Вода окислительно-восстановительный переноса водорода

Фотохимическое восстановление хлорофилла, его аналогов и производных органическими восстановителями (аскорбиновой кислотой, цистеином и др.) с образованием продуктов, имеющих повышенную энергию за счет поглощенных квантов света, обнаружил А. А. Красновский [1349] спектральным путем и по изменению окислительно-восстановительного потенциала. В темноте происходит без участия кислорода обратный процесс окисления, возвращающий систему в теормодинамически устойчивое состояние. А. А. Красновский предполагает, что фотовосстановление хлорофилла происходит путем перехода на его бирадикал - X электрона от восстановителя НА, после чего последний уже без участия света передает протон окислителю В. Аналогично должны проходить первые стадии фотосинтеза в растениях, где НА — вода или первичные продукты ее восстановления и В — восстанавливающаяся Og или первичные продукты ее фиксации. Таким образом, перенос водорода совершается двумя сопряженными процессами переносом электрона к хлорофиллу и переносом протона к нему же или, что более вероятно, непосредственно к дальнейшим промежуточным продуктам цепи реакций, ведущих к восстановлению СОо. Упрощенная схема участия хлорофилла в фотосинтезе согласно этим представлениям имеет вид [c.476]

В главе III фотосинтез зеленых растений рассматривается как перенос водорода от воды к двуокиси углерода в главе V бактериальный фотосинтез характеризуется как перенос водорода к тому же акцептору, но не от воды, а от других восстановителей. Эти переносы водорода могут связываться с реакциями различного типа, например карбоксилированием, гидратацией, фосфорилированием или дисмутацией. Несмотря на это, мы можем с уверенностью допустить, что первичный фотохимический процесс является стадией основного окислительно-восстановительного процесса. [c.155]

А. П. Теренин [1347] и затем Льюис и Каша [1348] объяснили сенсибилизирующее действие пигментов превращением их в промежуточное мета-стабильное бирадикальное состояние при поглощении кванта света. Такой бирадикал, образованный размыканием электронной пары, может сенсибилизировать реакции переноса водорода и кислорода, участвуя в их промежуточных стадиях. По А. Н. Теренину и А. А. Красновскому [1349], при фотосинтезе водород обратимо переносится бирадикалом хлорофилла от воды к окислительно-восстановительным системам (например, к окисленным формам дегидраз), восстановленные формы которых включаются в темповые реакции фотосинтеза. Есть основания предполагать участие в сенсибилизации хлорофиллом фоторазложения воды каротиноидов в качестве переносчиков кислорода с промежуточным образованием перекисей. Однако попытки обнаружить внедрение О в ксантофилл при выращивании водорослей в HgO не увенчались успехом [1350]. [c.476]

Уже давно в теориях фотосинтеза предполагалось участие окислительно-восстановительных реакций в этом процессе. Однако в ранних теориях в основном внимание уделялось постулированному первичному акту переноса атомов водорода от воды к углекислоте. В 1941 г. в результате блистательного сравнительного анализа биохимии фотосинтетических процессов в самых разнообразных организмах Ван Ниль [426] высказал предположение, что первичный фотохимический акт включает образование первичного окислителя и первичного восстановителя. [c.413]

В реакциях переноса группы, окислительно-восстановительных и гидролитических реакциях участвуют два субстрата, В некоторых случаях в ходе реакции второй субстрат также связывается с ферментом, что приводит к образованию тройного комплекса, В качестве примера можно привести реакции гидролиза пептидных и эфирных связей а-химотрипсином. Этот фермент особенно эффективен в отношении гидролиза пептидной связи, расположенной с карбоксильной стороны ароматических аминокислотных остатков, входящих в состав белков, В подобных реакциях вторым субстратом является вода, которая связывается с участком фермента, находящимся вблизи активного центра, связывающего субстрат, В других случаях, например в случае реакции, катализируемой каталазой, в ходе которой две молекулы перекиси водорода превращаются в воду и кислород, нет данных об образовании тройного комплекса. [c.385]

Виланд переносит свою теорию дегидрирования и в область биологических окислительных процессов. Он рассматривает окислительные и восстановительные ферменты как дегидразы и высказывает предположение, что их действие не имеет ничего общего с активацией кислорода. Ему удалось в случае большинства субстратов, на которые действуют оксидазы (за исключением тирозина и мочевой кислоты), достигнуть типичного окисления посредством палладия и в отсутствии кислорода. Эти опыты показывают, что окисляемые в данном случае вещества способны окисляться не только свободным кислородом, но и за счет воды в присутствии акцепторов водорода. Из этого, однако, совершенно не вытекает, что оксидазы могут вызывать те же самые окисления в отсутствии кислорода. [c.114]

В условиях аэробиоза распад углеводов до образования пировиноградной кислоты происходит так же, как и при анаэробиозе, но в отличие от него пировиноградная кислота полностью окисляется до диоксида углерода и воды в цикле трикарбоновых кислот — ЦТК (цикле Кребса, лимоннокислотном цикле). В этом цикле последовательно протекают окислительно-восстановительные реакции, в которых под действием специфических дегидрогеназ происходит перенос водорода на молекулярный кислород — конечный [c.206]

В фотохимическом реакционном сосуде I фотосинтезирующие структуры (хлоропласты) осуществляют фотохимическую реакцию переноса электрона на экзогенный низкомолекулярный переносчик электронов А. При этом из воды выделяется молекулярный кислород. В реакторе II осуществляется каталитический перенос электронов на протоны с образованием молекулярного водорода. Экзогенный электронный переносчик А при этом должен обладать определенными свойствами окислительно-восстановительный потенциал пары восстановитель — переносчик должен быть близок к окислительно-восстановительному потенциалу водородного электрода в реакции получения водорода должен быть использован катализатор, осуществляющий перенос электронов с восстановленного акцептора (АН2) на протоны с образованием молекулярного водорода используемый акцептор А должен быть эффективным субстратом такого катализатора. [c.47]

Процесс фотосинтеза в растениях представляет сложный окислительно-восстановительный процесс, идущий через ряд промежуточных реакций, в котором вода, отдавая водород и служа восстановителем, сама окисляется, а двуокись углерода, принимая водород и служа окислителем, сама восстанавливается. Основной же смысл процесса фотосинтеза заключается в отрыве водорода от воды и в переносе его на двуокись углерода. [c.320]

Потенциал между водородным и кислородным электродами соответствует изменению свободной энергии при реакции окисления водорода до воды (перенос 2Н+ и 2е- на атом кислорода). Наличие ряда биохимических окислительно-восстановительных систем, приведенных в табл. 14, позволяет расчленить этот потенциал на ряд промежуточных этапов, лежащих в основе процессов биологического окисления. [c.256]

Эти результаты показывают, что формула Тафеля (1.60) является приближенной и получается из точной (1.66) в результате разложения по степеням e Es, а коэффициент переноса а для этой системы равен 0,5. Если исходить из тех же представлений о роли флуктуаций поляризации растворителя, то удается развить квантовомеханическую теорию реакции ионизации водорода [31 ]. Эта реакция является примером окислительно-восстановительных реакций, в которых наряду с переходом электрона происходит перераспределение тяжелых частиц. Действительно, как схематически изобран ено на рис. 15, реакция ионизации водорода состоит в том, что электрон, который участвовал в образовании химической связи водорода с поверхностью, становится чисто металлическим , а ион водорода — протон — переходит в раствор, где соединяется с молекулой воды. Оценки показывают, что связь Н+ — HjO практически заморожена, так что вся динамика связана с растворителем. Вероятность перехода протона определяется формулой типа (1.62), но в предэкспоненте появляется дополнительный множитель, описывающий перекрытие протонных волновых функций. Таким образом, в этом случае удается оправдать формулу Тафеля и предсказать зависимость коэффициента а от перенапряжения. [c.24]

Найденные окислительно-восстановительные коэффициемгы переносятся в уравнение реакции, а коэффициент для воды находится по числу атомов водорода и кислорода в левой части равенства [c.243]

Хлорофилл, как известно, принимает непосредственное химическое участие в процессе фотосинтеза, являясь одним из звеньев "в цепи окислительно-восстановительных реакций, приводящих к отнятию водорода от воды и присоединению его к СО2. Роль бактериохлорофилла у фотосинтезирующих бактерий, очевидно, такая же, как хлорофилла а У растений. Эти пигменты в растворе способны также сенсибилизировать реакпию фотохимического переноса водорода, как и хлорофилл (Красновский, Войновская,1951 Красновский, Пакшна, 1959). [c.147]

Характерной особенностью деятельности оксидоредуктаз в живой клетке является их способность образовывать системы (так называемые цепи окислительно-восстановительных ферментов), в которых осуществляется многоступенчатый перенос атомов водорода или электронов от первичного субстрата к конечному акцептору, которым является, как правило, кислород, так что в результате образуется вода. [c.117]

Общая разность окислительно-восстановительных потенциалов между НАДН и О2 равна 1,14 В [0,82 - (-0,32) = 1,14] этому соответствует разность свободных энергий AG, равная -220 кДж в пересчете на каждую пару переносимых электронов. Такого количества энергии хватило бы на синтез четырех молекул АТФ. Однако в действительности может синтезироваться не более трех молекул АТФ. Отметим, что энергия синтеза воды из молекулярного водорода и молекулярного кислорода равна 230 кДж/моль, т. е. несущественно отличается от энергии синтеза воды при переносе водорода с НАДН на молекулярный кислород в живой клетке. [c.232]

Цитохромы-окислительно-восстановительные системы, переносящие только электроны водород они не транспортируют. К цитохромам электроны поступают от пула хинонов. При переносе электронов эквивалентное им число протонов переходит в раствор. В качестве простети-ческой группы цитохромы содержат гем (рис. 7.9, Г). Центральный атом железа геминового кольца участвует в переносе электронов, изменяя свою валентность. Цитохромы окрашены они отличаются друг от друга спектрами поглощения и окислительно-восстановительными потенциалами. Различают цитохромы а, а , Ь, с, о и ряд других. В цитохроме с группы гема ковалентно связаны с цистеиновыми остатками апопро-теина благодаря такой прочной связи он растворим в воде и его можно экстрагировать из мембраны солевыми растворами. Цитохром с найден почти у всех организмов, обладающих дыхательной цепью. Что касается распространенности других цитохромов, то тут существуют заметные различия. [c.238]

Казалось странным называть окислением процесс, при котором образуется свободный кислород, однако известно, что отделение водорода от воды и есть окисление по общему смыслу этого термина. В вышеизложенной схеме (а) угольный ангидрид восстанавливается до углерода, а последний гидратируется водой — процесс, казалось бы, не связанный с окислением. В схеме (в) Вильштеттера и Штоля ни гидратирование двуокиси углерода до угольной кислоты, ни разложение угольной кислоты на формальдегид и кислород не носят окислительно-восстановительного характера. Однако и гидратация С до Н2СО и разложение Hg Og до Н. СО и О2 требуют переноса водородных атомов от кислорода к углероду это и есть признак окислительно-восстановительного процесса, даже если перенос проходит интрамолекулярно, т. е. между двумя атомами одной и той же молекулы, а не интермолекулярно, как в типичных окислительно-восстановительных реакциях. Таким образом, рассматривать фотосинтез как окислительно-восстановительную реакцию между водой и двуокисью углерода— значит не выдвигать гипотезу, а констатировать факт. [c.57]

Суигествует строгая классификация ферментов, учитывающая особен1юсти реакций, ускоряемых этими биокатализаторами. Особенно важны следующие из них разрыв химической связи между двумя атомами и последующее присоединение воды, т. е. гидролиз, перенос групп атомов от одной молекулы к другой, окислительно-восстановительные реакции (т. е. перенос электронов или атомов водорода), перестройка каркаса молекул — изомеризация и соединение двух молекул — конденсация. [c.94]

Однако в отсутствие фотосинтетических агрегатов (энзимов и т. д.) молекулы хлорофилла не способны вызывать фотосенсибилизированную окислительно-восстановительную реакцию с участием воды, как донора, и реагентов Хилла в качестве акцепторов. С другой стороны, было показано, что хлорофилл сенсибилизирует в растворе окисление молекулярным кислородом аллилтиомочевины [733], процессы переноса электронов (или водорода) от аскорбиновой кислоты и фенилгидразина к Сафранину, Метиловому красному [546, 734—738]. Эти сенсибилизированные окислительновосстановительные реакции, обратимое фотовосстановление хлорофилла аскорбиновой кислотой с образованием промежуточного продукта ярко-розового цвета (реакция Красновского [233]), а также обратимое фотоокисление хлорофилла хинонами или солями трехвалентного железа [739—741] по своей природе аналогичны фОтореакциям синтетических красителей (см. стр. 388) [742]. [c.464]

В пробирку вносят 4-6 капель воды, 1 каплю взвеси рибофлавина и по каплям метиленовый синий — до синего или зеленоватосинего окращивания раствора. Внести в пробирку кусочек цинка и 2-3 капли концентрированной соляной кислоты (начинается вьщеление пузырьков водорода). По мере насыщения раствора водородом окислительно-восстановительный потенциал смеси постепенно снижается и происходит восстановление рибофлавина и метиленового синего. Восстановление всего объема метиленового синего (Е0 - +0,11 В) происходит раньше, чем восстановление значительной части внесенного в пробирку рибофлавина ( д = -0,20 В), поэтому цвет жидкости переходит последовательно в зеленый, желто-зеленый, желтый, бледно-желтый или розовый и наконец жидкость обесцвечивается за счет восстановления рибофлавина в лейко-соединение. Бесцветную или розовую жидкость сливают в другую пробирку и наблюдают за изменением окраски. Водород в жидкость больше не поступает, а уже растворенный в ней уходит в воздух и переносится через рибофлавин и метиленовый синий на кислород воздуха ( д 0.82 В). В результате происходит постепенное повышение окислительно-восстановительного потенциала, после расходования в растворе водорода начинается окисление восстановленного рибофлавина. Он передает водород через индикатор метиленовый синий на кислород и желтеет (часть водорода поступает к кислороду, минуя индикатор). После этого начинается окисление лейкометиленового синего — раствор становится сначала зеленым (желтый и синий цвет дают зеленый) и затем синим. [c.124]

Особенность деятельности оксидоредуктаз в живой клетке состоит в том, что они образуют системы или цепи окислительно-восстановительных ферментов (дыхательные цепи), в которых осуществляется кшогоступенчатый перенос атомов водорода или электронов от первичного субстрата к конечному акцептору, как правило, кислороду. В конце концов атомы водорода переносятся на кислород и образуется вода. [c.136]

Примером окислительно-восстановительных реакций in vivo является перенос электронов в хлоропластах и митохондриях. В обоих случаях в системе имеется цепь переносчиков, по которым передаются электроны (и,возможно,ионы водорода). В митохондриях электроны от НАД - Н или сукцината в конечном счете переносятся на кислород, а в хлоропластах существует нециклический процесс передачи электронов от молекулы воды к НАДФ+. Каждому из переносчиков, участвующих в этом процессе, присущ свой окислительно-восстановительный потенциал. В митохондриях переносчик с самым отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом стоит в цепи первым, а с самым положительным — последним. Электроны передаются по цепи от одного переносчика к другому, и в результате этого процесса энергия запасается в виде АТФ. В хлоропластах процесс передачи осложнен тем, что в двух местах транспортной цепи электрон переходит от соединения с более положительным окислительно-восстановительным потенциалом к соединению с более отрицательным потенциалом на этих этапах используется энергия солнечного света. Остальные переносчики в цепи располагаются в порядке возрастания их потенциалов, и электроны от предьщущего переносчика к последующему могут переходить самопроизвольно. Суммарный же процесс нуждается в притоке энергии и не может происходить в темноте. [c.230]

В свете этих результатов мобилизация водорода воды ири фотосинтезе идет по пути его переноса посредством обратимо-фотореагирующей молекулы хлорофилла к окисленным формам дегидразных ферментов или иных вспомогательных окислительно-восстановительных систем восстановленные формы этих ферментов могут участвовать в ступенчатых, темновых реакциях связывания и восстановления углекислоты (рассмотрение этих вопросов см. [И]). [c.373]

В предыдущих сообщениях было показано, что изолированный фермент Шардингера (пергидридаза, альдегидраза, ксантиноксидаза), который обусловливает окислительно-восстановитольные реакции с альдегидами, гипоксантином и ксантином за счет молекулы воды, не в состоянии переносить молекулярный кислород на указанные субстраты, т. е. играть роль непосредственной оксидазы. С другой стороны, Виланду не удалось окислить фенолы посредством изолированной фенолоксидазы при замене кислорода другими акцепторами водорода (метиленовая синь, динитробензол и т. д.). Ферментативный окислительно-восстановительный процесс за счет молекулы воды и ферментативное окисление за счет молекулы кислорода представляют собою, следовательно, два совершенно независимых процесса, обусловленных различными фермен тами. В противоречии с этим выводом, в литературе приводятся данные о существовании сукцино-дегидразы, которая вызывает дегидрирование янтарной кислоты как посредством метиленовой сини, так и посредством молекулярного кислорода. Предметом настоящего сообщения и является выяснение этого противоречия. [c.531]