

3 ПАЗ . . .. _ Р:! ___ ... в буфере при к а«1! «сек"1} |

2,7 4,8 7,2 8,0 8,6 р!!=7,2

ЦТАВ 2600 - 4020 7810 9120 1060 Ьг !

МАОН 35,1 - 54,3 105,4 123,2 - £ 1 : I

пдс 2390 3290 4190 7170 7920 1860 1 "-ОгЛ !

32,3 44,4 50,6 2о,8 107 1

ЛОТ 8670 7770 9560 8370 - 1860

78 70 80 81 - - К 1

ШАБ - ■ 18,7 2230 3300 4000 145 ^■Зфф

- "0,5 60,2 89,2 108 -

дас - «33 9 3 161 160 169 146 и... ^

э-д-н - 0,7 2,2 2,3 2,3 - 4м

АОТ - 314. 353 377 300 146' Кт>

- 4,24 4,8 5Д 4,0 -

Разное влияние шцеляяряого млкроо«ружния на кинетику окисления НАШ и о-диашзвдина указнвает на то, что мицеллярное мкк-роокру.т.енпе макет оказывать замзтяое влияние на селективность

- 1В -

действгл каталитической системы. 3 ОМ ЦТАБ, как и в водном растворе ( си. табл. 5 и б ) ,с ростом рп среди скорость реакции увеличивается. Кроме того, в мнцелляриих системах заметно ослабляется рН зависимость скорости окисления МАОН/ю сравнению с аналогично:.' зависпмостьу в водной (¡азе, в то время как для .окисления о-дпанизэдша переход от водно;'! к мицеллярнои фазе ке влияет на крутизну ото:! зависп.юстп.

Как и в водной Фпзе, в мицеллярннх растворах обоих анионных ПАВ константа скорости, реакции возрастает с ростом рН. В системах содержащих АСТуВ изученном диапазоне рН, константа скорости практически не зависит от [Н+] в водной фазе. рН зависимость скорости пероксидлзных реакций в рассмотренных мицелляркнх системах выракен значительно слабее, чем в водной фазе. Это объясняется:

а) дуфери 1ял действием ..згцеллярнои поверхности ка значение рН в зоне локализации реагентов,

б) изменением р'1 зависимости константц скорости стадии ли-№ш:рузде"; екчрость процесса ( взаимодействие ПВ с комплексом ЯШ-$).

Констанаа скорости окисления МАОН в мзщеллярпой системе ЦТАБ практически не зависит от И', в то в ре,гд-,. как при уменьшении П. от 15 до 5 эффективность окисления о-д.'.янизидша в этой системе уменьшается в 2-2,5 раза. В .'.ищедлярнше системах анионных 11АВ ЛЛС и АС/Г существенно возрастает селективность действия ГНЛ по отношению к £ по сравнению с водным раствором и мицеллярпыми растворами катиояного ПАЗ. Соответствующие константн скоростей для окисления ИАЛН к о-даа-низидина I ^ф-щ/щ5 / АЭчр(о-д-н)'в Е°даоЛ ^озе 11 "

лярннх системах ЦТАБ, ДЕС и аСТ с низкой стеденьв. содержания. воды (п,=7) составляет приблизительно 13; 1,3; 38 и.43.соответственно. В'системах содержащих £ДС,в качестве мщеллооб-разователя^изменение Л от 7 до 30 приводит к увеличению окисления о-дканизадша от 0,8 до 2,9 ¡.Г^сек-1. В этих условиях йм-окисления ^Н возрастает от 2 8,4 до 213,8 1.Гхсек-1. Соответствующе изменения в мщеллярных системах АОТ состав»" лшот 1,3 до 10,8 ^сек^для о-даанизвдша. и 54,5 до 140 ¡.Г^х .хсек"1 для №АШ. ;

В мицеллярных системах ЦГАБ, ДДС и ACT константа скорости реакции в мицеллярной фазе заметно увеличивается с ростом ее объема, что объясняется гетерогенностью мицелл.

Влияние аксинальных лигандов

Пероксидазная активность некоторых комплексов Г и ГШ в системах ОМ

Для того, чтобы оценить эффект комплексообрпзовзния на активность Г и ГНП исследовалась пероксидазная активность комплексов Г и ГНП с имидазолом. Присоединенлг яигандоз к Г по аксиальным положениям приводит к двух-трех кратному увеличению его пероксидазной активности, причем величина эффекта слабо зависит от среды проведения реакции. На основании этих данных можно заключить, что наблюдаемое в мицеллярных системах сильное уменьшение пероксидазной активности Г, по-видимому, нельзя объяснить только изменением структуры той координационной сферы, в которой находится металл в молекуле катализатора. Повышенная каталитическая активность изученных комплексов Г может ""рть обусловлена-как увеличением относительного содержания более активной мономерной формы Г, так и небольшим влиянием строения аксиального лигавда на пероксидазную активность катализатора.

В отличие от- Г комплексообразование ГШ приводит к уменьшении его пероксидазной активности приблизительно от 2 до 7 раз в водной и мицеллярных системах, причем величина эффекта слабо зависит от среды проведения реакции., Ингибирующее действие имидазола можно объяснить тем, что молекула лиганда вытесняет молекулу субстрата из координационной сферы металла в комплексе Kai - £>. Подобный'эйфзкт может, влиять на активность ГШ в мицеллярной фазе молекулы ПАВ, в частности ДДС.

Все изложенное указывает на то, что слабые межмолекулярные взаимодействия между молекулами реагентов и окружающей средой играют предопределяющую роль в кинетике и механизме жидкофазных реакций вообще и реакций с участием биологически

активных веществ - в частности.

ВЫВОДЫ

I, Показ,око, что включение железо (III) лорфирина и ГШ1 в Ш анкошшх и катионных IIA.B сопровождается структурными изменениями, которые отражаются в их спектрах поглощения к кругового дихроизма. Величины этих изменений зависят"от природы ПАВ, числа молекул воды, приходящей на одну молекулу.ПАВ (а),рН среды и природой зоны локализации.

20 Показано, что в системах. ОМ катионных и анионных I1AB железо (III) лорфирпны катализируют окисление.органических веществ ( о-дианизвдин, НА|).Н) пероксидом ^одорода.

3. Установлено, что лероксидная активность железо (III) порйи-риновых комплексов к ШП в системах СМ нине, чем в водных растворах. Величина эедекта зависит от строения катализатора, органического суо'страта, ПАВ, -содержания воды внутри ьшцеллярной фазы (т.е. от "а") и рН среды.

4 о Обнаружено, что мицеллярное микроокружение оказывает сильное влияние на различие селективности действия еолюбилизовашых железо (III) порфпршшв и ШП.

5. Установлено, что в системах ОМ пероксвдазная активность солюбилизованных нелезо t III) порфиринов и ГНП зависит от объема ипщелляряой сТазн. Гетерогенность шщелляркой системы играет важ-¡Г-™ толь в кинетике изученных реакций.

о. Показано, что низкомслекулярнне лиганды приводят к небольшому увеличении пероксвдазной активности железо {III)дорфиринов. Присоединение ;ке ишдазола в шестом координационном лолокении приводит :: двух-трех кратному уменьшению его пероксвдазной активности.

основное ссщшание диссертации издсешо в сэдлшх публикациях

1,- Саркисян А.Р., Пирумян Г„П.:, Давыдов P.M. и Бейлерян Н.!.'„ Спектральные свойства гемноналептдда в системах обреченные мицелл. Межвузовский сборшк научных трудов, Еревал-1991,

.Химия и XI-пл. технология, W6, с.187-197,,

2, Саркисян А.Р., Пирумян Г.П., Давыдов P.M. и Бёйлерин Н.М.

; Лероксидазнаа активность гемнонапелтвда в системах обращенных мицелл. Межвузовский сборник научных трудов, Ереван-1991, Химия и хим. технология, JJ3, с.198-204.

3, Саркисян А.Р., Пирумян Р.П., Давидов Р.1.1. и Бейлерян Н.М.

- Лероксидазная активность железо (ill) тетрас7Льфофенкл логг---рияа в системах обращенных мицелл. Межвузовский сборник научных трудов, Ереван-1991,, Химия и хим. технология, У£>,

Сдано в производство 22.04.1993г. ' ' Бум. 60x84 печ. 1,5 листа Заказ хб Тираж 100

Цех "Ротапринт" Ереванского госуниверситета. - Ереван,, ул_ Манукяна lis L.