Молекулярный кислород как физиологический

С образованием пероксидов, обладающих большим окислительным потенциалом, чем молекулярный кислород. Эта теория, известная под названием теория Баха—Энглера , опровергла теорию медленного окисления Я. Вант-Гоффа, который объяснял процесс диссоциацией кислорода. А. Н. Баху принадлежат также исследования (выполненные в Москве) ферментативных физиологических процессов, А. Н. Бах известен также как крупнейший общественный деятель. [c.297]

Материал настоящего раздела посвящен общей характеристике прокариотных организмов (в основном эубактерий), отличающихся морфологическим и особенно физиологическим разнообразием. В основе морфологического разнообразия лежат различия в размерах и форме отдельных клеток, способах их деления, природе и наборе цитоплазматических включений, строении клеточной стенки и структур, локализованных снаружи от нее, наличии и типе дифференцированных форм, образующихся в процессе жизненного цикла. Всем этим вопросам посвящены главы 4 и 5. В главах 6 — 9 представлена общая картина физиологического разнообразия прокариот, складывающегося из различий в механизмах получения энергии и источниках питания, разного отношения к молекулярному кислороду и другим факторам внешней среды, прежде всего свету, температуре, кислотности среды. В главе 10 обсуждаются генетические механизмы, приведшие в процессе эволюции к структурно-физиологическому разнообразию прокариот. Глава II, посвященная проблемам систематики и описанию основных групп прокариот, иллюстрирует на конкретных примерах материал, представленный в предыдущих главах. Завершает раздел глава 12, в которой излагается наиболее общепринятая гипотеза происхождения жизни на Земле, приведшая к возникновению первичной клетки, и имеющийся в настоящее время экспериментальный материал, подтверждающий эту гипотезу. [c.24]

Обнаружение супероксиддисмутазы у строгих анаэробов (гораздо более распространенное, чем предполагали раньше) ставит вопрос о ее физиологической роли у этих организмов. Способность последних расти только в бескислородной среде делает неясным функции фермента в данных условиях. Возможно, что только при попадании строгого анаэроба в неблагоприятные для него аэробные условия синтез фермента индуцируется молекулярным кислородом, что и обеспечивает организму защиту от О2 в этих условиях. [c.335]

Тот факт, что все существующие на Земле прокариоты, даже строгие анаэробы, в присутствии О2 его поглощают, указывает на осуществление ими каких-то реакций взаимодействия с молекулярным кислородом. По отношению к О2 все прокариоты могут быть разделены на несколько физиологических групп (см. рис. 34). Такое подразделение говорит о необходимости или вреде молекулярного кислорода, но не раскрывает механизмов взаимодействия с ним клетки. Действительно, сейчас мы знаем, что О2 может быть необходим клетке для получения энергии или же для осуществления всего одной реакции, не имеющей энергетического значения. [c.344]

Гемоглобин выполняет важную физиологическую функцию переноса кислорода в животном организме. Гемоглобин дает с молекулярным кислородом нестойкое, [c.453]

Выяснение стереохимии и электронной структуры гем-кислородного комплекса в оксигенированной форме гемоглобина и миоглобина остается важной нерешенной проблемой химии гемопротеинов. Хотя наличие гидрофобного окружения гема, создаваемого главным образом боковыми цепями алифатических аминокислот гемового окружения [185], несомненно, существенно, как впервые предположил Ванг [184], необходимы количественные данные для объяснения экзотермичности образования кислородного комплекса гема и эндотермичности окисления его Ре(И)-катиона молекулярным кислородом [1861. Таким образом, значительная термодинамическая устойчивость оксигенированного комплекса [186] не получила объяснения на основе структурных данных. Поскольку в физиологических условиях оксигенированные производные участвуют в транспорте кислорода и запасании его в тканях и поскольку биологическая специфичность взаимодействия гем—кислород может определяться стереохимическими свойствами гем-кис-лородного комплекса, требуются дополнительные исследования для выяснения стереохимии лиганда и электронной структуры связи железо—кислород в гемоглобине и миоглобине. [c.75]

В простейшем случае физиологическое окисление состоит в удалении водорода от субстрата и соединении его с молекулярным кислородом с образованием воды или перекиси водорода. Живая клетка редко проводит этот процесс в таком простом прямом направлении. [c.181]

На рис. 11.1 схематически показана взаимосвязь различных форм гемэритрина. Физиологическое значение имеет реакция обратимого связывания гемэритрина с молекулярным кислородом,. [c.379]

В мире прокариот существуют значительные различия в отношении организмов к молекулярному кислороду. По отношению к последнему все прокариотные организмы могут быть разделены на несколько физиологических групп (рис. 28). Прокариоты, для роста которых Ог [c.97]

Хотя для оксидаз, например глюкозооксидазы, молекулярный кислород является физиологическим акцептором электронов, в большинстве случаев его можно заменить переносящим электрон медиатором. В данном контексте под медиатором понимается низкомолекулярная редокс-пара, которая переносит электроны от редокс-центра фермента к поверхности индикаторного электрода. В каталитическом цикле медиатор сначала реагирует с восстановленным ферментом и затем диффундирует к поверхности электрода, где подвергается быстрой электрохимической реакции с переносом заряда. Это можно проиллюстрировать на примере системы с глюкозооксидазой, где протекают следующие процессы [c.213]

Фотохимики и фотобиологи настойчиво ищут искусственные системы, способные расщеплять воду за счет солнечной энергии. В синтетические мембраны, приготовленные из липосом, можно встраивать пигменты, белки и другие молекулы, способные поглощать свет и осуществлять транспорт электронов. Специально синтезируются различные соединения марганца и исследуется их способность катализировать разложение воды. Изготовлены различные полупроводниковые катализаторы, содержащие рутений и (или) титан и способные при освещении выделять молекулярный кислород из воды. Исследуются также искусственные системы, способные к фотовосстановлению СОг с образованием муравьиной кислоты и метилового спирта. Ферредоксин, используемый для моделирования системы хлоропластной мембраны, в присутствии гидрогеназы и платины может восстанавливаться на свету с образованием молекулярного водорода из воды. Преимущество подобных искусственных систем по сравнению с природными системами фотосинтеза состоит в том, что их можно оптимизировать, добиваясь максимальной эффективности фотосинтеза, которая в данном случае не лимитируется физиологическими свойствами и потребностями целого растения. [c.120]

Культуральные и физиологические признаки характер роста на мясо-пептонном бульоне, рост на косом мясо-пептонном агаре и специальном агаре, рост на мясо-пептонной желатине при посеве уколом на молочных и картофельных средах способность образовывать индол тип колоний (окраска, контуры, строение края и др.) отнощение бактерий к различным источникам углерода (глюкозе, лактозе, мальтозе, сахарозе, манниту, крахмалу, фенолу, различным альдегидам, спиртам и другим органическим соединениям), к различным источникам азота (пептону, аспарагину, мочевине, азоту аммонийному, нитратному) определяется также денитрифицирующая активность (восстановление нитратов до нитритов или молекулярного азота) отнощение к кислороду. [c.66]

С физиологической точки зрения большой интерес имеет вопрос о взаимоотношении пероксидазы и каталазы, которые существуют в организме одновременно и являются едва ли не наиболее распространенными из ферментов. Пероксидаза ускоряет окислительное действие перекиси водорода, тогда как каталаза, напротив, уничтожает окислительное действие ее, переводя весь активный кислород в инертный, молекулярный [c.83]

Дана зависимость насыщения гемоглобина (НЬ) кислородом при pH 7,2 от концентрации свободного кислорода. Концентрации 0 в капиллярах легких (125 мкМ) н в капиллярах тканей, потребляющих (50 мкМ), зафиксированы в узких пределах. Кривая а в отсутствие дифосфоглицерата (ДФГ) гемоглобин насыщается О в легких, но не может доставлять его к тканям. Кривая б прн физиологическом уровне ДФГ (4.5 мМ. приблизительно 30% Оа. поглощенного легкими, высвобождается в тканях (стрелка 1). Кривые бив поскольку гемоглобин плода (кривая в) имеет более низкое сродство к ДФГ. чем материнский гемоглобин, освобожденный из материнской крови молекулярный кислород может захватываться гемоглобином плода (стрелка [[I). Кривая г высокая концентрация ДФГ (8 мМ) приводит к повышенному снабжению тканей кислородом (стре.жи I и [[). Кривая д при отсутствии кооператнвиостн между субъединицами гемоглобина от легких к тканям транспортировалось бы меньше Оз. При построении гипотетической кривой связывания (5) для комплекса НЬОз принята константа диссоциации 38 мкМ. [c.258]

Когда молекулярный кислород принимает электрон, он превращается в анион-радикал Of, называемый супероксидом (Superoxide). Этот радикал способен участвовать как в полезных, так и в нежелательных физиологических процессах. Например, иммунная система живого организма использует супероксид в своей борьбе с патогенами - чужеродными болезнетворными телами. [c.176]

Окисление первичных спиртов молекулярным кислородом при рН>7 в присутствии комплексов меди протекает при физиологических температурах с высокими скоростями и развивается без образования свободных радикалов. Направление окисления спиртов (в альдегр дн ми кислоты) зависит от валентного состояния ионов меди в pa iTBope. [c.50]

Некоторые кристаллические хелаты двухвалентного кобальта в органических соединениях способны обратимо присоединять молекулярный кислород. Работам в этой области посвящен обзор Мартеля и Калвина [81]. Такое присоединение кислорода представляет особенный интерес из-за аналогии с физиологической ролью гемоглобина. Как было показано [24], активны оба вида кристаллических внутрикомплексных соединений двухвалентного кобальта [c.263]

Гемопротеиновые ферменты каталазу и пероксидазу часто сравнивают с гемоглобином и миоглобином сточки зрения отношения к перекиси водорода. Хотя такого рода подход и может быть поучительным, все же нет никакнх доказательств, что взаимодействие гемоглобина или миоглобина с перекисью водорода в организме имеет в обычных условиях существенное 31 ачение. Оба эти вещества образуются за счет связывания белка, называемого глобином, с восстановленным протопорфирином железа, или феррогемом [3701. Гемоглобин содержит четыре группы феррогема на молекулу, а миоглобин—только одну. Основная физиологическая функция этих веществ состоит в координационном связывании молекулярного кислорода. В таком виде гемоглобин функционирует в качестве переносчика кислорода из легких к тканям, что [c.350]

В нормальных физиологических условиях большая часть фенилаланина превращается в тирозин. Фермент, ответственный за эту реакцию,— фенил-алапин-гидроксилаза — напоминает другие типичные гидроксилазы (см. гл. XV) тем, что в реакцию вовлекаются молекулярный кислород и восстановленный НАДФ. Этот фермент локализуется в микросомной фракции клетки. Необычная особенность катализируемой им реакции состоит в том, что для нее в качестве кофермента нужен птеридин, имеющий следующую структуру [c.451]

Первоначальный источник водорода, присоединяемого к НАДФ, у разны.х фотосинтезирующих организмов различен. Во всех случаях молекула-донор расщепляется на водород и окисленный остаток. Водород восстанавливает НАДФ, а окисленный ко.мпоиент обычно высвобождается в окружающую среду. У прокариотов, способных к фотосинтезу ( бактериальный фотосинтез), донорами водорода могут быть разные молекулы, но это никогда не бывает вода. Только в фотосинтезе зеленых растений для получения водорода используется расщепление воды. Отход этой реакции — молекулярный кислород — выделяется в окружающую среду. В биологической эволюции ни один случай загрязнения среды не имел столь далеко идущих последствий благодаря своему высокому сродству к электронам кислород явился незаменимым субстратом для совершенно новой формы обмена веществ — дыхания. Дыхательный обмен привел к высокому уровню. метаболической эффективности, чго в свою очередь открыло путь для эволюции организмов с неизмеримо более высоким уровнем интенсивиости физиологических процессов. [c.40]

Потенциал стандартного водородного электрода Ед = 7 (—0,06) = —0,42 В, а потенциал пары вода — кислород равен +0,815 В. В этих пределах заключены р едоксипотенциалы всех биологически важных окислительно-восстановительных систем. Процесс биологического окисления сводится к окислению водорода субстрата до воды благодаря молекулярному кислороду. Разность потенциала между водородным и кислородным электродами составляет 1,23 В. Благодаря наличию ряда биологических окислительно-восстановительных систем скачок потенциала при окислении субстратов осуществляется постепенно с относительно н льшим перепадом свободной энергии. Это обеспечивает более полную фиксацию освобождающейся энергии в энергию макроэргических соединений, используемых организмом для различных физиологических функций. [c.191]

Относительно ферментативных свойств церулоплазмина имеются противоречивые данные, в особенности это касается реакции окисления аскорбиновой кислоты [25, 50]. В настоящее время считают, что ионы меди(II) церулоплазмина попеременно восстанавливаются и окисляются, взаимодействуя то с ионами железа (II), то с молекулярным кислородом [51]. В процессе этих превращений могут окисляться некоторые соединения, в том числе ДОПА и аскорбиновая кислота. Осаки и сотр. [52] для обозначения этого свойства ввели термин ферроксидазная активность . По их предположению церулоплазмин способствует окислению железа(II), хранящегося в печени, после чего железо(III) может быть связано в трансферрин. Действительно, с его помощью можно вызвать мобилизацию железа из депо печени, что было проделано in vivo на опытах со свиньями, в организме которых был дефицит меди, хотя пока не доказано, связано ли это явление с какими-либо физиологическими или патологическими последствиями. Так, например, у больных, страдающих болезнью Вильсона, годами может сохраняться дефицит церулоплазмина или даже наблюдается полное его отсутствие, что особенно часто бывает во время лечения. Тем не менее, хотя к моменту начала лечения анемия может достигать средней стадии, почти у всех таких пациентов содержание гемоглобина и гематокрита вскоре достигает нормального уровня, а в метаболизме железа не наблюдается каких-либо видимых отклонений от нормы. Эти парадоксальные явления нашли объяснение после того, как Тофам и Фриден [54] сообщили об идентификации и выделении в чистом виде из сыворотки крови человека нового медьсодержащего белка, отличающегося от церулоплазми- [c.369]

Обратимое связывание молекулярного кислорода гемэритрином является его физиологической функцией. Кривая связывания кислорода гемэритрином из Sipun ulus nudas в отличие от аналогич- [c.379]

Лев2, первый установивший индивидуальность каталазы, считает, что, вследствие исключительной активности этого фермента, перекись водорода не имеет никакого физиологического значения. Эта точка зрения кажется нам, однако, не вполне обоснованной, так как Лев не изучал одновременного действия пероксидазы и каталазы на перекись водорода. Таким образом, еще не доказано, что каталаза препятствует использованию перекиси водорода для окисления при помощи пероксидазы. Далее нельзя оставить без внимания тот факт, что при самопроизвольном окислении легкоокисляемых веществ первоначально образуется не только перекись водорода, но и замещенные перекиси, которые активируются пероксидазой так же, как перекись водорода. Разлагает ли каталаза и эти перекиси с выделением молекулярного кислорода, — еще не выяснено. Нам казалось поэтому необходимым исследовать экспериментально взаимодействие каталазы с замещенными перекисями водорода, с одной стороны, и с перекисью водорода в присутствии пероксидазы — с другой. Сделанные нами опыты проливают, как нам кажется, некоторый свет на довольно запутанный вопрос [c.356]

Физиологическая роль меди теснейшим образом связана с окислительными процессами, происходящими в растительных и животных организмах. Медь является составной частью ряда важнейших окислительных ферментов — полифенолоксидазы, аскорбиноксидазы, лакказы и дегидрогеназы бутирил-кофермен-та А. Сравнительно недавно Г. Малером было показано, что уриказа, или иначе, урикооксидаза, — фермент, производящий окисление мочевой кислоты, также содержит медь . Все указанные медьсодержащие ферменты осуществляют реакции окисления путем переноса электронов с субстрата к молекулярному кислороду, являющемуся акцептором электронов. В связи с функциями переноса электронов от субстрата к атмосферному кислороду валентность меди в протекающих окислительно-восстановительных реакциях изменяется от двухвалентного к одновалентному состоянию и обратно. [c.114]

Саркоплазматические белки растворимы в воде и слабых солевых растворах. Основную массу их составляют белки-ферменты, локализованные главным образом в митохондриях и катализирующие процессы окислительного фосфорилирования, а также многие ферменты гликолиза, азотистого и липидного обменов, находящиеся в саркоплазме. К этой группе относится также белок миоглобин, который связывает кислород с большим сродством, чем гемоглобин, и депонирует молекулярный кислород в мышцах. В последнее время открыта группа саркоплазматических белков парвальбуминов, которые способны связывать ионы кальция, однако их физиологическая роль остается не выясненой. [c.296]

В организме человека основной механизм передачи кислорода от легких к тканям заключается в обратимой ассоциации молекулярного кислорода с белком гемоглобином. Это вещество можно рассматривать как бы состоящим из двух основных компонентов — белка глобина и содержащей железо системы норфириновых колец, которая называется гемом. Нормальная обратимая ассоциация гемоглобина с кислородом происходит без изменения окислительного состояния атома железа, образующего хелат. Если атом железа гемгруппы окислится до трехвалентного состояния, образовавшийся метгемоглобин уже не будет способен связывать кислород. Когда большая доля гемоглобина крови превратится в метгемоглобин, сюособность крови передавать кислород сильно ухудшится, что может даже привести к смерти. Физиологический результат этого действия напоминает отравление окисью углерода, так как в обоих случаях ткани не могут получать кислород. [c.206]

Исследования кислородного эффекта на модельных системах привели к выводу о важной роли молекулярного кислорода (процессов окисления) в первичных механизмах лучевого поражения. Если раньше кислородный эффект связывали с влиянием кислорода на процессы радиолиза воды, с образованием окислительных радикалов, то в настоящее время стала очевидной необходимость изучения конкретных реакций взаимодействия биомакромолекул с кислородом и (эндогенными низкомолекулярными веществами и учета измененного физиологического состояния клетки и всего организма под влиянием нарушенного кислородного режима и об-лучёиия. Таким образом, существенным в исследованиях противолучевого действия гипоксии становится определение роли физиологического состояния клетки в оценке ее радиорезистентности. [c.266]

Процессы микробиологического получения органических кислот иногда называют аэробным брожением. Однако такое определение не отражает физиологического смысла этого процесса для самого микроорганизма-продуцента. Согласно современным представлениям брожение определяется как тип метаболизма без участия молекулярного кислорода, при котором АТР образуется путем субстратного фосфорилирования. В свете этого процессы микробиологического синтеза уксусной, глюконовой, лимонной, фумаровой и ряда других органических кислот не могут быть определены как процессы брожения, поскольку их продуценты — аэробы и образование кислот осуществляется в условиях интенсивной аэрации. Указанные кислоты являются промежуточными продуктами метаболизма соединений углерода, в том числе интермедиатами цикла трикарбоновых кислот. Микробиологические [c.495]

Как отмечалось выше, очень чувствителен к молекулярному кислороду процесс азотфиксации. Несмотря на это, способность фиксировать N2 широко распространена среди прокариот, принадлежащих ко всем физиологическим группам, различающимся отношением к молекулярному кислороду она присуща как хемотрофам, так и фототро--фам, в том числе цианобактериям, осуществляющим кислородный фотосинтез. Фиксировать молекулярный азот могут как свободноживущие формы, так и прокариоты, находящиеся в симбиозе с эукариотными организмами. [c.305]

При окислении 1 моля яблочной кислоты цптохромом с в этих условиях освобождается 18 246 кал, которые в физиологических условиях могут быть использованы для соверщения полезной работы. Если бы яблочная кислота окислялась молекулярным кислородом, освобождалось бы 45 715 кал, так как 0 для восстановления кислорода с образованием воды равно -1-0,82 В. [c.344]

Молекулярная структура кислородиереносящих белков удивительна в процессе биологической эволюции природа создала несколько типов молекул для переноса кислорода. Все они ярко окрашены. Кислородпереносящие белки можно разделить на три больших семейства гемоглобин, хорошо знакомое красное вещество в крови человека и многих других животных гемоцианин, голубой пигмент в крови многих моллюсков и членистоногих гемэритрин , белок вишневого цвета в физиологических л<идко-стях организмов некоторых мелких беспозвоночных. Все они относятся к металлопротеинам. Гемоглобины содержат железо в составе гема гемоцианины имеют в активных центрах два атома меди (разд. 6.5), а гемэритрипы — два атома железа. Гемоглобин— это красный белок красных кровяных телец, который переносит кислород из легких к тканям иа долю гемоглобина крови приходится примерно три четверти содержания железа в человеческом теле [232]. [c.359]

Известно (Уэйн,1960 Мельников Н. Н., Баскаков, 1962), что сама феноксикислота обладает слабой физиологической активностью. Замещение одного из атомов водорода в цикле на галоид резко повышает активность соединения. Наибольшей активностью обладают 4-галоидфеноксиуксусные кислоты. Моногалоидзамещенные фенок-сиуксусные кислоты по активности располагаются так хлор- фтор-бром-иод. Из дихлорфеноксиуксусных кислот наиболее активны соединения, содержащие галоид в положениях 2,4 2,5 3,4. Замена двух атомов водорода на хлор в положениях 3,5 или 2,6 резко снижает активность. Трихлорфеноксиуксусные кислоты по физиологической активности располагаются в следующий ряд 2,4,5-2,3,4-3,4,5-2,4,6-2,3,6. Активность соединений снижается с увеличением молекулярной массы радикала и при замене эфирного кислорода серой или аминны-ми группами (КН, МК). Для того, чтобы соединение обладало ростовыми свойствами, его молекула должна содержать карбоксильную группу или заместители, которые легко могут превратиться в карбоксил в тканях растений. Замена карбоксила кислоты на другие функциональные группы резко снижает активность соединений. Если гидроксильный кислород в карбоксильной группе заменить серой, то активность соединения существенно не изменится. Амиды, анили-ды и другие производные арилоксиалканкарбоновых кислот по физи- [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология