Углеводы изотопы

Основным исходным материалом для химических превращений в клетке являются углеводы, которые образуются при фотосинтезе (при реакции, протекающей в зеленых растениях в присутствии хлорофилла) из СО2 и воды. Эти вещества подвергаются химическим превращениям как в самих растениях, так и в организмах травоядных и плотоядных животных, куда они поступают в виде пищи. Эти биохимические явления называются метаболическими процессами. Метаболические процессы приводят к появлению необходимых для организма соединений и снабжают организм энергией. Протекание этих процессов часто исследуется с помощью меченых соединений, т. е. соединений, содержащих радиоактивные изотопы Н, С, [c.180]

Основные научные работы посвящены тканевому обмену углеводов и ферментативным процессам, лежащим в основе мышечного сокращения. Открыл (1935) процесс расщепления гликогена с участием фосфорной кислоты, названный им фосфоролизом. В сотрудничестве с датскими физиками нз Копенгагена предложил (1937) использовать изотоп фосфор-32 в качестве метки при биологических исследованиях. Применив этот метод, получил детальную картину метаболизма углеводов в мышцах (схема Эмбдена — Мейергофа — Парнаса, или ЭМП-схема). [c.382]

Эти данные о биосинтезе жиров в основном за счет углеводов, были впоследствии подтверждены в опытах с использованием сахаров, меченных радиоактивным изотопом углерода [c.313]

Жировая ткань, таким образом, не является пассивным депо жиров состав ее постоянно обновляется за счет жиров, всасывающихся из кишечника или синтезируемых в организме из углеводов. Путем введения животным меченых жирных кислот с изотопами С и Н удалось показать, что жиры остаются в.жировой ткани от 3 до 5 дней, после чего начинают постепенно переходить в кровь и подвергаются окислению главным образом в печени. [c.287]

Число соединений, испаряющихся без разложения при умеренных температурах, огромно и в общем все они могут быть разделены газохроматографическим методом. Так, можно разделить многие жирные кислоты, спирты, альдегиды, амины, эстеры, эфиры, галогенированные углеводороды, углеводы, кетоны, фенолы, серосодержащие соединения, комплексные соединения металлов, инертные газы и даже изотопы и изомеры водорода. Газовую хроматографию применяют для изучения ароматических и душистых веществ, пестицидов для анализа следов и примесей, продуктов пиролиза полимеров [119] в биохимии для получения материалов высокой чистоты в автоматизированном анализе для контроля процессов очистки [120]. [c.558]

Радиоизотопы, которые можно использовать в качестве меток даже при очень небольших концентрациях, помогают изучать самые разнообразные процессы, происходящие в живых организмах. В живых организмах они усваиваются так же, как обычные нерадиоактивные атомы того же элемента. Например, соединения, содержащие углерод 0 , усваиваются точно так же, как и соединения, в состав которых входит только устойчивый изотоп углерода Введенные в живой организм меченые соединения принимают участие в образовании углеводов, жиров и белков, так как у обоих изотопов электронные оболочки, а следовательно, и химические свойства одинаковы. Углерод дает постоянное излучение и его путь в виде различных веществ в организме можно проследить с помощью счетчика Гейгера. Углерод С применяется для изучения процессов фотосинтеза и превращения жиров, углеводов и белков в живых тканях. С помощью изотопа железа Ре изучались процессы образования красных кровяных телец 145 [c.145]

Основная биологическая роль щитовидной железы заключается в связывании иода в гормон тироксин, регулирующий обмен жиров, углеводов и белков в организме. Поступающий в тело животного неорганический иод аккумулируется преимущественно в щитовидной железе, где его концентрация в тысячи раз больше, чем в других органах. В ряде работ, основные из которых выполнены Майковым, радиоактивный иод был применен для изучения деятельности щитовидной железы, происходящих в ней химических процессов и дальнейшей судьбы иода в организме. Были также изучены патологические нарушения функции щитовидной железы и терапевтическое действие ряда лекарственных веществ. В ранних работах применяли преимущественно более легко получаемый короткоживущий J который позже был заменен изотопом с полупериодом 8,14 дней, получаемым в достаточных количествах при помощи урановых реакторов. Исследования на живых организмах могут вестись без затруднения, так как жесткое 8-излучение обоих изотопов легко проходит сквозь ткани и регистрируется счетчиком, расположенным вблизи соответствующего участка шеи человека или опытного животного. [c.508]

