Кинетические закономерности катализа гидрогеназами тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.15 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ

§.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА I. НЕКОТОРЫЕ ШЗИК0-Ш«ЕСКИЕ СВОЙСТВА ЯЕЛЕ30

СЕРНЫХ БЕЛКОВ.7.

1. Гидрогеназы - железо-серные белки.7.

2. Структура активного центра и окислительно-восстановительные свойства низкомолекулярных железо-серных белков.

3. Физические свойства 4Ре-4Б кластеров в низкомолекулярных белках.

4. зре-пБ кластеры.

ГЛАВА II. ШЗШЮ-ХЙМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРОГЕНАЗ.VI.

1. Окислительно-восстановительные свойства.57.

2. Оптические свойства.

3. Спектры ЭПР.19.

4. Взаимосвязь физических и каталитических свойств гидрогеназ.

5. Роль никеля в гидрогеназном катализе.24.

ГЛАВА Ш. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЭФФЕКТОРОВ НА АКТИВНОСТЬ

ГИДРОГЕНАЗ.29.

1. Роль ионной силы раствора.

2. Влияние комплексонов железа.29.

3. Механизмы инактивации гидрогеназ кислородом .30.

4. рН Зависимость гидрогеназного катализа.35.

ГЛАВА 1У. КИНЕТИКА ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕНАЗ.33.

ЭКСПЕРШШТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.43.

ГЛАВА У. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.43.

I. Материалы.*.43.

2. Кинетика окисления водорода.43.

3. Определение активности гидрогеназ по выделению водорода.,.46.

4. Приготовление ферментного электрода.47.

5. Запись поляризационных кривых.47.

РЕЗУЛЬТАТЫ И Ж ОБСУЕДЕНИЕ.50.

ГЛАВА У1. СТАЦИОНАРНАЯ КИНЕТИКА ОДНОМАРШРУТНОЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ. ОБОЙДЕННОЕ УРАВНЕНИЕ СКОРОСТИ.

§9.

ГЛАВА УЛ. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА, КАТАЛИЗИРУШ0Г

ГИДРОГЕНАЗАМИ. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ

СТАДИЙ

§§.

ГЛАВА УШ. КИНЕТИКА ОКИСЛЕНИЯ ВОДОРОДА, КАТАЛИЗИРУЕМОГО ГИДР0ГЕНА30Й ИЗ THIOCAPSA ROSEOPERSICINA

ОКИСЖТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СТАДИИ.77.

ГЛАВА IX. ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕНАЗЫ ИЗ

RHОDOPSEUDOMONAS CAPSULATA

ГЛАВА X. ВОДОРОДНЫЙ ФЕРМЕНТНЫЙ! ЭЛЕКТРОД НА ОСНОВЕ ИММО-БИЛИ30ВАНН0Й ГИДРОГЕНАЗЫ ИЗ THIOCAPSA ROSEOPERSICINA .iQ?.

1. Исследование ферментов как катализаторов электродных реакций.

2. Биоэлектрокатализ гидрогеназой из Th. roseopersicin.a.

ГЛАВА XI. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА ДЕЙСТВИЯ ГИДРОГЕНАЗЫ

ИЗ THIOCAPSA ROSEOPERSICINA .Ш.

1. Кинетические закономерности электроокисления водорода.Vii.

2. Обратная реакция: электровыделение водорода на электроде с иммобилизованной гидрогеназой

TU • • 130 из Th.roseopersicina

3. Потенциодинамическое изучение гидрогеназы из

ТИ. гоэеоре)^ стпа. .ш.

Растущий в последнее время интерес к биологическим объектам, осуществляющим процессы активации и образования молекулярного водорода, вполне закономерен.

Процессы поглощения и образования молекулярного водорода в биологических системах, как правило, связаны с наличием специфического класса ферментов, субстратом или продуктом которых является молекулярный водород. В 1931 г. Стефенсоном и Стикландом [1] . для них было предложено тривиальное название "гидрогеназы" (1.98.1.1).

Как общенаучный, так и практический интерес к этим ферментам стимулируется рядом крайне интересных особенностей и возможностей гидрогеназ.

Во-первых, водород является простейшей с физико-химической точки зрения молекулярной системой. Детальное исследование механизма активации водорода биологическими катализаторами может существенно продвинуть нас в понимании физико-химических основ ферментативного катализа окислительно-восстановительных реакций в целом [2] .

Во-вторых, гидрогеназы как катализаторы, активирующие молекулярный водород, весьма интересны с точки зрения инженерной энзимологии. Понимание механизма действия этих ферментов облегчит поиск катализаторов реакций гидрогенизации-дегидрогенизации органических соединений, находящих широкое применение в практике [2, з] .

В-третьих, особый интерес вызывает возможность использования ферментов в качестве катализаторов в системах биоконверсии энергии. Биоэлектрокатализ гидрогеназами может быть положен в основу создания топливных электродов в электрохимических преобразователях (биотопливных элементах)

Гидрогеназы являются в достаточной степени распространенными ферментами, обеспечивающими энергоснабжение ряда микроорганизмов за счет окисления водорода. К настоящему времени хорошо изучены метаболические пути микроорганизмов, проявляющих гидрогеназную активность, а также локализация и функции самих гидрогеназ. Имеются также многочисленные данные по биохимии этих ферментов (см. 9-IIj ). Однако в литературе не встречаются сколько-нибудь общие взгляды относительно каталитических свойств гидрогеназ, весьма неполно и противоречиво представлены кинетические характеристики отдельных ферментов.

Целью данной работы было изучение кинетики действия гидрогеназ: термостабильной - из Thiocapsa roseopersicina и "односторонней" из Rhodopseudomonas capsulata ,

- включение гидрогеназы в биоэлектрокатализ по механизму прямого обмена электронами мезду электродом и активным центром фермента.

Исследование возможности создания водородного ферментного электрода являлось весьма важным в плане последующего использования в системах биоконверсии энергии. С другой стороны, значительный интерес представляло сравнение кинетических закономерностей, проявляемых гидрогеназой в гомогенном и электрохимическом катализе.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Глава I. Некоторые физико-химические свойства железо-серных белков I. Гидрогеназы - железо-серные белки.

Каталитические свойства ферментов невозможно обсудцать в отрыве от структуры их активного центра.

В настоящее время установлено, что гидрогеназы представляют собой металлоцротеиды, их ферментативная активность определяется наличием негеминового железа и кислотолабильной серы, которые образуют кластеры, включенные в молекулу белка.

Первоначально предположения о наличие железа в активном центре гидрогеназ были сделаны на основании зависимости активности препаратов ферментов от концентрации железа в среде роста микроорганизма [12]. Прямое определение содержания радиоактивного железа во фракциях, обладающих гидрогеназной активностью, на различных стадиях очистки препарата подтвердило необходимость наличия железа в гидрогеназах [и]. Кроме того, всеми авторами, начиная с 1943 г. [14], отмечается ингибирующее действие СО на активность гидрогеназ. Наконец, прямое определение различными методами, в том числе применение атомно-аб-сорбционной спектроскопии и химического анализа с комплексо-нами, доказало, что в активный центр гидрогеназ входит неге-миновое железо [п].

В то же время к успеху привел большой цикл работ, посвященный ингибиторному анализу гидрогеназ специфическими реагентами на ^Н—группы. В 60-х годах было установлено, что п-хлормеркурийбензоат, йодацетамид, мерсалил подавляют гидроге-назную активность [15, 1б]. Однако, последнюю иногда можно восстановить в результате инкубации с донорами электронов 16

-iej. Накос и Мортенсон [l9] показали, что при ингибировании мерсалилом гидрогеназы ИЗ Clostridium pasterianum ионы ртути взаимодействуют с атомами серы, приводя к выбросу железа из активного центра. Независимо было установлено наличие в гидро-геназах так называемой "кислотолабильной" серы, которая выделяется в виде сероводорода при сильном подкислении препаратов [20-22].

В начале 70-х годов при исследовании гидрогеназы из Clostridium pasterianum было обнаружено наличие 12 атомов железа и 12 атомов кислотолабильной серы в активном центре фермента [яо]. Последувдие работы подтвердили, что аелезо и сера содержатся в гидрогеназах в эквимолярных количествах.

Изучение оптических спектров гидрогеназ позволило определить в активном центре хромофорную группу, отвечающую железо-серному кластеру. Такие кластеры были первоначально отбыты и изучены в низкомолекулярных железо-серных белках: ферредок-синах и hipip. Гидрогеназы проявляют сходство с последними не только в оптических спектрах, но и в спектрах ЭПР, а также по окислительно-восстановительным свойствам. Наконец, разработка методов количественной экструзии |23j дала возможность установить идентичность строения железо-серных кластеров в активных центрах ферредоксинов и гидрогеназ.

К настоящему времени структура и свойства активных центров низкомолекулярных железо-серных белков изучены достаточно полно. Некоторые представления, развитые и доказанные на примере ферредоксинов, оказывают существенную помощь в изучении свойств гидрогеназ.

выводы.

1. В работе предложен вывод обобщенного уравнения скорости одномармрутной неразветвленной каталитической реакции в стационарном режиме. Проанализированы условия проявления произведения концентраций субстратов и продуктов в уравнении скорости, а также необратимости и квазиравновесного характера элементарных стадий.

2. Изучена гомогенная кинетика окисления водорода, катализируемого гидрогеназой из Thiocapsa roseopersicina . Выявленная последовательность элементарных стадий согласуется представлениями о том, что активация молекулы Н2 в активном центре гидрогеназ приводит к образованию фермент-гидридного комплекса ЕНН.

3. Для фермента из Thiocapsa roseopersicina показано, что взаимодействие акцептора электронов с активным центром происходит бимолекулярно и является обратимым. Между присоединением двух молекул акцептора зарегистрирована медленная внутримолекулярная стадия.

В работе проанализирована кинетика окисления водорода, катализируемого "односторонней" гидрогеназой из Rh. capsulata . Приведено доказательство того, что "односторонность" катализатора заключается в инактивационном перевосстановлении фермента при положительных потенциалах относительно водородного электрода в том же растворе. Других различий в механизме действия по сравнению с гидрогеназой из Thiocapsa roseopersicina не было найдено.

5. Изучено поведение гидрогеназы из Th. roseopersicina в биоэлектрокатализе по механизму прямого обмена электронами между электродом и активным центром фермента. Впервые в такой системе реализован равновесный потенциал субстрата, в данном случае равновесный водородный потенциал.

6. Показано, что кинетика электроокисления водорода на электроде с иммобилизованной гидрогеназой идентична гомогенной кинетике этого фермента. Это подтверждает предположение о том, что в биоэлектрокатализе по механизму прямого переноса электрод заменяет один из субстратов ферментативной реакции. Впервые в биоэлектрокатализе получено адекватное описание поляризационной кривой в положительной и отрицательной области.

В заключение автор выражает благодарность научному руководителю, доктору химических наук, профессору С.Д.Варфоломееву за внимательное руководство, ценные советы, заботу и доброе отношение к автору.

Автор искренне признателен первому научному наставнику и другу ст.н.сотр., кандидату химических наук А.И.Ярополову за неоценимую помощь, оказанную при постановке и проведении данной работы.

Автор благодарит сотрудников Института почвоведения и фотосинтеза АН СССР: кандидатов биологических наук Н.А.Зорина и Л.Т.Серебрякову, доктора биологических наук И.Н.Гоготова -за предоставление препаратов гидрогеназ и интересные, содержательные обсуждения.

Автор выражает благодарность мл.н.сотр., кандидату биологических наук Е.Е.Пинчуковой за ценные замечания и большую помощь при оформлении работы.

Автор ташке искренне признателен всему коллективу сотрудников отдела биокинетики межфакультетской проблемной НИЛ молекулярной биологии и биоорганической химии им. А.Н.Белозерского за внимание и поддержку, оказанные при выполнении данном работы.

В заключение еще раз отметим, что сделанные в данной работе выводы относительно механизма действия являются в достаточной степени общими для различных типов гидрогеназ.

1. Stephenson М., Stickland L.H. Hydrogenase. A Bacterial enzyme activating molecular hydrogen. Biochem.J., 1931, v.25,p.205-214.

2. Варфоломеев С.Д. Конверсия энергии биокаталитическими системами, М. : МГУ, 1981 . 256 с.

3. Кондратьева Е.Н., Гоготов И.Н. Молекулярный водород в метаболизме микроорганизмов, М.: Наука, 1981. 342 с.

4. Сепек М. Биотопливные элементы. Chemike listy, 1968, v.62, N 8, p.927-974.

5. Березин И.В., Варфоломеев С.Д., Ярополов А.И., Богдановская В.А., Тарасевич М.Р. Биохимические топливные элементы. Гидро-геназа как катализатор окисления водорода в системе индикатор угольный электрод. - Докл.АН СССР,1975, т.225, с.105-108.

6. Berezin I.V., Varfolomeyev S.D. Prinsiples of Bioelectrocata-lysis. Enzyme Engineering, 1980, v.5, p.95-100.

7. Varfolomeyev S.D., Berezin I.V. Bioelectrocatalysis, the acceleration of electrode reactions with enzymes. In: Advances in Physical Chemistry, M. Mir, 1982, p.60-95.

8. Ярополов А.И., Карякин A.A., Варфоломеев С.Д. Биоэлектроката-лиз феномен ускорения ферментами электродных процессов. -Вестник МГУ,Сер.2, Химия, 1983, т.24, ! 6, с.523-535.

9. Schlegel H.G., Schneider К. Distribution and physiological role of hydrogenases in microorganisms. In: Hydrogenases: their catalytic activity, structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978, p.15-44.

10. Пинчукова E.E. Растворимая гидрогеназа водородной бактерии Al-caligenes eutrophus Z1. Дисс.на соискание уч.ст.канд.биол. наук, м.: МГУ, 1979. - 182 с.

11. Adams M.W.W., Mortenson L.E., Chen J.-S. Hydrogenase. Biochem. Biophys.Acta/ 1981, v.594, p.105-176.

12. Mortenson L.E., Chen J.-S. Hydrogenase. In: Microbial iron Metabolism, Acad.Press, 1974, p.231-282.

13. Nicholas D.J.O., Fisher D.J., Redmond W.J.,Wright H.A. Some aspects of hydrogenase activity and nitrogen fixation in Azo-tobacter sp. and in Clostridium pasterianum. J.Gen.Microbiol., 1960, v.22, N 1, p.191-205.

14. Hoberman H.D., Rittenberg D.J. Biological catalysis of the exchange reaction between water and hydrogen. J.Biol.Chem., 1943, v.147, N 1, p.211-227.

15. Sadana J.C., Rittenberg D. Some observations on the enzyme hydrogenase of D.desulfuricans. Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 1963, v.50, N 5, p.900-904.

16. Bone D.H. Inhibitor, isotopic and kinetic studies on hydrogen dehydrogenase. Biochim.et Biophys.Acta, 1963, v.67, N 4,p.589-598.

17. Pures L., Krasna A.I. The effect of ultraviolet light on the hydrogenase of Proteus vulgaris. Biochemistry, v.7, N 1, p.1-57.

18. Gitlitz P.H., Krasna A.I. Structural and catalytic properties of hydrogenase from Chromatium. Biochemistry, 1975, v.14,1. N 12, p.2561-2568.

19. Nacos G., Mortenson L.E. Structural properties of hydrogenase fron Clostridium pasterianum W 5. Biochemistry, 1971, v.10, N 13, p.2442-2449.

20. Chen J.-S., Mortenson L.E. Purification and properties of hydrogenase from Clostridium pasterianum W 5. Biochim.et Biophys.Acta, 1974, v.371, N 2, p.283-298.

21. Гоготов И.Н., Зорин H.A., Кондратьева E.H. Очистка и свойства гидрогеназы из фототрофной бактерии Thiocapsa roseopersicina.- Биохимия, 1976, т.41, № 5, с.836-842.

22. Серебрякова Л.Т., Зорин H.A., Гоготов И.Н. Очистка и свойства хроматофорсвязанной гидрогеназы из бактерии Thiocapsa roseopersicina. Биохимия, 1977, т.42, № 4, с.740-745.

23. Gillum W.O., Mortenson L.E., Chen J.-S., Holm R.T. Quantitative extrusion of the Fe^S^ cores of the active sites of ferredoxins and the hydrogenase of Clostridium pasterianum. J.Amer.Chem. Soc., 1977, v.99, N 2, p.584-595.

24. Mortenson L.E., Valentine R.C., Cornahan J.E. An electron transport factor from Clostridium pasterianum. Biochem.Bio-phys.Res.Comm., 1962, v.7, p.448-452.

25. Malkin R. The chemical properties of ferredoxins. In: iron -sulfur proteins, New York and London, Academic Press, 1973,v.2, p.1-26.

