Биосинтез органических соединений

При рассмотрении путей биосинтеза важно идентифицировать хотя бы некоторые из промежуточных продуктов (интермедиатов). Один из них — 3-фосфоглицерат. Поскольку 3-фосфоглицерат является первичным продуктом фотосинтеза, он вполне законно может рассматриваться как исходное вещество, из которого образуются все остальные углеродсодержащие соединения. В большинстве организмов фосфоглицерат может легко превращаться в глюкозу и фосфоенолпируват, которые в свою очередь могут вновь давать фосфоглицерат. Любое из этих трех соединений может служить предшественником при синтезе других органических соединений. Первая стадия биосинтеза включает реакции, в результате которых образуется 3-фосфоглицерат (или фосфоенолпируват) либо из СО2, формиата, ацетата и липидов, либо из полисахаридов [c.457]

Биосинтез целлюлозы привлекает внимание не только с точки зрения установления механизмов синтеза самого распространенного в природе органического соединения, но и с целью разработки промышленного метода синтеза свободной от примесей целлюлозы. Особенностью биосинтеза целлюлозы в клетке является то, что этот структурный полисахарид образуется в клеточной стенке в виде микрофибрилл. [c.335]

Для жизнедеятельности организма человека н животных необходимы белки, жиры и углеводы, являющиеся пластическими и энергетическими материалами, а также минеральные соли н витамины. Среди жиров и продуктов гидролиза белков имеются незаменимые органические вещества, поступление которых должно обеспечиваться с пищей, так как они не синтезируются организмом. По-видимому, по мере эволюционного развития животного мира отдельные виды постепенно теряли способность к биосинтезу некоторых простых органических соединений, участвующих в метаболических процессах, так как более эффективным для организма путем они могли получить их из окружающей органической природы — растений и микроорганизмов или с животной пищей. К таким органическим соединениям относятся незаменимые -аминокислоты, незаменимые ненасыщенные жирные кислоты, а также витамины (термин витамины предложен Функом [2]). На необходимость для питания таких факторов ( витаминов ), не синтезируемых животными, указывал Лунин [3]. Для человека незаменимыми оказались восемь -аминокислот (из 20) валин, лейцин, изолейцин, лизин, треонин, метионин, фенилаланин триптофан [4]. Для животных незаменимых аминокислот значительно больше, например для крысы —11. [c.5]

Важное место в биосинтезе азотсодержащих органических соединений занимают процессы, приводящие к включению в их состав азота. Первичным источником азота органических соединений служит атмосферный азот, составляющий по объему 78% атмосферы. Метаболизм азота в биосфере начинается с восстановления его до аммиака, т. е. с биологической фиксации азота, к рассмотрению которой мы и переходим. [c.395]

Химиков интересует ход реакций образования в организмах природных продуктов из простейших органических соединений. Поэтому такие процессы интенсивно исследовались и в ряде случаев хорошо известны (например, способ образования, или биосинтеза, изопреноидов или некоторых антибиотиков). [c.179]

Работы 110 выяснению путей биосинтеза холестерина Работы по стереохимии органически соединений [c.776]

Для биосинтеза меченых органических соединений применяют различные типы организмов. [c.683]

Зеленые растения осуществляют такой важнейший процесс биосинтеза, как фотосинтез, т.е. они обладают уникальной возможностью аккумулировать энергию солнечного света, переводя ее в энергию химических связей в результате образования углеводов из СО2 и НзО. Биосинтез на основе неорганических соединений, поступающих из окружающей среды, сравнительно простых органических соединений называется ассимиляцией. Клетки, в которых происходят эти процессы, образуют ассимиляционные ткани. Основная масса углеводов затем используется в биосинтезе компонентов древесины, а от 20 до 40% расходуется в процессе дыхания растения, окисляясь до СО2 и Н2О с выделением энергии. Считается, что ежегодно на Земле образуется и разрушается порядка 10 т материала растительных клеток (по некоторым данным от 150 до 200 млрд т), что эквивалентно энергии, на порядок превышающей годовое потребление энергии человечеством. Трудно переоценить значение этого глобального процесса биосинтеза, особенно с учетом того, что побочным продуктом фотосинтеза является кислород. [c.325]

Энергию, необходимую для жизнедеятельности, клетки древесины и других растительных тканей получают при катаболизме органических соединений в результате их окисления в процессе клеточного дыхания. Главными субстратами окисления в растениях являются углеводы, в ходе окисления которых к тому же образуются промежуточные соединения, используемые для биосинтеза остальных классов соединений. [c.338]

Главная цель редколлегии состояла в том, чтобы эта книга была действительно полезной и стимулировала дальнейший прогресс органической химии. Поэтому основное внимание было уделено рассмотрению свойств и реакций всех значительных классов органических соединений, получаемых как путем синтеза, так и биосинтеза (природные соединения). Исследование природных соединений, бесспорно, послужило тем прочным фундаментом, на котором стоит современная синтетическая органическая химия. [c.14]

Сера весьма распространена в природе как в свободном, так и в связанном состоянии в животных и растительных организмах присутствует в виде неорганических и органических соединений и играет большую роль в биосинтезе. Много серы содержат аминокислоты (цистеин, цистин, метионин), состав- [c.85]

Целлюлоза является одним из наиболее распространенных в природе растительных полимеров Ежегодный прирост растительных органических соединений (растительной биомассы) в процессе биосинтеза составляет около 2 10 т, примерно 1/3 этого приходится на целлюлозу Континенты занимают около 29% поверхности Земли, причем их общая фотосинтетическая продуктивность равна 64,4% Вклад в фотосинтетический процесс на Земле лесов составляет около 40%, и 5,9% дают окультуренные земли, занимающие 2,7 % поверхности (табл 2 1) [8-10] [c.35]

Каждое кольцо отвечает определенному этапу трансформации ОВ, происходящему по принципу порядок-беспорядок-по-рядок . Этот принцип выражается чередованием процессов деструкции и синтеза, протекающих под действием запасенной органическими соединениями при их биосинтезе биологической энергии и внещней тепловой энергии, соотношение которых определяет типы химических преобразований ОВ. [c.198]

Б предшествующих параграфах этой главы фигурировало значительное число сложных органических соединений — коферментов и кофакторов ферментов. Биосинтез каждого из них из простых исходных веществ проходит через значительное число стадий и требует наличия соответствующей системы специальных ферментов. [c.153]

Во втором разделе, содержащем 15 статей, рассматриваются методы получения ряда меченых органических соединений как путем классического синтеза через ключевые соединения, так и с помощью изотопного обмена, нейтронного облучения готовых неактивных соединений, биосинтеза и пр. Несколько статей посвящены вопросам анализа меченых органических соединений. [c.5]

Наряду с развитием чисто химических методов синтеза меченых органических соединений большое значение имеют методы биосинтеза. Необходимо отметить, что только биосинтез дает возможность получать биологически активные, наиболее близкие к природным препараты. Из большого числа препаратов, получаемых биосинтезом, в первую очередь следует назвать группу углеводов и из них в особенности глюкозу 1,6-С . [c.200]

В качестве промежуточных веществ основного метаболизма образуются простые органические молекулы, такие как моносахариды, производные органических кислот и т.п. Некоторая часть их не окисляется до СО2 и Н2О, а служит исходным субстратом для вторичного метаболизма. В холе этого процесса такие простые молекулы, как, например, уксусная кислота, используются для конструирования — биосинтеза —- разнообразных веществ, необходимых для жизнедеятельности конкретного вида организмов. Биосинтез каждого природного соединения состоит из ряда стадий, каждая из которых катализируется специфическим белковым катализатором — ферментом. В результате из небольшого числа простых предшественников образуется огромное разнообразие органических соединений, называемых вторичными метаболитами. Изучением их структур и путей образования и занимается химия природных соединений. Поэтому ее можно назвать наукой о вторичном метаболизме, [c.10]

В томах 1—3 МЫ занимались, образно говоря, сооружением каркаса здания органической химии. Химические реакции были классифицированы по их механизму, а органические соединения— по их химическим свойствам и (или) строению. Том 4 был посвящен применению представлений, развитых ранее, к природным соединениям. Последние классифицировали по методам их биосинтеза, однако основное внимание по-прежнему уделялось механизмам реакций, в которые вступают эти соединения. Данный том посвящен синтетическим органическим веществам, т. е. веществам, получаемым в лаборатории или на заводе. В т. 4 упоминалось о синтезах сложных природных соединений, преследующих не более чем дилетантскую цель соревнования с природой, хотя, как было подчеркнуто, обычно при проведении таких синтезов имеют в виду гораздо более важные цели. Общим свойством химических веществ и методов синтеза, описанных в данном томе, является их практическая польза, будь то духи, которые делают человека более привлекательным, взрывчатые, вещества для разработки залежей полезных ископаемых или волокно, из которого можно соткать ткань для одежды. Важность того или иного химического вещества оценивается в этой книге не с точки зрения химии, а с точки зрения практической пользы. [c.11]

Водородные бактерии могут окислять и органические соединения. Метаболизм у них носит довольно упрощенный характер. Электроны проходят по цепи переносчиков, генерируя три молекулы АТР. Ключевым ферментом служит связанная с мембраной гидрогеназа, поставляющая электроны для цепи переносчиков. Отдельная растворимая гидрогеназа (иногда называемая водород-дегидрогеназой) передает электроны NADP+ с образованием NADPH, который далее используется в восстановительном пентозофосфатном цикле и в других процессах биосинтеза [110]. [c.426]

Хотя получение меченых соединений может быть, как правило, осуществлено методами химического синтеза, однако известно большое число биологически активных веществ, которые не удается получить при помощи обычных методов органической химии. В этих случаях могут быть широко использованы живые организмы, развивающиеся на меченых субстратах. Соответствующие методы биосинтеза не нашли отражения в настоящей книге. Соображения, связанные с биосинтезом меченых соединений, были высказаны разными авторами [151, 152] опубликована библиографическая сводка, содержащая 345 ссылок на соответствующие работы [153], [c.33]

Клетка состоит из протоплазмы, в которой находится ядро, и плазматической мембраны. Непременным условием нормальной работы клетки является проницаемость стенки клетки (которая образована плазматической мембраной) для химических соединений, участвующих в биосинтезе. Материалом плазматической мембраны служат липиды и белки. О белках мы еще будем говорить в гл. 27. Что касается липидов, то отметим прежде всего разнообразие классов соединений, которые относят к этой группе природных веществ жиры, масла, стероиды, терпены. Общим для них являются гидрофобность и растворимость в неполярных растворителях. Поэтому через мембрану клетки легко проникают органические соединения, преимущественно имеющие гидрофобный характер. Сложнее обстоит дело с неорганическими катионами. [c.114]

Главным природным источником энергии, практически в обозримое время, на нашей планете является Солнце. На Земле существуют организмы, способные поглощать кванты солнечной энергии и с ее помощью осуществлять процесс синтеза глюкозы из простейших неорганических веществ, которая служит основой для биосинтеза разнообразных органических соединений. Этот сложный процесс называется фотосинтезом. Именно этому процессу Земля обязана своим зеленым покровом. Все растения Земли осуществляют фотосинтез и создают условия для жизни всего животного мира и человека. Возникающий при фотосинтезе свободный кислород является единственным источником кислорода на нашей планете. Помимо зеленых растений способностью улавливать кванты солнечного света обладают некоторые виды водорослей и бактерий. [c.181]

КАТАБОЛИЗМ м. Разложение сложных органических соединений в клетках до простых, легко усвояемых выделяющаяся при этом энергия используется для биосинтеза новых соединений и других внутриклеточных процессов. [c.172]

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) -важнейший спектроскопический метод выяснения молекулярной структуры и стереохимии органических соединений. Спектроскопия ЯМР широко применяется в органической, неорганической, металлоорганической, биологической и медицинской химии, где с ее помощью получают детальную ин юр-мацию не только о низкомолЬкулярных соедининиях, но и о синтетических и природных полимерах и макромолекулах. Кроме того, спектроскопия ЯМР находит широкое применение для исследования цутей биосинтеза, химической динамики, а также для непосредственного изучения все большего числа внутриклеточных процессов, целых органов и даже живых организмов. Эта глава, однако, посвящена главным образом определению структуры органических соединений с помощью спектроскопии ЯМР Н и С. [c.79]

Следующая особенность реакций биосинтеза органических соединений, протекающих в живой клетке (in vivo), заключается в высокой (практически абсолютной) степени их стереоселективности — энантиоселективности в первую очередь. Если в ходе каких-либо превращений в молекуле возникает новый, очередной или первый, асимметрический центр, то в случае реакций in vivo образуется один энан-тиомер, в отличии от тех же превращений, протекающих вне живой клетки (in vitro) и без привлечения хираль-ных катализаторов, всегда приводящих к рацемату (схема 1.1.3). [c.5]

Некоторые наземные бактерии и грибы также участвуют в биосинтезе органических соединений мышьяка они способны превращать минеральные оксиды и соли в метильные производные 7.80, 7.81 и другие мышьяковоорганические вещества. [c.624]

Современная органическая химия может с гордостью заявить о своей способности синтезировать неизвестные Природе соединения огромной сложности и об обладании набором разнообразнейших методов, позволяющих выполнять почти любые химические трансформации. Такое заявление надежно подкрепляется множеством вьщающихся достижений органического синтеза последних десятилетий. Тем не менее, впечатление от таких мажорных аккордов немедленно тускнеет при сопоставлении с работой химических механизмов даже простейшей живой клетки. Тысячи соединений (и просп,1Х, и исключительно сложных) синтезируются ферментами в любой момент жизни клетки при обычных (физиологических) условиях в воде, в узком интервале значений pH, без применения высоких температур и давлений и без помоши наших суперактивных реагентов типа сверхкислот, сверхсилькых оснований, щелочных металлов, галогенов, литийорганических соединений и т. п.. В любой клетке непрерывно осуществляются многостадийные синтезы огромного разнообразия органических соединений, необходимых для поддержания ее жизни. Все эти синтезы выполняются за считанные минуты с количественными выходами и строго регао- и стереоспецифично Это означает, что все наиболее трудные проблемы стратегии и тактики органического синтеза уже давно решены на химических комбинатах , оперирующих в любой живой системе. Такое высочайшее совершенство биосинтеза невольно вызывает у химиков смеш анные чувства и восхищения, и подавленности от сравнения своих скромных возможностей с достижениями Природы, [c.476]

История изучения фотосинтеза начинается с 1881 г., когда Ю.Л. Мейер доказал, что фотосинтез протекает в структурах листьев растений - хлоро-пластах. В 20-х годах XX в. К.А. Тимирязев исследовал роль специальных структур - пигментов, называемых хлорофиллами, в поглощении солнечного света (особенно красного и синего) и использовании световой энергии в фотосинтезе. В 1937 г. Р. Хилл открыл фотолиз воды, или фотохимическое окисление воды и образование кислорода, а в 50-х годах М. Калвин с сотрудниками изучили так называемую темновую стадию, во время которой образуются органические вещества. Фотосинтез протекает в хлоропла-стах, которые содержат все необходимое для синтеза органических соединений фоточувствительные пигменты, переносчики электронов, ферменты, коферменты, различные органические соединения, используемые в ходе биосинтеза на темновой стадии. Световая стадия фотосинтеза показана на рис. 39 и может быть описана суммарным уравнением [c.92]

Идея, согласно которой уксусная кислота может служить общим исходным веществом при биосинтезе органических соединений, была впервые высказана Колли (1893 г.) на основе чисто структурных соображений при этом имелся в виду класс соединений, которые в настоящее время носят название ацетогенинов. [c.573]

Биохимическое направление рассматривает функциональное значение разнообразных органических веществ, образующихся в растениях в процессе фотосинтеза, дыхания, выявляет закономерности минерального (почвенного) пнтаи[1я растений, исследует пути биосинтеза органических соединений из простейших минеральных веществ (СО2, вода, аммиак, иит-раты, серная и фосфорная кислоты, магний, кальций, калий, микроэлементы), раскрывает роль минеральных веществ как регуляторов состояния коллоидов и катализаторов и как центров электрических явлений в клетке, участие их в синтезе органических соединений. [c.6]

Легко понять, что все варианты таких синтезов не только вероятны, но и реальны. Можно не обращаться к лабораторным экспериментам для их подтверждения, потому что уже в классическом органическом синтезе найдутся примеры образования в побочных продуктах сколь угодно сложных соединений с мизерными выходами. А этого вполне достаточно для предположений об истинных путях биосинтеза природных соединений in vivo. Однако нетрудно понять, что все попытки построения такого рода моделей химической эволюции не выходят за пределы гипотез, оставляющих в стороне вопросы о закономерностях химической эволюции, о ее движущих [c.188]

Токсическое действие. Р. отличается высокой токсичностью для любых форм жиз-Бш, широким спектром и большим разнообразием клинических проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых металл поступает в организм (пары Р., неорганические и органические соединения), пути поступления и дозы. В основе механизма действия Р. лежит блокада биологически активных групп белковой молекулы (сульфгидрильных, аминных, карбоксильных и др.) и низкомолекулярных соединений с образованием обратимых комплексов с нуклеофильными лигандами. Установлено включение Р.(II) в молекулу транспортной РНК, играющей центральную роль в биосинтезе белков. В начальные сроки воздействия малых концентраций Р. имеет место значительный выброс гормонов надпочечников и активирование их синтеза. Отмечены фазовые изменения в содержании катехоламинов в надпочечниках. Наблюдается возрастание моноаминоксидазной активности митохондриальной фракции печени. Показано стимулирующее действие неорганических соединений Р. на развитие атеросклеротических явлений, но эта связь нерезко выражена. Пары Р. проявляют нейротоксичность, особенно страдают высшие отделы нервной системы. Вначале возбудимость коры больших полушарий повышается, затем возникает инертность корковых процессов. В дальнейшем развивается запредельное торможение. Неорганические соединения Р. обладают нейротоксичностыо. Имеются сведения о гонадотоксическом, змбриотоксиче-ском и тератогенном действии соединениях Р. [c.484]

Экспериментатьные исследования путей биосинтеза дают обширную информацию о химии этих процессов. Эти знания обеспечивают твердую основу для всей области бномиметических путей синтеза разнообразных природных соединений, которые используют стратегические принципы, разработанные Природой (см., например, синтез морфина, разд. 3.2.1). Однако, несмотря на многочисленные экспериментальные данные о механизме основных биохимических трансформаций, нам все еше слишком мало известно о способе действия фермента как катализатора. Был предложен целый ряд гипотез ддя объяснения замечательной способности ферментов осуществлять высоко эффективный и селективный катализ. Это было предметом многочисленных исследований по созданию специальных химических моделей ферментативного катализа (см, ниже). Кроме того, имеются еще более важные аспекты ферментативного катализа, а именно способность ферментов в нужный момент узнавать свой субстрат среди тысяч органических соединений, присутствующих в клетке, и регулируемость активности ферментов. Деятельность сотен и тысяч ферментов, одновременно оперируюшлх в любой живой системе", требует же -сткого управления с тем, чтобы в каждый данный момент и в каждом конкрет- [c.476]

Катаболич. путь утилизации АцКоА состоит в окислении содержащегося в нем остатка уксусной к-ты в цикле трикарбоновых к-т до СО2 и воды. При дефиците углеводов АцКоА для осуществления их биосинтеза образуется в результате расщепления жирных к-т или нек-рых аминокислот. Т. обр., у мн. организмов цикл трикарбоновых к-т служит общим завершающим механизмом окисления углеводов, жиров и белков. В то же время у растений в условиях фотосинтеза т.наз. обращенный цикл трикарбоновых к-т может, подобно пентозофосфатному циклу, выполнять анаболическую функцию - превращ. СО2 в органические соединения. [c.315]

В круговороте веществ на земле углеводы занимают промежуточное место между неорганическими и органическими соединениями. Они являются первичными продуктами фотохимического восстановления двуокиси углерода — главного и, вероятно, единственного пути биосинтеза органических веществ в современных геологических условиях. Моносахариды в результате последующих превращений образуют полисахариды — необходимые компоненты любой живой клетки. С другой стороны, при распаде моносахаридов выделяется энергия, требуемая для синтетических процессов в организме, и образуются продукты, являющиеся исходными веществами для биосинтеза других полимеров живой клетки белков, нуклеиновых кислот и липидов. Все сказанное определяет большое разнообразие биохимических реакций моносахаридов и их центральное лоложение в метаболизме живой клеткк [c.363]

В последнем случае скорость распада органических соединений увеличивается и, как следствие, возрастает доза суточнор загрузки в метатенк. Трудность технологического осуществления процесса полутения биогаза определяется, в первую очередь, тем, что метановое брожение, как и всякий анаэробный процесс, практически не управляем и идет с очень низкой скоростью, а расход энергии, потребляемой клеткой на биосинтез, практически постоянен как в аэробных, гак и в анаэробных условиях. [c.121]

Итог световой стадии - накопление энергии в виде НАДФН и АТФ, которая затем используется для биосинтеза углеводов и других органических соединений на темновой стадии. [c.94]

Эталоном в ктивного синтеза является биосинтез веществ в природе, например в растениях, где сложнейшие органические соединения получавтся в конечном итоге из воды, воздуха и минеральных солей под воздействием солнечного излучения.Реакции в живых организмах осуществляются регио- и стереоселективно и о высоким выходом. [c.6]

Однако значение углеводов далеко не исчерпывается их ролью как главных веществ при создании органических соединений в процессе фотосинтеза, как важных пищевых веществ и сырья для многих видов промышленности. Как было показано в последние годы, передача наследственных признаков, а также биосинтез белка — химической основы г изни — происходят при участии так называемых нуклеиновых кислот (см. том II). Структурными компонентами последних являются мононуклеотиды — производные углеводов. Лабильность углеводных компонентов как раз и создает большие трудности при выделении и синтезе нуклеотидов. [c.622]

Лигазы ускоряют реакции синтеза сложных органических соединений, поэтому их иногда называют син-тетазами. Реакции, ускоряемые ферментами этого класса, протекают сопряженно с реакциями распада АТФ. Энергия молёкулы АТФ используется для активирования исходных реагирующих веществ. Эти ферменты играют значительную роль в биосинтезе белков, нуклеиновых и жирных кислот и других соединений. [c.57]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология