Обмен веществ и ферментативные процессы

В живых организмах различные классы комплексных соединений выполняют специфические функции в обмене веществ. Исключительно велика роль природных комплексных соединений в процессах дыхания, фотосинтеза, биологического окисления и в ферментативном катализе. Так, например, ионы Ре ,М + в качестве комплексообразователей входят в состав важнейших природных соединений — гемоглобина и хлорофилла. Структурные формулы этих веществ весьма сложные. Тем не менее общий принцип их построения можно выразить следующей схемой [c.207]

Изучение различных физических свойств биомассы клеток (парциальное давление паров воды, теплота испарения, диэлектрические постоянные и др.) показало, что при влажности биомассы свыше 20% вода полностью заполняет объем клетки и функционирует как непрерывная среда. При этих условиях в клетке могут свободно протекать все ферментативные процессы. Если биомасса содержит 10—20% влаги, то это в основном связанная вода. Клеточные коллоиды в данном случае переходят в гели и протекание всех ферментативных процессов затруднено. Если влажность биомассы еще ниже — 5—10%, ее физические свойства резко изменяются, но и при этих условиях, можно полагать, еще возможен обмен между молекулами воды и некоторыми веществами на близлежащих участках. Если влажность биомассы менее 5%, вода в клетке локализуется в пределах определенных структурных элементов. При таком обезвоживании биомассы микробной культуры часть клеток повреждается и инактивируется. Инактивация клеток имеет место и при хранении сухих микробных препаратов. В то же время в сухом виде жизнеспособность клеток сохраняется гораздо дольше —до нескольких лет, так как из-за низкого содержания воды все реак- [c.24]

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ [c.27]

В благоприятных условиях, т. е. в среде, где есть водный раствор питательных веществ, а также соответствующие физические и химические факторы (температура, pH, О2) в клетках микроорганизмов начинаются ферментативные процессы, обмен веществ с окружающей средой. Из веществ, проникших в клетку, образуются внутриклеточные вещества и структурные элементы. Одновременно идут процессы распада веществ — диссимиляции. Если анаболические процессы преобладают над катаболическими, наблюдается рост клетки, увеличение ее размеров. Достигнув определенных размеров в соответствующей фазе развития, клетка может начать размножаться. Скорость размножения зависит как от видовых свойств культуры, так и от условий окружающей среды. В благоприятных условиях каждое следующее поколение у дрожжевых клеток появляется через часовой интервал, а у некоторых бактерий даже через каждые 20—40 мин. Однако обычно размножение происходит гораздо медленнее, так как в среде роста всегда есть ограничивающие (лимитирующие) факторы нехватка какого-либо питательного вещества, изменение температуры, pH, образование токсических веществ, избыток клеточной массы на единицу объема и т. д. [c.61]

Изучение витаминов, их роли в обмене веществ, участия в ферментативных реакциях, в функционировании органов чувств, в процессе размножения и роста животного организма, применения в медицине и питании производится многими разделами естествознания, в результате чего созданы обширные обзорные монографии в первую очередь это относится к молекулярной биологии, биохимии, биологии и медицине. Однако в области химического изучения витаминов обширный фактический материал оставался разрозненным и до последнего времени недостаточно обобщенным. В известной степени этот недостаток был восполнен изданием в 1959 г. книги Химия витаминов . [c.3]

Ферменты по химическому составу представляют собой вещества белковой природы, которые способны катализировать определенные химические процессы. Однако, в отличие от обычных катализаторов, каждый фермент может катализировать строго определенные реакции. Благодаря такой тонкой специфичности ферментативного катализа возможна строгая упорядоченность и теснейшая взаимосвязь отдельных ферментативных реакций, которые в своем закономерном сочетании создают лежащий в основе жизни биологический обмен веществ. Они выполняют в организме функции, связанные с проявлением жизни, в том числе функции пластические, энергетические, обусловливая особую. свойственную данному виду организмов, направленность обмена [c.207]

Ингибиторы ферментов широко используются в экспериментальных исследованиях в области биохимии, физиологии, цитологии, генетики для изучения механизма каталитического действия ферментов, установления природы функциональных групп белков, для выяснения роли различных ферментативных процессов в обмене веществ. [c.212]

Ферментация розы. Ферментация розы является первой стадией переработки ее любым методом. В период от сбора до экстракции в цветках протекают ферментативные, обменные и другие процессы. В результате этого изменяются масса и влажность цветков, содержание и качество конкрета. При благоприятных условиях происходит гидролиз глюкозидов душистых веществ, летучие вещества не испаряются в воздух и не подвер- [c.203]

Все клетки, даже самые простые, имеют мембраны. Мембраны отделяют внутреннее содержимое клетки от окружающей среды, поэтому нарушение целостности мембраны приводит к гибели клетки. Мембраны не только сохраняют молекулы веществ, входящих в ее состав, но и реализуют специфику химического состава клеточной цитоплазмы. С помощью специальных устройств мембрана избирательно выбрасывает из клетки ненужные вещества и поглощает из окружающей среды необходимые. Главные компоненты биологических мембран живых организмов — это сложные липиды. Следует обратить внимание на то, что все сложные липиды, описанные в разд. 9, имеют характерное строение для поверхностно-активных веществ, т. е. две большие неполярные углеводородные группы и полярную часть, способную к образованию водородных связей. Таким образом, эти молекулы способны самопроизвольно агрегировать, образуя в воде бислойные структуры, составляющие основу мембраны. В состав мембранного бислоя входят и молекулы белков, и свободные жирные кислоты. Последние встраиваются в бислой так, что их жирные хвосты погружены внутрь, а полярные группы во внешнюю среду и контактируют с ионами натрия с внешней, а с ионами калия с внутренней стороны бислоя (см. рис. 73). Биологические мембраны не только регулируют обмен веществ в клетке, но и воспринимают химическую информацию из внешней среды с помощью специальных рецепторов. Биологические мембраны обеспечивают иммунитет клетки, нейтрализуя чужие и свои вредные вещества. Они также способны передавать информацию соседним клеткам о своем состоянии. Наконец, совсем недавно было обнаружено, что многие белки-ферменты могут работать только внутри мембраны, запрещая, разрешая или сопрягая ферментативные процессы. [c.407]

Условия минерального питания оказывают очень сильное воздействие на скорость и направленность ферментативных процессов в растениях. Элементы питания в значительной степени регулируют деятельность ферментов, участвующих в процессах синтеза сахарозы, крахмала, белков, жиров и многих других соединений н растениях. Меняя условия питания, можно изменять в желаемом направлении обмен веществ растения. Познакомимся с некоторыми данными о влиянии условий питания на активность ферментов в растениях. [c.75]

Обмен веществ в клетке или в организме можно определить как совокупность всех химических процессов, которые могут в них протекать. Поэтому обмен веществ даже у простого одноклеточного организма не представляет собой чего-то неизменного — в любой данный момент времени реализуются только одни какие-то его возможности, а другие остаются невыраженными. Естественно возникает вопрос о факторах, контролирующих выражение обмена веществ. Этим факторам, т. е. проблеме регуляции обмена, уделяется в современной биохимии очень большое внимание как в области эксперимента, так и в области теоретических исследований. Регуляция обмена осуществляется с помощью чувствительной системы взаимосвязанных механизмов слежения и настройки, в которую входят и внутренние компоненты (наследственные, генетические) и внешние (обусловленные средой, физиологические). Поскольку все процессы обмена веществ взаимосвязаны во времени и пространстве, образуя единое целое, любые воздействия затрагивают весь обмен в целом, хотя для удобства мы можем в первом приближении сосредоточить наше внимание на какой-либо одной реакции и ее участниках. Считается аксиомой, что весь обмен веществ и его регуляцию можно прямо или косвенно объяснить, исходя из ферментативного оснащения организма. [c.272]

В живых организмах различные классы комплексных соединений выполняют специфические функции в обмене веществ. Исключительно велика роль природных комплексных соединений в процессах дыхания, фотосинтеза, биологического окисления и в ферментативном катализе. [c.261]

Если сравнить ферментативные процессы, протекающие у животных, высших растений и микроорганизмов, то можно заметить сходство, даже единство, лежащее в основе жизнедеятельности самых разнообразных живых существ. Считают, что процессы, идущие в животной клетке (например, клетке мозга), растительной (например, меристемы) или железобактерии, весьма близки и их метаболизм отличается лишь в деталях. Конечно, правильно, что такие процессы, как синтез белка, перенос электронов, фосфорный обмен или цикл трикарбоновых кислот, как и множество других явлений, сходны у самых разнообразных многоклеточных и одноклеточных организмов. Однако наряду с этим необходимо всегда иметь в виду характерные, специфические особенности обмена веществ и, следовательно, ферментативных процессов у микроорганизмов, которые способны и отличными способами реагировать на физические и химические воздействия, и осуществлять сложные каталитические реакции таких типов, которые никогда не выполняются животными и высшими растениями. [c.113]

Трихлорацетат натрия подавляет ростовые процессы у пырея, сильно тормозит выход почек из состояния покоя. При длительном воздействии гербицида нарушается обмен веществ, подавляется деятельность ферментативных систем и растения отмирают. [c.195]

Подводя итоги сказанного в предыдущих параграфах, мы видим, что на достаточно высоких ступенях химической эволюции возникали циклические процессы, протекающие с участием ферментативных белков, обеспечивающих пространственно-временную координацию реакций цикла при обмене веществ с внешней средой. Главным свойством этой пространственно-временной координации является новообразование аналогичных систем ферментативных белков, что и обеспечивает рост живого вещества. [c.290]

Частный и притом весьма важный в биологическом отношении вид катализа представляет ферментативный катализ, имеющий громадное значение в жизнедеятельности животных и растительных организмов. Содержащиеся в живых организмах вещества, так называемые ферменты, обусловливают протекание с необходимой скоростью таких важнейших жизненных процессов, как пищеварение, обмен веществ, дыхание и т. д. [c.63]

В открытых системах окислительный потенциал наряду с термодинамическим значением приобретает роль кинетического фактора среды. К таким относятся системы, в которых протекают химические реакции, как правило необратимые, при непрерывном, поступлении исходных веществ и удалении продуктов реакции. Открытыми системами являются все биологические системы, в которых идет непрерывный обмен веществ, как-то бактериальные культуры, ткани животных и человека, в ряде случаев почвы и т. п. К ним относятся также многие промышленные среды при непрерывном ведении технологического процесса. В каталитических окислительно-восстановительных реакциях, протекающих в открытых системах, максимальная скорость процесса связана с определенной величиной окислительного потенциала. В результате этого в среде на каком-то отрезке времени устанавливается стационарное состояние, характеризуемое определенной величиной потенциала. Изменение величины окислительного потенциала, например, в бактериальной культуре, может вызвать изменение направления биохимических процессов. Включение или выключение той или иной ферментативной системы вследствие изменения окислительного потенциала может привести к преимущественному протеканию какой-либо одной реакции из множества возможных параллельных реакций. Экспериментальные подтверждения этого положения приведены в 18. [c.45]

Если два А. различаются по механизму действия на обмен веществ чувствительных бактерий, то повышение устойчивости к одному из А., достигнутое в процессе приучения бактерий, не изменяет чувствительности тех же бактерий к другому А. Таким образом, наличие или отсутствие перекрестной устойчивости может быть использовано для доказательства сходства или принципиального различия между сравниваемыми препаратами. Так, перекрестная устойчивость микробов к различным вариантам пенициллина указывает на общность биологич. механизма действия этих препаратов. А. с широким спектром действия (хлоромицетин, ауреомицин, террамицин) способны одновременно поражать не одну, а неск. ферментативных систем чувствительных микробов и, т. о., могут отличаться механизмом действия на различные бактерии. Для предупреждения привыкания микробов к А. нрименяют комбинацию неск. А., обладающих различным механизмом действия на микробную клетку. [c.119]

Нарушение сбалансированности рационов молочных коров по минеральным веществам, витаминам, углеводам и протеину изменяет ферментативные процессы в рубце животного и обмен веществ, а также характер синтеза молока. [c.294]

Изменения в обмене веществ, наступающие в тканях растения при обезвоживании, детально изучены Н. М. Сисакяном с сотрудниками. Эти исследования показали, что изменения водного режима, независимо от причины, их вызывающей, отражаются, прежде всего, на каталитической системе растения. Водный дефицит сказывается в постепенном усилении ферментативного распада сложных соединений клетки (полимерные формы углеводов, белки) и, что еще более важно, в подавлении синтетических, созидательных функций протоплазмы. Сильное снижение интенсивности процессов синтеза сахарозы и белков отмечается уже на самых ранних этапах завядания, за известными же пределами завядания клетка полностью теряет эту способность. Завядание смещает соотношение между процессами синтеза и распада углеводов и белков в сторону как абсолютного, так и относительного усиления распада. Это смещение зависит от уровня потери воды тканями, причем за известными пределами изменения направленности биохимических процессов становятся необратимыми. [c.350]

Число подобных примеров можно было бы умножить. Все они свидетельствуют о том, что становление структуры биополимеров и биокомплексов в значительной мере определяется наличием или отсутствием достаточного количества тех или иных катионов и анионов в клеточном содержимом. Поэтому естественно, что минеральные вещества оказывают огромное влияние на ход ферментативных процессов, обмен различных соединений, формообразовательные процессы и т. п. Роль их в жизнедеятельности организмов очень велика. [c.436]

Микроорганизмы отличаются большой пластичностью обменных процессов, легко изменяют свои свойства и признаки и приспосабливаются к новым средам. Под влиянием внешней среды изменяться могут как морфологические свойства (внешняя форма, способность к спорообразованию, вид колоний), так и физиологические (изменение ферментативных свойств, приобретение способности усваивать новые питательные вещества). Например, в определенных условиях, в частности при накоплении в среде ядовитых веществ, некоторые микроорганизмы могут утратить свою способность к спорообразованию, причем, если это действие будет продолжительным, возникают аспорогенные расы, передающие по наследству новые свойства. [c.505]

Особенностью обменных процессов живого организма является их большая скорость, которая обеспечивается биологическими катализаторами — ферментами. В клетках существуют целые комплексы ферментов, действие которых часто взаимосвязано таким образом, что продукт одной ферментативной реакции является исходным веществом (субстратом) другого фермента. Таким образом создаются сложные метаболические пути превращения различных веществ, приводящие к распаду сложных веществ до простых или образованию сложных белковых и других молекул. [c.28]

Механизм действия антибиотиков различен. Они либо препятствуют развитию микробов (бактериостатическое действие), либо вызывают их гибель (бактерицидное действие) или растворение (бактериолитическое действие). Некоторые антибиотики создают такие условия среды, в которых образуются нежизнеспособные дегенеративные формы микробов. Влияние антибиотиков на обмен веществ микробной клетки изучено недостаточно. Они избирательно поражают отдельные ферментативные системы и таким образом нарушают нормальный обмен веществ у микроорганизмов. Известно, например, что пенициллин подавляет обмен глютаминовой кислоты в клетках грамиоложительных бактерий и препятствует усвоению необходимых аминокислот из питательной среды. Террамицин оказывает задерживающее влияние на процессы фосфорилирования. Мало изучено влияние отдельных антибиотиков на макроорганизм. Установлено, что некоторые антибиотики оказывают благоприятное влияние. Так, например, ауреомицин в сочетании с кобаламином способствует росту и развитию птиц и свиней и получил поэтому широкое применение в сельскохозяйственной практике. [c.308]

Можно назвать еще следующие направления, по которым развивается современная ферментология изучение роли и действия отдельных факторов, влияющих на процесс,—температуры, pH среды, ее окислительно-восстановительного потенциала, концентрации субстрата и фермента изучение кинетики ферментативных реакций исследование специфичности ферментов — важнейшего свойства, определяющего их биологическую роль и возможности практического использования химического строения и действия ингибиторов ферментов, обратимого и необратимого, специфического и неспецифического торможения ими реакций изучение строения и функций различных кофакторов, в первую очередь специфических коферментов, их роли в каталитическом процессе, в обмене веществ исследование особенностей ферментных белков — состава, числа цепей, гидродинамических и электрохимических свойств, химической структуры далее — строения активных центров, их числа, их низкомолекулярных аналогов изучение механизма действия ферментов действия полифермент-ных систем и, наконец, образования ферментных белков, в том числе их биосинтез и образование из предшественников префер-ментов). [c.46]

Аккумулирование энергии в клетках микроорганизмов. Обмен веществ и энергии осуществляется в результате многих ферментативных реакций, сопровождающихся выделением или поглощением энергии. Микроорганизмы обладают способностью аккумулировать энергию в определенных макроэргических соединениях, содержащих химические связи, при разрыве которых выделяется большое количество энергии. Одним из таких аккумуляторов энергии является аденозинтрифосфат (АТФ), который синтезируется из аде-нозиндифосфата (АДФ) путем присоединения остатка фосфорной кислоты. Синтез АТФ осуществляется за счет энергии, выделяющейся при протекании ряда окислительно-восстановительных реакций. Если окисление органических веществ идет ири участии кислорода, то процесс образования АТФ, сопряженный с ним, называется окислительным фосфорилированием. Процесс перехода АДФ в АТФ обратим, и энергия, необходимая для обеспечения биосинтеза, выделяется при отщеплении от молекулы АТФ фосфорной кислоты. Взаимосвязь между реакциями синтеза и разложения АТФ можно показать схематически следующим образом [c.215]

Метаболизм — высокоинтегрированный и целенаправленный процесс, в котором участвует ряд мультиферментных систем, обеспечивающих обмен веществом, и энергией нежду клеткой и средой. Под промежуточным метаболизмом часто понимают всю совокупность ферментативных реакций, происходящих в клетке. [c.112]

Фосфорилирование — ферментативный процесс образования фосфорорганиче-ских соединений, преимущественно сложных эфиров в процессах жизнедеятельности организма. Осуществляется при участии фосфорилаз и фосфотрансфераз. Имеет важное зиаяеяие в обмене веществ и образовании макроэргических соединений. [c.211]

Превращение органического вещества в организме зависит не столько от его химических свойств, сколько от наличия и соотно-гления в системе определенных ферментов и координации их действия. У высокоорганизованных организмов регуляция обменных ферментативных процессов осуществляется посредством нервной, гормональной и генетической системы. [c.158]

Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессах жизнедеятельности человека, участвуя в обмене веществ практически любой ткани человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор и кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма - водно-солевом, кислотнощелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно они разделяются на две группы макроэлементы (Са, Р, Mg, Ка, К, С1, 8), содержащиеся в пище в относительно больших количествах и микроэлементы (Ре, Zn, Си, I, Р и др.), концентрация которых невелика. В литературе [17] приводятся обобщенные сведения о содержании макро- и микроэлементов в средней дневной диете населения нашей страны. Рассмотрим важнейшие из них. [c.26]

При завядании растительных тканей значительно ухудшаются условия образования органических веществ и активизируются ферментативные процессы гидролиза, распада. Такие изменения углеводного и белкового обменов приводят к изменениям биологических функций организма. При ферментативном распаде крупиомолекулярных органических соединений значительно повышается осмотическое давление в клетках, которое задерживает фотосиитетическую деятельность. У засухоустойчивых растений такое нарушение процесса обмена при водном дефиците незначительно, а у неустойчивых к засухе форм гидролиз крупномолекулярных веществ может происходить до конца, вследствие чего резко повышается осмотическое давление, которое при недостаточном водоснабжении может привести к гибели растения. [c.502]

Образование ископаемого органического вещества совершается в несколько стадий и зависит от многих факторов. В начальной стадии степень распада и характер превращения веществ зависят прежде всего от условий аэрации, оводненности среды, химического состава организмов и воздействия микробов. После отмирания 0 ргайизмов хорошо налаженный в живых организмах обмен веществ нарушается, прерываются многочисленные ферментативные реакции. Освобождающиеся при этом соединения цростого или сложного состава подвергаются воздействию огромной армии микроорганизмов. В условиях свободного доступа кислорода при участии ферментов аэробных микроорганизмов большая часть соединений (белков, простых углеводов, жиров) разрушается очень быстро, частично до полной минерализации. При ограниченном доступе кислорода, в полуанаэробных условиях, количество аэробных бактерий невелико, ферментативные окислительные процессы протекают медленнее, вследствие чего распад органических соединений замедлен. Такого типа распад органических соединений происходит при образовании торфов. В анаэробных условиях, на дне глубоких, непроточных болот, происходят замедленные процессы, характерные для сапропелевых илов. [c.40]

Многообразие обменных процессов, необходимых для синтеза различных веществ и роста клеток, требует их хорошей координации. Каждый метаболический путь включает несколько ферментативных реакций. Процессы метаболизма обеспечивают получение энергии в биологически доступной форме, синтез простых структурных компонентов и сложных макромолекул, а также редупликацию клетки. Необходимость вьщержать конкуренцию с другими живыми существами привела к развитию механизмов, которые, с одной стороны, дают возможность приспосабливаться к меняющимся условиям внешней среды, а с другой-оптимально согласовывают между собой различные метаболические процессы. Объектами такой оптимизации могут быть ферментные белки, их синтез и функционирование. Регуляция клеточного метаболизма происходит на двух уровнях-на уровне синтеза ферментов и на уровне изменения их активности. [c.472]

На том этапе эволюцпп, когда впервые появился ферментативный катализ, число метаболитов в окружающей среде было сравнительно невелико и большая часть важных метаболических реакций, свойственных современным организмам, не могла осуществляться. Будучи относительно простыми, ранние формы обмена веществ были к тому же и весьма неэ( )фективными, так как в отсутствие молекулярного кислорода полное сгорание молекул пищевых веществ (дыхание) было невозможным. Таким образом, вначале энергетический обмен был всецело основан на процессах брожения. В ходе этих процессов пищевые вещества подвергаются окислению (дегидрогеннрованию) анаэробным путем, т. е. конечными акцепторами водорода (окислителями) служат не молекулы О2. а какие-то другие вещества. [c.32]

Процессы распада аминокислот, их дезаминирование, переаминирование, декарбоксилирование, расщепление безазотистых продуктов, образующихся из аминокислот и др., катализируются различными ферментами. Отсюда попятно, что различные витамины, входящие в состав ферментов (флавин, пиридоксаль, тиамин, никотиновая ки Jютa и др.) и тем самым участвующие в многочисленных ферментативных реакциях обмена веществ в организме, прямым и косвенным образом участвуют также в обмене белков и образующихся из них аминокислот. [c.433]