Методом меченых молекул удалось воспользоваться также при изучении обмена белков, углеводов, жиров, липоидов как у животных, так и в растениях. Особенно приемлем этот метод для выяснения процесса ассимиляции углерода растениями. Одним из крупнейших успехов в этом направлении следует считать установление непрерывного обмена ионов и молекул в клетках и тканях даже таких, как, например, зубная эмаль или эритроциты. Живые организмы, повидимому, не отличают меченые изотопами молекулы от обыкновенных, а воспринимают их как и последние. Применение изотопных индикаторов приближает эксперимент к наблюдению природных явлений, в условиях, не искаженных вмешательством наблюдателя. [c.306]

Наглядно продемонстрировать циркуляцию углерода в растении можно, если дать листьям поглощать углекислый газ, меченный радиоактивным изотопом С. Радиоактивная углекислота будет фиксироваться в процессе фотосинтеза, и С окажется в составе органических соединений, включая сахарозу. Затем движение изотопа по растению можно проследить с помощью известных методов, например радиоавтографии, подсчета счетчиком Гейгера импульсов у поверхности растения или экстрагирования из его частей этого изотопа. В конечном итоге, и флоэма, и ксилема будут непосредственно участвовать в циркуляции углерода. Например, достигнув в составе сахарозы корней, углерод может использоваться там для синтеза аминокислот из нитратов и углеводов, а затем синтезированные аминокислоты, содержащие меченый углерод, могут транспортироваться в ксилемном соке вверх по стеблю. [c.129]

Этот процесс, в котором растения используют энергию солнечного света для образования питательных веществ, называется фотосинтезом. Хотя фотосинтез представлен здесь простой химической реакцией, на самом деле он осуществляется по сложному механизму, изучению которого были посвящены многочисленные исследования. Применение изотопов и радиоактивных меток оказало огромную помощь исследователям этого вопроса. Так, например, применение в качестве метки изотопа кислорода 0 показало, что выделяющийся при фотосинтезе кислород образуется из молекул воды, а не из молекул углекислоты. Если зеленый лист поместить в атмосферу, содержащую С Ог, то радиоактивный углерод очень быстро появляется в промежуточных продуктах, содержащих два, а также три углеродных атома, а затем в глюкозе и в крахмале. Реакция, в которой происходит выделение кислорода, требует солнечной энергии, поэтому ее называют световой реакцией. Включение в углеводы углерода не зависит от энергии света и поэтому называется темновой реакцией. [c.369]

Уже давно было выяснено, что в организме углеводы могут превращаться в жиры. Прп скармливании животным глюкозы, меченной С , этот изотоп обнаруживали затем в жирных кислотах печени и в других тканевых жирах. Процесс превращения жира в углевод течение долгого времени оставался неясным не вызывала сомнений тесная связь глицериновой компоненты жира с трехуглеродными промежуточными соединениями углеводного обмена, однако [c.376]

Кислород имеет три природных изотопа Ю (99,76%), Ю (0,04%) и 0 (0,20%). Молекула кислорода двухатомна во всех агрегатных состояниях. Кислород — самый распространенный элемент на земле он содержится в белках, жирах, углеводах, воде, оксидах. [c.425]

Второй тип ОВ формируется также при участии бесскелетных форм планктона в окислительной обстановке (см. рис. 17,6). В этих условиях окисляется подавляющая часть не только белково-углеводного комплекса, но значительно более устойчивой ее липидной фракции. Белки и углеводы практически не дают вклада в суммарное ОВ "протокерогена". Также весьма ограничено участие неокисленной, неизменной части липидов, образующей ОВ с самым легким и.с.у. Основной вклад в "протокероген" дает липидная фракция, подвергнутая глубокой химической перестройке и потому обогащенная изотопом С. [c.64]

В процессе бактериальной сульфатредукции происходит фракционирование изотопов серы восстановленные продукты (в том числе и сера органическая) обогащаются легким изотопом, окисленные - тяжелым, т.е. в остаточном сульфате накапливается тяжелый изотоп. Об интенсивности процессов сульфатредукции можно судить по количеству образовавшегося сероводорода. На восстановление сульфатов израсходовалась какая-то часть ОВ, его потери на сульфатредукцию также прямо пропорциональны образовавшемуся количеству Н28. Та часть ОВ, которая не была утилизована бактериями, вскоре оказывается в составе вновь образованных полимерных структур — гуминовых веществ, объединяющих гуминовые и фульвовые кислоты. В осадках эти вешества образуются при конденсации автохтонного, в основном планктонного, материала (белки, углеводы и производные липидов) и (или) аллохтонного, принесенного с суши вещества (главным образом лигнин и целлюлоза). [c.133]

При фотосинтезе углерод тканей растений обогащается легким изотопом С. По данным Е. Де-генса и Дж. Ханта (1967), величина б С для таких органических веществ, как белки, углеводы, целлюлоза, лигнин, липиды, составляет от -1,7 до -2,8 об. %. [c.60]

В б и о X и м и и И. и. используются для выяснения строения молекул белков и нуклеиновых к-т, а также механизма синтеза нуь-леиновых к-т, белков, жиров и углеводов в живом организме. С помощью изотопов углерода, кислорода и водорода удалось выяснить механизм нек-рых стадий фотосинтеза. Установлено, что весь выделяемый растениями кислород иоопу-чается из воды, а углерод, поглощающийся растением в виде углекислого газа, через короткое время, пройдя ряд промежуточных стадий, оказывается в сложных органич. соединениях, являющихся основой жизнедеятельности растений. [c.93]

Механизм фиксации СОг за счет энергии солнечного света оставался загадкой до конца сороковых годов, когда в биологических исследованиях впервые был использован метод радиоактивных изотопов. В серии блестящих экспериментов с клетками С/г/о-ге11а Кальвин и его сотрудники проследили ход включения радиоактивности в различные углеводы (рис. 30). Они идентифицировали 3-фосфоглицерат (З-ФГ) как первый стабильный [c.99]

Основные пути эндогенного превращения аминокислот, остававшиеся до сравнительно недавнего времени неясными, были изучены при помощи соединений, меченных изотопами азота и углерода. Главнейшие результаты этих исследований показаны в схеме 1. Из этой схемы видно, что основными предшественниками эндогенных аминокислот являются пировиноградная, щавелевоуксусная и л-кетоглутаровая кислоты. Эти три кетокис-лоты представляют собой продукты окисления, образующиеся в процессах межуточного обмена углеводов, жиров и белков. Уже сравнительно давно было установлено, что кетоглутаровая кислота окисляется в янтарную, которая затем легко превращается в щавелевоуксусную и пировиноградную. Позднее в опытах с применением меченой углекислоты было показано, что и обратные реакции могут иметь место пировиноградная кислота, присоединяя углекислоту, образует щавелевоуксусную кислоту [60], а янтарная кислота при этой же реакции переходит в л-кетоглу-таровую [61]. [c.372]

Некоторые из этих реакций в настоящее время изучают с помощью радиоактивных изотопов. Нас интересует судьба трех видов атомов — водорода, углерода и кислорода. Тяжелый , нерадиоактивный водород, дейтерий (Н ), имелся в распоряжении исследователей еще до войны. Слаборадиоактивный тритий (Н ) не всегда бывает легко получить и сейчас. Из изотопов углерода пользуются быстро распадающимся С , медленно распадающимся и стабильным (нерадиоактивным) С . Наиболее широко используется С , который можно теперь легко получать из атомного котла в Окридже. К нашему великому сожалению, радиоактивные изотопы кислорода неизвестны. Единственным средством изучения судьбы этого важного элемента служит применение стабильного изотопа О . Меченый углерод — удобное средство для изучения восстановления углекислоты до углевода. Меченый кислород можно с успехом использовать для изучения окисления воды до кислорода. Меченый водород может оказать помощь в выяснении тех процессов, которые символизируются мостиком между двумя группами реакций, в том числе и первичного фотохимического процесса. [c.49]

Одним из важнейших результатов применения меченых атомов к изучению живых организмов было, как уже указывалось, открытие высокой динамичности процессов распада и ресинтеза жиров, углеводов и белков, ведуш,их к быстрому их обновлению в тканях и органах. В работах Шенгеймера [1061 и других биохимиков это было наглядно показано для жиров и углеводов путем применения дейтерия и изотопов углерода, а для белков, главным образом, путем применения тяжелого азота, радиоактивных изотопов фосфора и серы. При введении в пищу жирных кислот, меченных дейтерием в радикале, этот дейтерий быстро появляется в жирах всех органов и, прежде всего, в жировых запасах, откуда он переходит в другие места. Средняя продолжительность пребывания каждого атома меченого водорода в теле позвоночных близка к двум неделям. При кормлении крыс гидролизатом казеина, содержавшим дейтерий, было установлено, что за три дня обновляется 10% протеинов печени и 25% протеинов мускулов. При кормлении казеином с цитратом аммония, меченным тяжелым азотом, последний через несколько дней был обнаружен почти во всех аминокислотах тела (но не в несинтезирующемся в нем лизине), в креатине мышц, гиппуровой кислоте мочи и проч. Если животное имело бедную белками пищу, то оно усваивало около половины вводимого азота. При нормальной диете, когда животное находилось в состоянии азотного равновесия, усвоение азота уменьшалось, но качественная картина оставалась той же. Столь же быстрое усвоение и распределение азота в организме наблюдается при кормлении глицином, лейцином, тирозином и другими аминокислотами, меченными тяжелым азотом. Азот из пищи особенно быстро усваивается в виде синтезируемых глютаминовой и аспарагиновой кислот. Это, очевидно, связано с быстрым течением открытых А. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман реакций энзиматического переаминирования этих кислот с а-кетокислотами, а также с их исключительной ролью в общем обмене аминокислот и протеинов [11]. [c.496]

В прежних схемах, объясняющих химическую сущность фотосинтеза, считали, что солнечная энергия, поглощаемая хлорофиллом, передается им непосредственно на молекулу углекислого газа, который активируется и распадается на углерод и свободный кислород, выделяемый в окружающую среду. Освободившийся углерод как-то конденсируется, вступает в реакцию с водой и дает в конце концов углеводы. При детальном исследовании (Кальвиным и др.) с использованием радиоактивного изотопа " С было установлено, что на свету в присутствии СОг даже при экспозиции в несколько десятков секунд включается в различные соединения — сахара и их фосфорные эфиры (рибоза, кселулоза, седогептулоза), полисахариды, аминокислоты и даже нуклеотиды. При очень коротких экспозициях (от 0,1 до 5 сек) изотопы углерода обнаруживаются только в одном соединении— фосфоглицериновой кислоте. Таким образом, было найдено, что при фотосинтезе первым соединением, в которое включается меченая по углероду углекислота СОг, оказалась фосфо-глицериновая кислота. Возникает вопрос слу кит ли фосфогли-цериновая кислота непосредственным акцептором углекислого газа или же она образуется как продукт вторичного происхождения [c.376]

В организмах человека и животных происходят процессы синтеза различных органических веществ. Следует, однако, отметить, что процессы синтеза в этих организмах не столь разнообразны, как в зеленых растениях, и известным образом ограничены. Следует подчеркнуть, что животные организмы неспособны использовать энергию солнечных лучей для синтеза органических соединений. Из этого отнюдь не вытекает, что в организме животных не используется для синтеза углекислый газ, вода и аммиак. Уже с давних пор известно, что выделяющаяся нз организмов человека, млекопитающих животных, амфибий и рыб мочевина синтезируется из углекислого газа, воды и аммиака применение метода меченых молекул позволило выявить участие воды, углекислого газа и аммиака в процессах синтеза сложных органических веществ — составных частей организма. После введения в организм животных тяжелой воды можно обнаружить тяжелый водород (дейтерий) в составе жиров, углеводов, белков и других веществ организма. Введение в организм животных карбонатов, меченных i позволяет проследить, как различные органические вещества приобретают радиоактивную метку, благодаря включению в их состав углерода углекислого газа. После введения в организм животных аммонийных солей, меченных стабильным изотопом азота (N ), появляется в составе белков и других азотистых веществ. Все эти данные с несомненностью показывают, что в организме животных для синтеза органических веществ используются минеральные вещества — аммиак, вода и углекислый газ. Было бы, однако, ошибочным считать, что в организмах животных и в зеленых растениях отсутствуют различия в использовании минеральных веществ для синтетических целей. Различия эти прежде всего количественного характера. Объем использования углекислого газа, воды и аммиака для синтеза органических веществ в организмах животных, но сравнению с организмами зеленых растений, незначителен. Далее обращают на себя внимание и различия качественного характера-, ряд веществ, синтезирующихся в растениях, вовсе не синтезируются в организмах человека и животных, и эти вещества должны доставляться человеку и животным в готовом виде с продуктами питания. Так, оргагшзмы человека и животных не способны к синтезу ряда аминокислот, входящих в состав белков, не могут синтезировать различные витамины и т. д. Отсутствие этих веществ в пище приводит к их гибели. [c.235]

Калий радиоактивен, хотя радиоактивность его очень слабая. Радиоактивные свойства ка. шя были открыты еще в 1907 г. Он имеет три изотопа з(>к, К, К, из которых радиоактивен только К, содержание его в изотопной смесн калия составляет 0,012%. Калий обладает способностью к излучению, подобно урану и радию он действует на фотографическую пластинку. Интенсивность р-излучений калия равна 0,001 аналогичного излучения урана. Однако вопрос о физиологической роли радиоактивности калия изучен мало. Известно, что при исключении калня из питательной смеси не образуется тилакоидов и гра-нальных структур в хлоропластах, приостанавливается рост растений, и они погибают. При резкой недостаточности калня на пластинках листьев с краев появляются бурые пятна — характерный признак калийного голодания растеннй. Из всех катионов калий необходим растению в наибольших количествах, и внесение его в почву значительно увеличивает урожай. Под влиянием усиленного калийного питания возрастает морозостойкость растений, что объясняется повышением содержания углеводов в клетках н увеличением вследствие этого осмотического давления. Все изложенное свидетельствует о важной роли калия в жизни расте(шй. [c.292]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология