Роль кислорода в метаболизме

Ферментативное гидроксилирование. Эта реакция играет важную роль в метаболизме органических соединений. Формальным результатом процесса является внедрение одного атома кислорода по связи С—Н. [c.216]

Роль кислорода в метаболизме . 283 [c.283]

РОЛЬ КИСЛОРОДА В МЕТАБОЛИЗМЕ [c.283]

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]

ДЫХАНИЕ, совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм атмосферного или растворенного в воде О2, использование его в окислит.-восстановит. р-циях, а также удаление из организма СО и нек-рых др. соед.-конечных продуктов обмена в-в. Играет фундам. роль в энергообеспечении и метаболизме у большинства организмов. При Д. кислород участвует гл. обр. в окислении орг. соед. с. образованием Н О или HjO (в нек-рых случаях-О ) или включается в молекулу окисляемого в-ва. Нек-рые организмы (гл. обр. мн. бактерии) могут использовать в качестве акцептора электронов не только О , но и др. соед. с высоким сродством к электрону, напр, нитраты и сульфаты. В этих случаях иногда говорят о нитратном и сульфатном Д. в отличие от аэробного (кислородного) Д. [c.124]

Роль молекулярного кислорода в метаболизме микроорганизмов , Гусев М. В., Никитина К. А., Усп. современной биологии, 69, № 1, 72—94 (1970) (обзор). [c.225]

Основная область научных работ— химическая кинетика. Установил (1921) механизм гомогенного мономолекулярного разложения многоатомных молекул. Обнаружил (1928—1931) явления предела воспламенения водорода в смеси с кислородом и объяснил их на основе цепных реакций как результат обрыва цепей. Исследовал (1920—1930-е) механизм многих гомогенных и гетерогенных процессов, установив разветвление цепей, роль стенок н других неспецифических катализаторов в изменении скорости реакций. Занимался (с 1938) изучением процесса роста бактерий в питательных средах, выявив зависимость скорости роста от концентрации двуокиси углерода в газовой фазе, присутствия токсинов, аминокислот и других веществ. Получил количественные зависимости, характеризующие метаболизм, наследственные изменения и размножение одноклеточных организмов. [c.541]

Образование этилового спирта дрожжами —это анаэробный процесс, но для их размножения нужен кислород. В следовых количествах кислород, возможно, нужен и для поддержания жизнедеятельности клеток, образующих спирт. В ходе метаболизма осуществляется сложная регуляция образования этанола из глюкозы. Сам процесс метаболизма, жизнеспособность клеток, их рост, деление и образование спирта зависят от концентрации субстрата, кислорода и конечного продукта (спирта) Большую роль в увеличении выхода сыграл отбор штаммов дрожжей, более устойчивых к повышенным концентрациям как субстрата, так и спирта. [c.68]

Метаболизм бактерий, очевидно, играет существенную роль в превращении питательных веществ в осадках. Бактерии, как известно, изобилуют на поверхности осадков, при этом количество их снижается с глубиной. Колебания температуры, pH, редокс-потенциала, содержания кислорода, НдЗ и других физических и химических переменных величин существенно влияют на развитие организмов, что следует учитывать при определении их активности в осадках. Например, бактериальные нитри-фикаторы встречаются главным образом в осадках, содержащих кислород, тогда как денитрификация ограничивается анаэробными слоями. [c.61]

В работе [152] также отмечается, что перемещение кислорода в растворе под влиянием магнитного поля может играть больщую роль в биологических процессах (в частности — в процессах метаболизма). [c.129]

Теория действия излучений на наследственные структуры (хромосомы в ядрах клеток, молекулы ДНК и РНК в частицах вирусов), которая во времена Ли находилась на уровне простейших гипотез удара , сейчас располагает новыми количественными методами анализа, а главное качественно углублена с биохимических позиций. Сейчас установлена сложная зависимость реакции живой клетки на излучения не только от количества первичных физических процессов в клетке, но и от биохимических условий, возникающих в клетке как под действием ее собственного метаболизма, так и при изменениях в среде. Ярким пример(зм последнего может послужить новое развитие вопроса о роли изменений в напряжении кислорода. [c.4]

Однако основное значение в борьбе с инфекцией принадлежит не полифенолам как таковым, а продуктам их превращения и окисления. Первый этап вовлечения полифенолов на путь окисления катализируется полифенолоксидазой. При этом образуются хиноны, которые в ходе нормального окислительного метаболизма обратимо восстанавливаются под действием соответствующих катализаторов, выполняя тем самым роль переносчиков водорода от окисляемого субстрата к молекулярному кислороду. [c.266]

В конечном счете из трех эффектов, вызываемых свободным кислородом (окисление и гниение, дыхание, экранирование от ультрафиолета), самым важным для земных организмов надо считать последний. Мы уже видели, что живые существа способны управлять потоками энергии, эффективно защищая свое органическое вещество от окисления и гниения, побеждающих лишь после смерти организма. Мы знаем также, что дыхание свойственно не всем организмам. Известны многообразные виды микробов с такими типами метаболизма, в которых свободный кислород не играет никакой роли. Для большинства из них он даже ядовит, а поскольку в атмосфере много свободного кислорода, такие микробы могут существовать лишь в изолированных от атмосферы биотопах, где они могут восстанавливать небольшие количества проникающего туда кислорода. Таким образом, сейчас на Земле есть существа, живущие и размножающиеся в отсутствие свободного кислорода. Практически это означает — в отсутствие воздуха, поэтому такие организмы называют анаэробными в противоположность аэробным, живущим в контакте с кислородом атмосферы и гидросферы. [c.75]

Известно, что токоферолы выполняют в организме две главные метаболические функции. Во-первых, они являются наиболее активными и, возможно, главными природными жирорастворимыми антиоксидантами разрушают наиболее реактивные формы кислорода и соответственно предохраняют от окисления полиненасыщенные жирные кислоты. Во-вторых, токоферолы играют специфическую, пока еще не полностью раскрытую роль в обмене селена. Селен, как известно, является интегральной частью глутатионпероксидазы-фермента, обеспечивающего защиту мембран от разрушающего действия пероксидных радикалов. Биологическая роль витамина Е сводится, таким образом, к предотвращению аутоокисления липидов биомембран и возможному снижению потребности в глутатиониероксидазе, необходимой для разрушения образующихся в клетке перекисей. Участие токоферолов в механизме транспорта электронов и протонов, как и в регуляции процесса транскрипции генов, и их роль в метаболизме убихинонов пока недостаточны выяснены. [c.220]

Исследование процессов метаболизма также началось на рубеже XIX в. На основе открытого М. В. Ломоносовым закона сохранения материи и накопившихся к концу XVIII в. экспериментальных данных французский ученый А. Лавуазье количественно исследовал и объяснил сущность дыхания, отметив роль кислорода в этом процессе. Работы Лавуазье стимулировали исследования по энергетике метаболизма и уже в начале XIX в. были определены количества теплоты при сгорании 1 г жиров, белков и углеводов. Примерно в это же время работами Дж. Пристли и Я. Ингенхуза был открыт процесс фотосинтеза. Из живых объектов К. Шееле вьщелил рад органических кислот, Д. Руэлль — мочевину, Ф. Конради — холестерин. [c.5]

Тиоловые эфиры. Тиоловые эфиры, особенно кофермент А (см. гл. VIII), играют очень важную роль в метаболизме, в частности при реакциях переноса ацильной группы. Из табл. 5 видно, что стандартная свободная энергия гидролиза таких соединений при физиологических условиях составляет приблизительно —8 ккал1молъ. Таким образом, тно.ловые эфиры относятся, без сомнения, к категории высокоэнергетических соединений. Уменьшение взаимодействия мея ду я-электронамн атома серы и карбонильной группы в тиоловых эфирах по сравнению с обычными эфирами (содержащими вместо атома серы атом кислорода) или с карбоксилатными анионами служит движущей силой реакции гидролиза им же следует объяснить и более высокую стандартную энергию гидролиза тиоловых эфиров по сравнению с кислородсодержащими эфирами (см. стр 28). Некоторые исследования действительно заставляют считать, что атом серы не только не является эффективным донором электронов для карбонильной группы, но может даже быть акцептором электронов [c.38]

В настоящее время установлено, что действие синергистов этого типа заключается в угнетении функций окси-дазного комплекса, связанного с микросомальной фракцией клетки. Для работы этих ферментов необходим молекулярный кислород и восстановленный никотин — ами-дадениндинуклеотидфосфат (НАДФ-Нг). Эти ферменты, видимо, играют главную роль в метаболизме инсектицидов в организме насекомых. Они могут осуществлять гидро-ксилирование ароматических и алициклических колец, замещенных аминов и ароматических эфиров, эноксида-цию двойных связей и окисление тиофосфатов. Таким образом, перечень этих реакций охватывает пути метаболизма пиретринов, ротенона, циклодиенов, карбаматов и фосфорорганических соединений. [c.184]

С кислородом, в результате чего образуются глиоксилат и перекись водорода. Перекись тут же распадается на воду и кислород, а глиоксилат превращается в аминокислоту глицин. Затем уже вне пероксисомы, а именно в митохондриях, из глицина образуется аминокислота серии (которая может использоваться непосредственно в белковом синтезе или претерпевать дальнейшие превращения, ведущие к образованию глюкозы). При этой реакции из двух молекул глицина образуется одна молекула се-рша и одновременно выделяется СОг. Таким образом, какая-то часть углерода, фиксированиого в цикле Кальвина — Бенсона, теряется без того, чтобы растение могло хоть как-то этот углерод попользовать. Смысл фотодыхания нам пока не ясен, но, может быть, его полезная функция (если таковая существует) связана с тем, что оно играет необходимую роль в метаболизме азотистых соединений нли в их переносе из одной органеллы в другую, обеспечивая превращение гликолата в глицин. Возможно также, что фотодыхание возникло на ранних этапах существования Земли с развитием фотосинтеза. В то время в земной атмосфере, очевидно, не было кислорода, поэтому фосфогликолат не мог образовываться под действием КиВР-карбоксилазы. Однако, когда кислород, выделявшийся в процессе фотосинтеза, начал накапливаться в атмосфере, в растениях, возможно, началось накопление фосфоглнколата, и, может быть, фотодыхание возникло в процессе эволюции как средство, позволявшее ограничить это накопление. [c.129]

Дыхание начинается с процесса, называемого гликолизьм, при котором сахар анаэробным путем распадается с образованием трехуглеродного соединения — пировиноградной кислоты. Пируват затем, теряет GO2, а оставшиеся два его углеродных атома присоединяются к четырехуглеродной кислоте с образованием лимонной кислоты. В цикле Кребса, называемом также циклом лимонной кислоты, эти два атома поочередно высвобождаются в виде СО2, в то время как электроны от остальной части молекулы переносятся на кислород с образованием воды, причем этот процесс сопровождается синтезом АТР. В переносе электронов участвуют переносчики, в молекулу которых входят витамины ниацин (NAD+ и NADP+) и рибофлавин (FMN, FAD), а также переносчики с железосодержащей группой— гемом цитохромы). NADP+ также способен отнимать электроны от глюкозы. При этом глюкоза окисляется до карбоновой кислоты, которая затем теряет СО2 и превращается в пятиуглеродный сахар, пентозу. Таким путем образуются рибоза, дезоксирибоза и ряд других пентоз, играющих важную роль в метаболизме. Одни из органических кислот, участвующие в цикле Кребса, способны присоединять аммиак, а другие могут вступать в реакции переаминирования и таким путем превращаться в аминокислоты. Эти аминокислоты используются затем по Преимуществу для синтеза белков, но могут претерпевать и другие превращения, ведущие к образованию алкалоидов, фла-воноидов и гормонов, Ацетилкофермент А, образующийся в результате присоединения к коферменту А (СоА) фрагмента, остающегося после декарбоксилирования пирувата, служит исходным продуктом для синтеза жирных кислот, цепи которых строятся путем последовательного добавления двууглеродных фрагментов. Жиры образуются в результате присоединения к [c.166]

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]

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]

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]

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]

Часто они выступают в роли окислителей, принимая в ходе окисления электроны от восстановленных органических соединений и передавая их далее кислороду. Коферменты переносят также электроны, необходимые для процессов восстановления, например в ходе идущего под действием света фотосинтеза. Исключительно велика во внутриклеточном энергетическом обмене роль аденозин-5 -трифосфата (АТР) и родственных ему соединений (дополнение 3-А). Важные функции внутри клеток выполняют гормоны и другие низкомолекуляриые регуляторные соединения, а также целый ряд промежуточных продуктов метаболизма (промежуточных метаболитов). [c.154]

Несмотря на относительную стабильность, мембранные компоненты химически не инертны. Они сами подвержены метаболическим превращениям под действием окислительных ферментов, локализованных внутри мембран или на их поверхности. Мембраны содержат также хиноны и другие низкомолекулярные катализаторы. Окислительные реакции играют важную роль в модификации гидрофобных компонентов мембран. Например, стерины, простагландины и другие вещества, обладающие регуляторными свойствами, первоначально синтезируются в форме гидрофобных цепей, связанных с водорастворимыми переносчиками (гл. 12). В мембранах могут накапливаться гидрофобные продукты биосинтеза (так, предшественниками простаглан-динов служат полиненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов). Однако при взаимодействии с кислородом в молекулах этих соединений образуются гидроксильные группы, что приводит к постепенному увеличению их способности растворяться в воде. По мере того как гидрофильность соединения возрастает благодаря последовательному гидроксилированию, гидрофобные компоненты мембран неизбежно переходят в водный раствор и полностью включаются в процесс метаболизма. Другим процессом, в котором липиды мембран активно разрушаются, является гидролиз под действием фосфолипаз. [c.356]

В опытах показана также роль молекулярного кислорода в метаболизме клетки. Она чрезвычайно велика, так как является одним из важ-кейщих компонентов процесса, снабжающих микроорганизмы энергией и материалами для биосинтеза. [c.180]

Важную роль в аэробном метаболизме пропионовых бактерий играет флавиновое дыхание , которому приписывают основную связь этих бактерий с молекулярным кислородом. В процессе фла-винового дыхания происходит перенос двух электронов с фла-вопротеинов на О2, сопровождающийся образованием перекиси водорода, которая разлагается бактериальной каталазой и перок-сидазой. Однако флавиновое дыхание не связано с получением клеткой энергии. Транспорт электронов в дыхательной цепи некоторых пропионовых бактерий сопровождается образованием АТФ, что может указывать на подключение к этому процессу ци-тохромов, однако эффективность окислительного фосфорилирования низка. Последнее, вероятно, объясняется несовершенством механизмов сопряжения. В то время как в аэробных условиях конечным акцептором электронов с НАД Н2 является О2, в анаэробных условиях им может быть нитрат, фумарат. [c.231]

Для очистки сточных вод служат также окислительные пруды. Это естественные или искусственные неглубокие водоемы, в которых осуществляется деструкция органических веществ аналогично процессам самоочищения в природных водах. Очистные пруды могут быть обычными и с искусственной аэрацией. В не-аэрируемых прудах окисление органических загрязнений микроорганизмами происходит за счет растворенного в воде кислорода. Их малая глубина способствует хорошему прогреванию и освещенности воды солнечными лучами, в результате чего интенсивно развиваются планктонные водоросли и донные высшие растения. Растительные организмы питаются неорганическими продуктами микробного метаболизма и, в свою очередь, снабжают микроорганизмы кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. В последние годы водорослям отводится важная роль в процессах самоочищения водоемов, а в ряде стран проводятся исследования по выращиванию на сточиых водах водорослей родов lorella и S enedesmus с целью получения кормового белка и биологически активных веществ [35]. Аэрируемые пруды в 5 — 10 раз эффективнее обычных. Повышение количества растворенного в воде кислорода достигается с помощью механических аэрирующих устройств. [c.116]

Интересные результаты Б. Б. Вартапетяна и А. Л. Курсанова по обмену кислорода в метаболизме нельзя считать неожиданными. Очевидно, что кислород не может окислить сложное органическое соединение непосредственно в углекислоту. Б действительности дело идет о реакции декарбоксилирования — имеющиеся и образующиеся при окислении карбоксильные группы теряют углекислоту. Из опытов Б. Б. Вартапетяна и А. Л. Курсанова следует, что окисление органического вещества идет так, что атомы углерода связывают атомы кислорода из воды, а не из Ог. Это объясняется тем, что кислород в процессах ассимиляции образуется не из углекислоты, а из воды. Совершенно естественно поэтому, что при обратной реакции окисления окислителем является вода, а кислороду принадлежит роль акцептора водорода. [c.135]

Транспорт кислорода гемоглобином. Участвует во многих реак11иях окисления — восстановления Присутствует в витамине В12, который участвует в синтезе ДНК и гемоглобина, метаболизме аминокислот переносе Н и СНз. Участвует в реакциях окисления — восстановления Роль неизвестна, но при дефиците никеля ухудшается поглощение железа Участвует в окислительновосстановительных реакциях около 12 ферментов в процессах усвоения железа и в пигментации кожи Буфер pH, участвует в гидролизе фосфатов и синтезе РНК [c.278]

Оболочечная мембрана клеток играет важную роль в начальных стадиях окисления и последующего метаболизма серы. Фрагменты клеточных оболочек-мембран обнаруживаются в экстрактах свободных клеток Т. thiooxidans, растущих на сере, способных окислять элементарную серу без участия кофакторов [58]. Потребление кислорода в процессе окисления серы при добавлении смачивающего реагента заметно усиливае1ся. [c.81]

Процесс изъятия и потребления микроорганизмами органических примесей сточных вод состоит в основном из трех стадий [479, с. 17] 1) массопередача органического вещества и кислорода из жидкости к поверхности клетки 2) диффузия вещества и кислорода через полупроницаемую мембрану клетки и 3) метаболизм диффундированных продуктов, сопровождающийся приростом биомарсы, выделением энергии, диоксида углерода и т. д. Как показали исследования [479, с. 20], процессы сорбции органических веществ микроорганизмами существенного значения в механизме биологической очистки сточных вод не имеют. Основная роль принадлежит процессам превращения вещества внутри клетки. [c.274]

Количество кислорода, используемого во время работы из миоглоби-новых депо красных мышечных волокон, относительно невелико у человека с массой тела более 70 кг оно составляет всего около 500 мл. Однако эти запасы кислорода играют важную роль в поддержании аэробного метаболизма во время интенсивной прерывистой мышечной работы. При этом участие миоглобиновых резервов кислорода может достигать 90 % общего энергетического запроса, что превышает относительную долю участия в энергетике работы фосфагенов и анаэробного гликолиза. Миоглобиновые запасы кислорода быстро восполняются в течение первых минут восстановления после завершения работы. Этот процесс наряду с затратами О2 на ресинтез КрФ составляет основной объем быстрой фракции кислородного долга. [c.368]

Микросомальное окисление не сопровождается синтезом АТФ, его биологическая роль заключается в следующем. Во-первых, за счет микросомального окисления осуществляется включение атомов кислорода в синтезируемые вещества (например, при синтезе белка коллагена, гормонов надпочечников). Во-вторых, микросомальное окисление участвует в обезвреживании различных токсичных соединений, поступающих в организм извне или образующихся в процессе метаболизма. Включение кислорода в молекулу яда уменьщает его токсичность и делает его более водорастворимым, что облегчает его выведение из организма почками. [c.42]

Таким образом, адаптация к гипоксии имеет в основе клеточную природу нарушенного метаболизма быстрая адаптация клеток к условиям экстремального недостатка кислорода приводит к повышению в них РкОг и вследствии этого — к снижению защиты. Как видно, состояние клеток, их метаболизм играют важнейшую роль в механизме противолучевого эффекта гипоксии. [c.265]

Эту главу, в которой собраны довольно разрозненные сведения о различных процессах, шедших на заре развития жизни, можно заключить короткой заметкой о сине-зеленых водорослях. Это довольно разнородная группа прокариотических организмов. Отдельные виды сине-зеленых водорослей сильно различаются по способам метаболизма. Но для нас важнее всего, что они обладают хлорофиллом, и, значит, способны к фотосинтезу [4, 3]. Из прокариотических фотосинтезирующих организмов наших дней сине-зеленые водоросли — самые важные. К тому же они фотолитотрофы. Хотя, как мы узнали из разд. 7 этой главы, ранняя жизнь, видимо, была фото органо трофной, производство кислорода должно было усилиться с появлением фотолитотрофов. Сейчас общепринято мнение, что сине-зеленые водоросли или другае, более примитивные организмы, родственные или не родственные им, но имеющие сходный обмен, сыграли ваншую роль в создании кислорода нашей атмосферы. Следующая стадия началась лишь с появлением эукариотической клетки и наших современных эукариотических зеленых растений. Как мы увидим, в гл. XIV, разд. 12, внешнее сходст- [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология