Метаболизм кислород

Аэротенки — емкостные проточные сооружения со свободно плавающим в объеме обрабатываемой воды активным илом, применяемые для аэробной биохимической очистки больших количеств сточных вод. Главное условие эффективности биологических процессов метаболизма в аэротенке — наличие растворенного в воде кислорода. Для этого проводят аэрацию и перемешивают смесь воды и активного ила пневматическими, механическими или смешанного типа устройствами. [c.101]

Биохимическое потребление кислорода (БПК), используемое для оценки концентрации растворенных в воде веществ, определяется аэробным метаболизмом гетеротрофных микроорганизмов (1-я стадия БПК или углеродное БПК), а также метаболизмом автотрофных организмов (2-я стадия ВПК). Полный расход кислорода О2 в мг/л на этих двух стадиях составляет, [c.147]

При аэробном или анаэробном метаболизме организмы получают энергию в процессе окисления подложки — сахара (глюкозы) или какого-либо другого материала (битума). Это окисление с выделением энергии происходит путем перехода протонов или электронов через ряд стадий, регулируемых ферментами, до появления конечного акцептора электронов. В аэробных процессах конечным акцептором электрона или иона водорода является кислород. В анаэробных процессах таким акцептором является окисленный материал типа нитрата или сульфата. Опыт показал, что аэробный метаболизм эффективнее анаэробного, так как для роста в аэробных процессах требуется меньше материала подложки, чем в анаэробных при одинаковом количественном росте бактерий. Причиной такого явления, известного как эффект Пастера, является большее выделение энергии в процессе аэробного метаболизма. [c.186]

Отсутствие кислорода в молекуле и гидрофобность н-парафинов предполагает адаптацию микроорганизмов, т. е. синтез соответствующих ферментных систем. Адаптация клетки включает индукцию микросомальной ферментной системы с цитохромом Р-450 и сопряженных с ней путей метаболизма. Биохимические исследования [271] подтвердили накопление цитохрома Р-450 при утилизации н-парафинов, но до сих пор не известны факторы, определяющие меха-низ.м и биохимические закономерности адаптационных процессов, протекающих в течение лаг-фазы и определяющие ее продолжительность [c.100]

Для любого процесса в живом организме необходима энергия, которая получается при протекании химических реакций внутри клетки. Основу биохимических процессов составляют химические превращения, в частности реакции окисления и восстановления. Биологическое окисление служит, таким образом, основным источником энергии для ряда внутренних биологических изменений. Многие из протекающих при таком окислении реакции заключаются в сжигании компонентов пищи, например сахаров или липидов, что дает энергию, используемую затем для осуществления таких важных процессов л<изнедеятельности, как рост, размножение, поддержание гомеостаза, мускульная работа и выделение тепла. Эти превращения включают также связывание кислорода дыхание — это биохимический процесс, в результате которого молекулярный кислород восстанавливается до воды. При метаболизме энергия сохраняется аденозинтрифосфатом (АТР), богатым энергией соединением, которое, как известно, служит универсальным переносчиком энергии. [c.14]

На концентрацию растворенного в культуральной жидкости кислорода и в целом на кинетику роста микроорганизмов значительное влияние оказывают физико-химические характеристики среды (pH среды, еН среды, температура) [43, 44]. В то же время в процессе жизнедеятельности микроорганизмы, выделяя в среду продукты клеточного метаболизма, изменяют ее вязкость, поверхностное натяжение, растворимость кислорода, углеродсодержащего субстрата, условия сегрегации клеток, реологические характери- [c.86]

Прежде чем попасть в клетку к местам локализации ферментов, катализирующих процессы внутриклеточного метаболизма, кислород из воздушного пузырька при глубинном (барботаж-ном) способе аэрации или из газовой фазы ферментационного сосуда при поверхностной аэрации должен раствориться в культуральной жидкости. Таким образом, при изучении вопросов обеспечения растущей культуры кислородом следует рассматривать две основных проблемы транспорт кислорода из газовой фазы в жидкую и извлечение его из культуральной жидкости клетками растущей популяции. Такое деление сделано в предположении равномерного распределения кислорода во всем объеме культуральной жидкости, что справедливо для аппарата полного смешения. [c.265]

Подобно митохондрии, пероксисома - это один из главных центров утилизации кислорода в клетке. Существует гипотеза, согласно которой пероксисома представляет собой остаток древней органеллы, выполняющей у примитивных предков эукариотических клеток все функции метаболизма кислорода. Когда в атмосфере начал накапливаться кислород, производимый фотосинтезирующими бактериями, вероятно, он был токсичен для большинства клеток. Пероксисомы могли служить для снижения концентрации кислорода в клетках, одновременно используя его химическую активность для проведения важных окислительных реакций. В соответствии с этой точкой зрения последующее появление митохондрий сделало пероксисомы в значительной мере ненужными, так как многие реакции, ранее протекавшие в пероксисомах без производства энергии, теперь с помощью окислительного фосфорилирования были сопряжены с образованием АТР Таким образом, окислительные реакции, протекающие в современных клетках - это, возможно, те реакции, которые остались необходимыми, несмотря на появление митохондрий. [c.35]

Очевидно, если метаболизм кислорода полностью сопряжен с метаболизмом глюкозы ,1 г — несущественно, что из них обозначить . Кроме того, так как набор стехиометрических коэффициентов может быть умножен на произвольное число без изменения величины ЛЛ, то можно установить IV/ == 1 для любого желаемого вещества /, например кислорода, тогда / = 7° = / и а =А° =А. [c.356]

Но, как часто случается, жизнь сумела обойти это препятствие и даже обратила его в преимущество. Отходами жизнедеятельности первичных простейших организмов были такие соединения, как молочная кислота и этанол. Эти вещества намного менее энергоемки по сравнению с сахарами, но они способны высвобождать большое количество энергии, если полностью окисляются до СО2 и Н2О. В результате эволюции возникли живые организмы, способные фиксировать опасный кислород в виде Н2О и СО2, а взамен получать энергию сгорания того, что прежде было их отходами. Так появился аэробный метаболизм. [c.257]

Из фотокаталитических реакций наибольшее внимание привлекают процессы получения водорода и других энергоносителей из воды и газов атмосферы, т. е. процессы, аналог ичные тем, которые уже реализованы в живой природе путем фотосинтеза и последующего метаболизма его продуктов. Особый интерес вызывает здесь (Ьотокаталнтическое разложение воды на водород и кислород. [c.261]

В имитационных моделях, предназначенных для углубленного исследования и интерпретации данных наблюдений в экспериментах с экологическими микросистемами, используются уравнения кинетики сложных гетерогенных систем. Блок-схема связей элементов в экологической системе приведена на рис. У1-3 [59]. Имитационные модели не только учитывают разнообразные компоненты системы и потребление кислорода на отдельных стадиях, но и используют закон сохранения количества вещества, в данном случае накопление азота в биомассе и выделение его при метаболизме или в результате гибели микроорганизмов [c.159]

Для торможения процессов коррозии и биообрастания оборудования в морскую воду вводят добавки, создающие в воде дефицит кислорода за счет снижения его растворимости или нарушающие клеточный метаболизм за счет их адсорбции на поверхности металла (табл. 84). [c.162]

Одним из основных параметров, характеризующих обмен выделенных митохондрий, является их способность к поглощению кислорода и зависимость скорости дыхания от присутствия акцепторной системы (АДФ-ЬФн) (см. также с. 462). В связи с этим для изучения метаболизма митохондрий необходимо иметь метод, позволяющий точно измерить поглощение кислорода при окислении митохондриями тех или иных субстратов. [c.480]

Основным условием биоразложения нефтепродуктов является присутствие воды и минеральных солей, источников азота (питательной среды для микроорганизмов) и свободного кислорода (3—4 мг/мг насыщенного углеводорода для полного окисления в углекислоту и воду). Биоразложение протекает при температурах от -2 до 70"С (оптимально при 20—25"С) и ускоряется при диспергировании среды. Оказывает влияние присутствие зафязнений типа бензина и керосина, ингибирующих хемотропизм — перемещение живых клеток и микроорганизмов под действием химических веществ. Продуктами биоразложения являются диоксид углерода, вода, аммиак, сероводород, гидропероксиды, спирты, фенолы, карбонилсодержащие соединения, жирные кислоты и сложные эфиры, а также клеточная масса и продукты обмена веществ микроорганизмов (метаболизма) — метаболиты, в том числе слизи полисахаридного состава [21]. [c.82]

Наряду с закрытыми системами существуют открытые системы, в которых осуществляется обмен веществом с окружающей средой. Такие системы используют в некоторых случаях при проведении химических реакций. К ним относятся живые организмы, начиная с простейших одноклеточных. Общеизвестно, что неотъемлемой чертой живой материи является обмен веществ, т. е. поступление в организм продуктов питания, а в огромном числе случаев также и кислорода, и вывод из организма вредных продуктов метаболизма В открытых системах изменение количества молей каждого компонента складывается из двух частей — изменения в результате химического процесса и изменения при переносе вещества через границу системы. [c.167]

Согласно развиваемому системному подходу к анализу сложной совокупности процессов на микро- и макроуровнях, к эффектам, определяющим поведение системы на макроуровне, относится массопередача. Массообменные процессы в биореакторе непосредственно влияют на рост микроорганизмов, определяя скорость транспорта питательных веществ к клеткам и отвод продуктов метаболизма в среду в количестве, соответствующем стехиометрическим коэффициентам. Наибольший практический интерес, с точки зрения ограничения скорости процесса ферментации, представляют такие элементы питания, как кислород и углеродсодержащий субстрат, учитывая большую удельную потребность в них клеток, низкую растворимость в культуральной жидкости и присутствие в ферментационной среде в виде дисперсных фаз. [c.87]

Все переменные, которые необходимо измерять, можно разделить на три группы первая — параметры, характеризующие состояние сред жидкостных и газовых потоков, сред в аппаратах вторая — физиологические параметры третья — параметры, характеризующие состав культуры. К параметрам, характеризующим состав среды, обычно относят температуру, pH, концентрацию растворенного кислорода, скорость перемешивания, интенсивность аэрации, концентрацию солей. Физиологические параметры подразделяются на две группы относящиеся к продуктам метаболизма (количество биомассы и внеклеточных метаболитов) и описывающие состояние метаболизма. Многие из этих переменных могут быть измерены непосредственно в процессе ферментации и использованы для управления. Значения же переменных, которые не могут быть измерены, рассчитываются по значениям других переменных или с использованием косвенных измерений. Уже на этом этапе проявляется важность роли вычислительной техники, заключающейся в формировании надежных корреляций и выполнении необходимого объема расчетов недостающих значений параметров по этим корреляциям. [c.253]

Эти флавины выполняют многообразные биологические функции катализируют электронный перенос в редокс-реакциях аминов, спиртов и кислот активируют молекулярный кислород и восстанавливают его в супероксид переносят атомный кислород на субстрат и включают его в молекулу воды. Они участвуют и в других реакциях метаболизма углеводов, липидов и белков. [c.171]

Среди известных комплексов кобальта нет таких, которые участвуют в метаболизме кислорода. Но некоторые из них представляют собой удобные модели для исследования связывания кислорода металлами в биологических системах. Наибольший интерес вызывает обратимая оксигенация и дезоксигенация в растворе. Кобальтовые комплексы с основаниями Щиффа, например [c.476]

Механизмы ингибирующего действия кислорода исключительно многообразны. Его связывают с образованием перекиси водорода, с самоокислением цитохромов и с окислением тиоло-вых групп, с инактивированием ферментов, переокислением липидов, накоплением свободных радикалов. Нередко ингибирование метаболизма кислородом происходит через подавление процесса синтеза ферхментов. [c.250]

Алюминиевые емкости для хранения авиационных топлив подвергаются коррозии в результате развития в керосинах микроорганизмов [12—15]. Основную роль среди этих микроорганизмов играет гриб С1ас1о5рог1ит ге5 пае [12]. Возможность и место протекания микробиологических процессов определяют в первую очередь температура и наличие воды. Рост микроорганизмов начинается на границе раздела топлива и воды, адсорбированной на. поверхности металла. В результате на поверхности бака образуется слой гриба. Скорость роста этого слоя контролируется температурой она максимальна при 30—35 °С. Последующую коррозию объясняют действием водорастворимых органических кислот, которые образуются в результате метаболизма микроорганизмов. Она может быть также следствием недостатка кислорода над растущим слоем гриба (элементы дифференциальной аэрации). Коррозию такого типа можно устранить, добавляя в топливо биоциды [12]. [c.346]

В опытах по изучению действия гидростатического давления на микроорганизмы из сосудов, в которых они находятся, удаляют воздух или другие газы. Кислород воздуха сразу убивает анаэробные организмы, и даже аэробные или факультативные организмы могут существовать лищь при определенной концентрации кислорода. Кислород служит важным и часто необходимым субстратом дыхания, а в эукариотических клетках он требуется для таких, например, процессов, как синтез моноиенасы-щенных жирных кислот. Однако кислород может оказывать и летальное воздействие появление механизмов для разложения токсичных свободных радикалов и перекисей, возникающих при метаболизме кислорода, явилось необходимым условием эволюции жизни на Земле в далекие времена от первичных анаэробных форм к первым аэробным организмам. Главным объектом проводимых в настоящее время исследований реакций детоксикации слулшт пероксид-дисмутаза — фермент, катализирующий превращение перекисных радикалов в перекись водорода, которая может быть затем, разрушена каталазами или пероксидаза- [c.166]

Угнетение продукции токсических оксидантов и протеаз. Другой путь ограничения деструкции тканей, опосредованной нейтрофилами, — фармакологическое угнетение респираторного взрыва нейтрофилов. Простациклин и его стабильный аналог, илопрост, в условиях in vitro уменьшают секрецию нейтрофилами продуктов метаболизма кислорода и лизосомальных ферментов. В экспериментах на животных была показана эффективность этих веществ в ограничении зоны инфаркта миокарда, а также ограничения деструкции тканей легкого при респираторном дистресс-синдроме у взрослых. Однако при изучении эффективности илоп- [c.82]

Комплексы переходных металлов с О2 (дикислородом) интенсивно изучаются [566]. Столь пристальное внимание к этим комплексам объясняется важной биологической ролью кислород-связывающих металлопротеинов, отвечающих за транспорт и восстановление кислорода, и их способностью оксигенировать углеводороды. Наиболее важными биологическими носителями кислорода являются гемопротеиды (железопорфирины) [567] — гемоглобины и миоглобины (высших позвоночных), железопорфирины, не содержащие гема, — гемэритрин (морских червей) [568], а также медьсодержащие белки — гемоцианин (моллюсков и членистоногих) [569]. Мультиметаллопротеид (2 атома Fe и 2 атома Си) цитохром-с-оксидаза [570] восстанавливает кислород до воды, обеспечивая тем самым жизненно важное звено в первичном метаболизме кислорода. Хорошо известен оксигенирующий фермент — гемопротеид семейства монооксигеназы — цитохром Р-450 [571]. В настоящее время получены синтетиче- [c.199]

Эволюция живого мира в течение геологического времени приводит к расширению круга таксонов, к увеличению разнообразия форм и замене одних форм другими. Отмечаются и различия в биохимическом составе организмов, стоящих на различных ступенях генетической лестницы, несмотря на единство биохимического плана строения живых организмов. Органические компоненты живых веществ представлены главным образом белками, жирами, углеводами и построены из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы, фосфора. Клетки живых организмов и растений используют эти элеме+iTbi в качестве источника химической энергии в ходе метаболизма. Распад химических веществ в клетках различных животных осуществляется по единому плану. Однако имеется и ряд различий в биохимическом составе организмов, обусловленных как эволюцией живого вещества в фанерозое, так и различием условий жизни в разных бассейнах в одно и то же геологическое время. [c.188]

Врач. Ну так вот. Вы решили заняться собой и однажды утром сделали зарядку. Что произошло с вашим организмом На какое-то время скорость кровотока повысилась, и если сразу после зарядки вы измерите содержание глюкозы в крови, то оно, наверняка, немного понизится. Что же касается жизненной емкости легких и массы вашего тела, то после одного занятия, как вы прекрасно понимаете, они практически не изменятся. Совсем другое дело, если вы зарядку станете делать ежедневно да еще ежедневно будете совершать прогулки на свежем воздухе. Словом, существенно измениге свой образ жизни. Тогда через несколько месяцев у вас заметно возрастут потребление кислорода тканями тела, интенсивность метаболизма, число митохондрий в клетках, а значит, и ваш Параметр Подобия повысится. Вот теперь, в полном соответствии с (4.32), у вас уменьшится содержание жира в теле, увеличится жизненная емкость легких, снизится содержание в крови глюкозы и холестерина, а также понизится уровень очень опасных для организма аутоиммунных процессов (см. рис. 4.7). [c.96]

Метаболизм парафинов чаще всего начинается с введения в молекулу углеводорода одного атома кислорода. Донором атома кислорода служит молекулярный кислород. Ферменты, катализирующие такую реакцию, называются монооксигеназами. В реакции, кроме кислорода, участвует NADH, который отдает восстановительные эквмаленты второму атому молекулы кислорода, при этом образуется вода. [c.102]

Система нормативных критериев на основе ПДК зачастую не учитывает синергизма и антагонизма различных загрязняющих веществ. Кроме того, нередко нормируются одни формы веществ, а в процессах метаболизма образуются другие, с иньши ПДК. Наконец, токсичность многих загрязняющих веществ зависит от конкретной климатической и гидрохимической ситуации, на фоне которых она проявляется. Действие суперэкотоксикантов зависит также от температуры окружающей среды, pH, присутствия в воде кислорода и других веществ. Неогфеделенности такого рода присущи всем нормировочным параметрам. Так, для диоксинов дозы суточного поступления в различных странах имеют следующие значения (пг/кг массы в сутки) [c.35]

Биолог. Ну, прежде всего - удельная интенсивность метаболизма (ц), которую измеряют обычно по скорости поглощения кислорода единицей массы тела в состоянии физиологического покоя. По-моему, эта величина должна определять "размах", или амплитуду колебаний жидкости в межклеточном пространстве, так как чем выше скорость потребления кислорода, тем сильнее должны биться сердце и дышать легкие. Еще одним параметром может служить продолжительность сердечного цикла (т). Этот параметр, как уже говорилось выше, определяет для каждого организма естественный масштаб времени для его физиологических процессов [Шмидт-Ниельсен, 1975]. [c.32]

К основным питательным веществам, используемым микроорганизмами в качестве исходного сырья для биосинтеза, следует отнести углерод, азот и фосфор. При аэробном культивировании микроорганизмов в энергетическом метаболизме клетки непосредственное участие принимает кислород, выполняя роль акцептора электронов. С участием молекулярного кислорода происходит окисление углеводородного субстрата с последовательным образованием надвинного спирта, а затем жирной кислоты. При анаэробном процессе микроорганизмы получают энергию в результате окисления, когда акцепторами электронов выступают неорганические соединения. У фототрофов (фотосинтезирующих бактерий, водорослей) в качестве источника энергии служит энергия солнечной радиации. [c.10]

Как известно, электрон является легчайшей и чрезвычайно активной частицей. Роль протона и атома водорода в эволюции химических систем, вероятно, еще более значительна. Протоны участвуют в синтезе ядер элементов, определяя (косвенно) все стадии жизни звезд, и в важнейших стадиях метаболизма в клетках их перенос от молекул органических соединений к кислороду лежит в основе энергетики организма. [c.145]

Вода также непосредственно участвует в метаболизме. Она служит источником кислорода, выделяемого в ходе фотосинтеза, и водорода, используемого для восстановления углекислого газа. При образовании АТФ — важного микроэнерге-тического соединения — из АДФ и фосфата происходит отщепление воды иными словами, фосфорилирование есть не что иное, как процесс дегидратации, происходящий в водном растворе в биологических условиях. Таким образом, знание многих уникальных свойств воды имеет громадное значение для общего понимания физиологии растений и животных. [c.44]

Один из методов повышения производительности биореакторов в технологии биосинтеза связан с так называемым "высокоплотностным культивированием" микроорганизмов, которое реализуется при проведении процесса по специальной программе с подпиткой субстратом в периодическом режиме культивирования [24]. Это повышает концентрацию клеток микроорганизмов в среде культивирования и при поддержании неизменной удельной скорости биосинтеза общую производительность биореактора. Однако такой процесс требует тщательного выдерживания необходимых параметров биосинтеза (прежде всего текущей концентрации органического субстрата и концентрации растворенного кислорода, а также pH и содержания минеральных компонентов питания). Кроме того, питательные субстраты должны подаваться в биореактор в концентрированном виде. Процесс с подпиткой был бы одним из наилучших решений при биологическом обезвреживании концентрированных токсичных стоков и отходов, поскольку он может привести не только к увеличению производительности биореактора, но и к уменьшению объема вторичных стоков и отходов со стадии биологической очистки, Однако применительно к переработке токсичных соединений возможности тфоцесса с подпиткой резко ограничиваются из-за образования побочных продуктов метаболизма, ингибирующих процесс окисления. Так, в наших экспериментах в обычными консорциумами фенолдеструкторов ингибирование окисления в режиме с [c.235]