26. Orme-Johnson W.H., Sands R.H. Probing iron-sulfur proteins with EPR and ENDOR Spectroscopy. In: Iron-sulfur proteins, New York and London, Academic Press, 1973, v.2, p.195-238.

27. Carter C.W., Krant J.J., Freer S.T., Alden R.A., Seiker L.C., Adman E., Jensen L.H. A comparison of Fe^S^ clusters in highpotential iron proteins and in ferredoxins. Proc.Natl.Acad. Sei,USA, 1972, v.69, N 12, p.3526-3529.

28. Holm R.H. Iron-sulfur clusters in natural and synthetic systems.- Endeavour, 1975, v.34, N 1, p.38-43.

29. Palmer G. Current in sights into the active center of spinach ferredoxin and other iron-sulfur proteins. In: Iron-sulfur proteins. - In: Iron-sulfur proteins, New York and London, Academic Press, 1973, v.2, p.285-325.

30. Sweeney W.V., Rabinowitz J.C. Proteins containing 4Fe-4S clusters: An overview. Ann.Rev.Biochem., 1980, v.49, p.139-161.

31. Schneider K., Cammak R. Soluble hydrogenase from Alcaligenes eutrophus, an iron-sulfur flavoprotein. In: Hydrogenase: their catalytic activity, structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978, p.221-234.

32. Schneider K., Cammak R., Schlegel H.G., Hall D.O. The iron-sulfur centres of soluble hydrogenase from Alcaligenes eutrophus. Biochem.et Biophys.Acta, 1979, v.578, p.445-461.

33. Cammak R. Effects of solvent on the properties of ferrodixins. Biochem.Soc.Trans., 1975, v.3, p.482-488.

34. Hong J.-S., Rabinowitz J.C. Effects of chemical modification on the reconstitution activity and stability of Clostridial ferredoxin. J.Biol.Chem., 1970, v.245, p.4995-5000.

35. Sweeney W.V., Rabinowitz J.C., Yoch D.C. High and low reduction potential 4Fe-4S* clusters in Azotobacter vinelandii (4Fe--4S*>2 ferredoxin I. Influence of polypeptide on the reduction potentials. J.Biol.Chem., 1975, v.250, p.7842-7847.

36. Yoch D.C., Carithers R.P. Arnon D.I. Isolation and characterisation of bound iron-sulfur proteins from bacterial photosynthe-tic membranes. I. Ferredoxins III and IV from Rhodospirillium rubrum chromatophores. J.Biol.Chem., 1977, v.252, p.7453-7460.

37. Yates M.G., O'Donnel M.J., Lowe D.J., Bo the H Ferredoxins from nitrogen-fixing bacteria. Eur.J.Biochem., 1978, v.85, p.291-299.

38. Petering D., Fee J.A., Palmer G. The oxygen sensitivity of spinach ferredoxin and other iron-sulfur proteins. J.Biol. Chem., 1971, v.246, N 3, p.643-653.

39. Huynh B.H., Moura J.J.G., Moura I., Kent T.A., Le Gall J., Xavier A.V., Munk E. Evidence for a three-iron center in a ferredoxin from Desulfovibrio gigas. Moessbauer and EPR studies. -J.Biol.Chem., 1980, v.255, p.3242-3244.

40. Moura J.J.G., Moura I., Kent T.A., Lipsomb J.D., Huynh B.H., Le Gall J., Havier A.V., Munk E. interconversions of 3Fe-3S. and [4Fe-4S] clusters. J.Biol.Chem., 1982, v.25, N 11,p.6259-6267.

41. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику. М.: Высшая школа, 1975. - 416 с.

42. Van Dijk С., Veeger С. The effect of pH and redox potential on the hydrogen production activity of the hydrogenase from Megasphaera elsdenii. Eur.J.Biochem., 1981, v.114,p.209-219.

43. Fernandez V.M., Munilla R., Ballesteros A. Influence of red-ox potential on the activity of Clostridium pasterianum and Chro-matium hydrogenases. Arch.Biochem.Biophys., 1982, v.215,1. N 1, p.129-135.

44. Chen J.-S. Structure and functions of two hydrogenases from the dinitrogen-fixing bacterium Clostridium pasterianum W5. -In: Hydrogenases: their catalytic activity, structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978, p.57-81.

45. Grande H.J., van Berkel-Arts A., Bregh J., van Dijk K., Veeger C. Kinetic properties of hydrogenase isolated from Desulfovib-rio vulgaris (Hildenborough). Eur.J.Biochem., 1983, v.131,1. N 1, p.81-88.

46. Gogotov I.N., Zorin N.A., Serebriakova L.T., Kondratieva E.N. The properties of hydrogenase from Thiocapsa reseopersicina. Biochim.et Biophys.Acta, 1978, v.523, p.335-343.

47. Gest H. Properties of cell-free hydrogenase of Escherichia coli and Rhodospirillium rubrum. J.Baterial., v.63,N1,p.111-121.

48. Schneider K., Schlegel H.G. Purification and properties of soluble hydrogenase from A.eutrophus H16. Biochim.et Biophys. Acta, 1976, v.452, N 1, p.66-80.

49. Sadana J.C., Rittenberg D. Iron requbrement for the hydrogenase of D.desulfuricans. Arch.Biochem.Biophys., 1964, v.108, p.255-257.

50. Okura I., Nakamura K.-I., Nakamyra S. Studies on the iron-sulfur clusters in hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris. J. Molec.Catal., 1979, v.6, p.311-319.

51. Colbean A., Chabert J., Vignais D.M. Hydrogenase activity in Rhosopseudomonas capsulata. Stability and stabilisation of the enzyme. In: Hydrogenases: their catalytic activity, structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978,p.183-197.

52. Arp D.J., Burris R.H. Purification and properties of the particulate hydrogenase from the bacteroids of soybean root nodules. Biochim.et Biophys.Acta, 1979, v.570, p.221-230.

53. Van der Werf A.N., Yates M.G. Hydrogenase from nitrogen-fixing Azötobacter Chroococcum. In: Hydrogenases: their catalytic activity, structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978, p.307-326.

54. Зорин Н.Н., Серебрякова JI.T., Гоготов И.Н. Влияние окислительно-восстановительного потенциала на активность гидрогеназ пурпурных бактерий. Биохимия, 1984, т.49, № 8, с.1316-1319.

55. Adams M.W.W., Hall D.O. Isolation of the membrane-bound hydrogenase from Rhodospirillium rubrum. Biochem.Biophys.Res.Comm., 1977, v.77, N 2, p.730-737.

56. Adams M.W.W., Hall D.O. Physical and catalytic properties of the hydrogenase of Rhodospirillium rubrum. In: Hydrogenases: their catalytic activity, structure and functions, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978, p.159-182.

57. Adams M.W.W., Hall D.O. Properties of the solubilized membrane-bound hydrogenase from the photosynthetic bacterium Rhodospirillium rubrum. Arch.Biochem.Biophys., 1979, v.195,N2, p.288-299.

58. Van Heerkhuizen H., Albracht S.P.J., Slater E.S., van Rheenen P.S. Purification and some properties of the soluble hydrogenase from Chromatium vinosum. Biochim.et Biophys.Acta, 1981,v.657, N 1, p.26-39.

59. Stekas Т., Antanaitis B.C., Krasna A.I. Characterisation and stability of hydrogenase from Chromatium. Biochim.et Biophys. Acta, 1980, v.616, N 1, p.1-9.

60. Van Dijk C., Grande H.J., Mayhew S.G., Veeger C. Properties of the hydrogenase of Megasphaera elsdenii. Eur.J.Biochem., 1980, v.107, p.251-261.

61. Erbes D.L., Burris R.H., Orme-Johnson W.H. On the iron-sulfur cluster in hydrogenase from Clostridium pasterianum W5. Proc. Nat1.Acad.Sci.USA, 1975, v.72, N 12, p.4795-4799.

62. Van der Westen H.M., Mayhew S.G., Veeger C. Separation of hydrogenase from intact cells of Desulfovibrio vulgaris. -FEBS Lett., 1978, v.86, N 1, p.122-124.

63. Le Gall J., Dervartanian D.V., Spilker E., Lee J.-P., Peck H.D. Evidence for the involvement of non-heme iron in the active site of hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris. Bio-chim.et Biophys.Acta, 1971, v.234, p.525-530.

64. Van Dijk C., Mayhew S.G., Grande H.J., Veeger C. Purification and properties of hydrogenase from Megasphaera elsdenii. -Eur.J.Biochem., 1979, v.102, p.317-330.

65. Colbean A., Vignais P.M. The membrane-bound hydrogenase of Rhodopseudomonas capsulata. Stability and Catalytic properties. Biochim.et Biophys.Acta, 1981,v.662, p.271-284.

66. Серебрякова JI.T., Зорин H.A., Гоготов И.Н. Выделение и свойства гидрогеназы из Rhodopseudomonas capsulata. Биохимия, 1984, т.49, №9, с.1456-1462.

67. Березин И.В., Мартинек К. Основы физической химии ферментативного катализа. М.: Высшая школа, 1977. - 280 с.

68. Yates M.G., O'Donnel M.J., Lowe D.J., Bothe H. Ferredoxins from nitrogen fixing bacteria. - Eur.J.Biochem.,1978, v.35, p.291-299.

69. Onishi Т., Blum H., Sato S., Nakazawa K., Non-hami K., Oshi-ma T. A stable thermus thermophilus iron-sulfur protein containing only one binuclear and one tetranuclear cluster. -J.Biol.Chem., 1980, v.255, p.345-348.

70. Pedrosa F.O., Yates M.G. Effects of chelating agents and nickel ion on hydrogenase activity in Azospirillium brasilense A.lipoferum, Derxia gummosa. FEMS Microbiol.Lett., 1983, v.17, p.101-106.

71. Patritge C.D.P., Yates M.G. Effect of chelating agents on hydrogenase in Azotobacter chroococcum. Evidence that nickel is requared for hydrogenase activity. Biochem.J., 1982, v.204, p.339-344.

72. Albracht S.P.J., Albracht-Elmer K.J., Schmedding D.J.M., Slater E.G. On the active site of hydrogenase from Chromatium vinosum. Biochim.et Biophys.Acta, 1982, v.681, N 2, p.330-334.

73. Unden G., Bocher R., Knecht J., Kroger A. Hydrogenase from Vibrio succenogenes, a nickel protein. FEBS Lett., 1982, v.145, N 2, p.230-234.

74. Albracht S.P.J., Kalkman M.L., Slater E.C. Magnetic interaction of Nickel (III) and the iron-sulfur cluster in hydrogenase from Chromatium vinosum. Biochim.et Biophys.Acta, 1983,v.724, p.309-316.

75. Albracht S.P.J., Graf E.-G., Thauer R.K. The EPR properties of Ni in hydrogenase from Methanobaterium thermoantotrophi-cum. FEBS Lett., 1982, v.140, N 2, p.311-313.

76. Teixeira M., Moura I., Havier A.V., Dervartanian D.V., Le Gall J., Peck H.D., Huynh J.B.H., Moura J.J.G. Desulfobrio gigas hydrogenase: redox properties of Ni and iron-sulfur protein. -Eur.J.Biochem., 1983, v.130, N 3, p.481-484.

77. Cammak R., Paril D., Aguirre R., Hatchikian E.C. Redox properties of the ESR-detectable nickel in hydrogenase from Desulfovibrio gigas. FEBS Lett., 1982, v.142, N 2, p.289-292.

78. Schneider K., Schlegel H.G. Identification and quantitative determination of the flavin component of soluble hydrogenase from A.eutrophus H 16. Biochem.Biophys.Res.Commun., 1978, V.84, N 3, p.564-571.

79. Popov V.O., Berezin I.V., Zaks A.M., Gazaryan I.G., Utkin

80. В., Egorov A.M. Hydrogenase from hydrogen-oxidazing bacterium Alkaligenes eutrophus Z1. Biochim.et Biophys.Acta, 1983, v.744 , p.298-303.

81. Egerer P., Simon H. Isotopic and kinetic studies and influence of dicoumarol on the soluble hydrogenase from Alcaligenes eutrophus H 16. Biochim.et Biophys.Acta, 1982, v.703, p.158-170.

82. Пинчукова E.E., Варфоломеев С.Д. Обратимое окисление-восстановление NAD водородом, катализируемое растворимой гидрогена-зой Alcaligenes eutrophus Z1. Биохимия, 1980, т.45, № 8,с.1405-141 1 .

83. Schink B., Probst I. Competitive inhibition of the membrane-bound hydrogenase of Alcaligenes eutrophus by molecular oxygen. Biochem.Biophys.Res.Commun., 1980, v.95, N 4, p.1563-1569.

84. Sim E., Colban A., Vignais P.M. Characteristics of the membrane-bound and detergent-solubilized hydrogenase from Paraco-ccus denitrificans. In: Hydrogenases: their catalytic activity, structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG,1978, p.269-279.

85. Sim E., Vignais P.M. Comparison of the membrane-bound and de-tergent-solubilized hydrogenase from Paracoccus denitrificans. Isolation of the hydrogenase. Biochim.et Biophys.Acta, 1979, v.570, N 1, p.43-55.

86. Kakuno T., Hiura H., Yamashita J., Barthch R.G., Horio T. Complete stabilization of water-soluble hydrogenase from Rho-dospirillium rubrum under air atmosphere with a high concentration of chloride ions. J.Biochem., 1978,v.84,p.1649-1651.

87. Llama M.J., Serra J.L., Rao K.K., Hall D.O. Isolation and characterization of the hydrogenase activity from the nonhete-rocysteous cyanobacterium Spirilina maxima. FEBS Lett.,1979, v.98, N 2, p.342-346.

88. Kimura K., Suzuki A., Inokuschi H., Yagi T. Hydrogenase activity in the dry state. Isotope exchange and reversible oxidation-reduction of cytochrome C^. Biochim.et Biophys.Acta, 1979, v.567, p.96-105.

89. Haschke R.H., Campbell L.L. Purification and properties of a hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris. J.Bacteriol.,1971, v.105, N 1, p.603-611.

90. Yagi T., Limura K., Daidoji H., Sakai F.f Tamura S., Inokuchi H., Properties of purifide hydrogenase from the particulate fraction of D.vulgaris. J.Biochem. (Tokyo), 1976, v.79,1. N 3, p.661-671.

91. Halenbeck P.C., Benemann J.R. Characterisation and partial purification of the reversible hydrogenase of Anabaena cyli-ndrica. FEBS Lett., 1978, v.94, N 2, p.261-264.

92. Henry L.E.A., Adams M.W.W., Rao K.K., Hall D.O. The effect of oxygen species on the enzymatic activity of hydrogenase. -FEBS Lett., 1980, v.122, N 2, p.211-214.

93. Klibanov A.M., Kaplan N.O., Kamen M.D. Chelating agents protect hydrogenase against oxygen inactivation. Biochim.et Biophys.Acta, 1979, v.547, p.411-416.

94. Thauer R.K., Kaufer B., Zahringer M., Jungermann K. The reaction of the iron-sulfur protein hydrogenase with carbon monoxide. Eur.J.Biochem.,1974,v.42, p.447-452.

95. Stekas T., Krasna A.I. Nature of the iron-sulfur core andstability of Chromatium hydrogenase. In: Hydrogenases: Their catalytic activity,structure and function, Gottingen, Erich Goltze KG, 1978, p.141-150.

96. Arp D.J., Burris R.H. Kinetic mechanism of the hydrogen-oxidizing hydrogenase from soybean root nodules bacteroids. Biochemistry, 1981, v.20, p.2234-2240.

97. Erbes D.L., Burris R.H. The kinetics of methilviologen oxidation and reduction by the hydrogenase from Clostridium paste-rianum. Biochim.et Biophys.Acta, 1978, v.525, N 1, p.45-54.

98. Fuchs G., Moll J., Scherer P., Thauer R. Activity, acceptor specificity and function of hydrogenase in Methanobacterium thermoautotrophicum. In: Hydrogenase: their catalytic, activity, structure and function,Gottingen,Erich Goltze KG, 1978, p.83-92.

99. Nacos G., Mortenson L.E. Purification and properties of hydrogenase, an iron-sulfur protein from Clostridium pasterianum W5. Biochim.et Biophys.Acta, 1971, v.227, p.576-583.

100. Тоай Ч.Д., Варфоломеев С.Д., Гоготов И.Н., Березин И.В. Кинетические закономерности инактивации бактериальных гидрогеназ. Мол.биол., 1976, т.10, № 2, с.452-459.

101. Chen J.-S., Blanchard D.K. Isolation and properties of a unidirectional I^-oxidizing hydrogenase from the strictly anaerobic ^-fixing bacterium Clostridium pasterianum W5. -Biochem.Biophys.Res.Commun.,1978, v.84,N4, p.1144-1150.

102. Van Dijk C., van Berkel-Arts A., Veeger C. The effects of the re-oxidation on the reduced hydrogenase of Desulfovibrio vulgaris strain Hildenborough and its oxygen stability. -FEBS, 1983, v.156, N 2, p.340-344.

103. Lappi D.A., Stolzenbach F.E., Kaplan N.O., Kamen M.D. Immobilization of hydrogenase on glass beads. Biochem.Biophys. Res.Commun., 1976, v.99, N 4, p.878-884.

104. Klibanov A.M., Kaplan N.O., Kamen M.D. A rational for stabilization of oxygen enzymes: applications to Clostridial hydrogenase. Proc.Natl.Acad.Sci.USA,1978,v.75,N8,p.3540-3643.

105. Erbes D.L., King D., Gibbs M. Inactivation of hydrogenase in cell-free extracts and whole Cells of Chlamidomonas reinhard: by oxygen. Plant Physiol., 1979, v.63, p.1138-1142.

106. Shneider K., Shlegel H.G. Production of superoxide radicals by soluble hydrogenase from Alcaligenes eutrophus H 16. -Biochem.J., 1981, v.193, p.99-107.

107. Кулакова C.M., Якунин А.Ф., Гоготов И.Н. Устойчивость гидрогеназы и нитрогеназы пурпуных бактерий к действию кислорода и продуктов его восстановления. Прикл.биохим.и микробиол., 1982, т.18, № 3, с.324-330.

108. Okura I., Nakamura K.-I., Nakamura S. Reconstruction of hydrogenase from its apoprotein. J.Molec.Catal., 1979, v.6, p.299-301 .

109. Варфоломеев С.Д., Бачурин С.О., Тоай Ч.Д. Автокаталитические ферментативные реакции. Мол.биол., 1977, т.11, № 4, с.423-431.

110. Schink В., Schlegel H.G. The membrane-bound hydrogenase of Alcaligenes eutrophus. Biochim.et Biophys.Acta, 1979, v.567, p.315-324.

111. Fisher H.F., Krasna A.I., Rittenberg D. The interaction of hydrogenase with oxygen. J.Biol.Chem.,1954, v.209, N 3,. p.569-580.

112. Egerer P., Gunter H., Simon H. On the hydrogen-deterium exchange reaction catalyzed by the soluble hydrogenase from Alcaligenes eutrophus H 16 in the free and immobilized state. Biochim.et Biophys.Acta, 1982, v.703, p.149-157.

113. Кретович В.JI. Введение в энзимологию. М.: Наука, 1967. -350 с.

114. Варфоломеев С.Д., Гоготов И.Н., Тоай Ч.Д., Бачурин С.О. Исследование стационарной кинетики катализа гидрогеназой из Th. roseopersicina. Мол.биол., 1978, т.12, № 1, с.63-82.

115. Fernandes V.M., Gutierrez С., Ballesteros A. Determination of hydrogenase activity using an anaerobic spectrofotometric device. Analyt.Biochem., 1982, v.120, p.85-90.

116. Tamiya N., Miller S.L. Kinetic studies on hydrogenase. J. Biol.Chem., 1963, v.238, N 6, p.2194-2198.

117. Fernandez V.M. An electrochemical cell for reduction of bio-chemicals: its application to the study of the effect of pH and redox potential on the activity of hydrogenase. Analyt. Biochem., 1983, v.130, p.54-59.

118. Yagi Т. Solubilization, purification and properties of particulate hydrogenase from Desulfovibrio desulfuricans. J. Biochem.(Tokyo), 1970, v.68, p.649-657.

119. Arp D.J., Burris R.H. Isotope exchange and discrimination by the ^-oxidizing hydrogenase from soybean root nodules. -Biochim.et biophys.Acta, 1982, v.700, N 1, p.7-15.

120. Krasna A.I., Rittenberg D.J. The mechanism of action of enzyme hydrogenase. J.Amer.Chem.Soc.,1954,v.76,N11,p.3015-3020.

121. Krasna A.I. The activation of molecular hydrogen by platinum. J.Amer.Chem.Soc., 1961, v.83, N 2, p.289-291.

122. Зорин H.A., Гоготов И.Н. Гидрогеназная активность Thiocapsa roseopersicina по реакции обмена D2-H2O. Биохимия, 1975, т.40, № 1, с.192-195.

123. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. М.: Наука, 1978, т.1, книга 1. -495 с.

124. Басоло Ф., Пирсон Р. Механизмы неорганических реакций. М.: Мир, 1971. - 592 с.

125. Kleiner D., Burris R.H. The hydrogenase of Clostridium pasterianum. Kinetic studies and the role of molybdenum. Biochim. et Biophys.Acta, 1970, v.212, p.417-427.

126. Okura I., Nakamura K.-I., Nakamura S. Kinetics of methilvio-logen reduction by hydrogen catalyzed by hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris. J.Inorg.Biochem.,1981,v.14,p.155-161.

127. Okura I., Nakamura S., Nakamura K.-I. Effect of electron acceptors on hydrogenase activity. J.Molec.Catal., 1979, v.5, p.315-318.

128. Гордон А., Форд А. Спутник химика. M.: Мир, 1976. -451 с.

129. Thorneley R.N.F. A convinient electrochemical preparation of reduced methalviologen and kinetic study of the reaction with oxygen using an anaerobic stopped-flow apparatus. Biochim. et Biophys.Acta, 1974, v.333, N 3, p.487-496.

130. Сборник научных программ на фортране. М.: Мир, 1974. - 316с.

131. Horiuti J. Stoichiometrische zahlen und die kinetik der chemischen reaktionen. j.Res.Inst.Catal., Hokkaido University, 1957, v.5, N 1, p.1-26.

132. Horiuti J., Nakamura T. Stoiciometric number and the theory of steady reaction. Z.Phys.Chem., Neue Folge, 1957, v.11, p.358-365.

133. Тёмкин М.И. Кинетика стационарных реакций. Докл.АН СССР, 1963, т.152, № 1, с.156-159.

134. Тёмкин М.И. Кинетика сложных реакций. В кн.: Всесоюзная конференция по химическим реакторам, т.4, Новосибирск: Наука, 1966, с.628-646.

135. Тёмкин М.И. Кинетика стационарных сложных реакций. В кн.: Механизм и кинетика сложных каталитических реакций, М.: Наука, 1970, с.57-72.

136. Тёмкин М.И. Кинетика гетерогенных каталитических реакций. -Журн.ВХО им.Д.И.Менделеева, 1975, т.20, № 1, с.7-14.

137. King Е., Altman С. A schematic method of deriving the rate lows for enzyme-catalyzed reactions. J.Phys.Chem., 1956, v.60, N 10, p.1375-1381.

138. Уэбб JI. Ингибиторы ферментов и метаболизма. М.: Мир, 1966, . 862 с.

139. Волькенштейн М.В., Гольдштейн Б.Н. Новый метод решения стационарной кинетики ферментативных реакций. Биохимия, 1966, № 31, с.541.

140. Клибанов М.В., Слинько М.Г., Спивак С.И., Тимошенко В.И., Применение теории графов к построению механизма и кинетических уравнений сложной химической реакции. В кн.: Управляемые системы, Вып.7, Новосибирск: Наука, 1970, с.64-69.

141. Яблонский Г.С., Быков В.И., Горбань А.Н. Кинетические модели каталитических реакций. Новосибирск: Наука, 1983. - 252с.

142. Яблонский Г.С., Быков В.И. Упрощенная форма записи кинетического уравнения n-стадийной одномаршрутной каталитической реакции. Докл.АН СССР, 1977, т.233, № 4, с.642-645.

143. Вржещ П.В. Кинетика и механизм действия PGH-синтетазы. Ав-тореф.дисс.на соискание уч.ст.канд.хим.наук, М.: МГУ, 1983, 19 с.

144. Березин И.В., Клёсов А.А. Практический курс химической и ферментативной кинетики. М.: МГУ, 1976. - 320 с.

145. Berezin I.V., Varfolomeyev S.D. Bioelectrocatalysis as a new phenomenon. In: Frontiers of biological chemistry and molecular biology. - Oxford, N.X.: Pergamon press, 1978, p.467-473.

146. Berezin I.V. Technology of bioenergetics: problems and prospects. In: IFIAS Report N 13. IFIAS workshop physico-chemical aspects of electron transfer in enzyme systems, Stockholm, IFIAS, 1977, p.1-5.

147. Березин И.В., Клёсов А.А. Применение иммобилизованных ферментов в аналитической химии. Ж.Анал.Химии, 1976,т.31, № 4,с.286-300.

148. Guilbault G.G. Enzyme eletrodes in analytical chemistry. -Сотр.Anal.Chem., 1977, v.8, p.1-70.

149. Barker A.S., Somers P.J. Enzyme electrodes and enzyme based sensors. Top.Enzyme Ferment.Biotechnol., 1978, v.2,p.120-151.

150. Wingard L. Enzyme engineering a global approach. - New Scientist, 1974, v.64, p.565-566.

151. Benemann J.R., Berenson J.A., Kaplan N.O., Kamen M.D. Hydrogen evolution by chloroplast-ferredoxin-hydrogenase system. -Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 1973, v.70, p.2317-2320.

152. Березин И.В., Варфоломеев С.Д., Зайцев С.В. Биофотолиз воды. Докл.АН СССР, 1976, т.229, № 1, с.94-97.

153. Kimura К., Inokuchi Н., Yagi Т. A new method of assaing the enzyme activity using the enzyme fuel cell. Chem.Lett., 1972, v.8, p.693-697.

154. Yagi I., Goto M., Nakano K., Kimura K., Inokuchi H. A new assay method for hydrogenase based on an enzymic electrode reaction. The enzymic cell method. J.Biochem., 1975, v.78, p.443-454.

155. Yagi T. Separation of hydrogenase catalyzed hydrogen-evolution system by means of enzymic electric cell technique. -Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 1976, v.73, N 9, p.2947-2949.

156. Mizuguchi F., Suzuki S., Takahashi F. Biochemical reaction cell. Bull.Tokyo Inst.Tech., 1967, v.77, p.27-33.

157. Varfolomeyev S.D., Yaropolov A.I., Berezin I.V*, Tarasevich M.R., Bogdanovskaya V.A. Bioelectrocatalysis. Hydrogenase as catalyst of electrochemical hydrogen ionization. Bioelect-rochem.Bioenerg., 1977, v.4, p.314-326.

158. Богдановская В.А., Варфоломеев С.Д., Тарасевич М.Р., Яропо-лов А.И. Биоэлектрокатализ. Активация водородной реакции иммобилизованной гидрогеназой. Электрохимия, 1980, т.26, № 6, с.763-767.

159. Drake R.F. Implantable fuel cell for an artificial heart. -U.S.Government Publication, PB 177635 (цит.no155.).

160. Березин И.В., Богдановская В.А., Варфоломеев С.Д., Тарасевич М.Р., Ярополов А.И. Биоэлектрокатализ. Равновесный кислородный потенциал в присутствии лакказы. Докл. АН СССР, 1978, т.240, № 3, с.615-617.