Биологическое значение окислительно-восстановительных процессов

Окислительно-восстановительные реакции играют очень большую роль в ряде биологических процессов. Эти процессы имеют существенное значение для сельского хозяйства. Так, установлено, что для нормального развития растений необходимо, чтобы окислительно-восстановительный потенциал почвы лежал в пределах 0,2—0,7 в. Многие технологически важные системы пищевой промышленности являются окислительно-восстановительными. Редокси-потенциал этих систем оказывает большое влияние на протекание многих ферментативных процессов в них и на интенсивность биологического окисления-восстановления ряда биоколлоидов. [c.272]

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих молекул, называются окислительно-восстановительными. Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций. Дыхание, фотосинтез, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. В технике значение окислительновосстановительных реакций также велико. Так, вся металлургическая промышленность основана на окислительно-восстановительных процессах, в ходе которых металлы выделяются из природных соединений. [c.319]

Окислительно-восстановительные процессы имеют огромное значение для живых организмов. В результате биологического окисления продукты распада питательных веществ (углеводов, белков, линидов) сгорают до воды и двуокиси углерода. При этом высвобождается основная часть [c.249]

Превращение сульфгидрильной группы (—SH) цистеина в дисульфид-ную группу (—SS—) цистина представляет собой окислительно-восстановительный процесс. Наличие таких сульфгидрильных группировок в белковой молекуле определяет высокую реактивность многих биологически активных белков, как, например, ферментов и некоторых гормонов (см. также стр. 262). Легкость превращения сульфгидрильной группировки цистеина в дисульфидную группировку цистина и обратимость этой реакции несомненно имеют важнейшее значение в регуляции процессов обмена, происходящих под влиянием биологически активных белковых соединений. [c.346]

Химическая деструкция напоминает некоторые окислительно-восстановительные процессы, иногда сопровождающиеся промежуточным образованием свободных радикалов, и гидролитические реакции, протекающие под действием биологических факторов (природные ферментативные системы, микроорганизмы) при этом существенное значение имеют состав и физико-химическая структура полимерного материала. В то время как многие высокомолекулярные соединения (нитраты целлюлозы, поливинилацетат, казеин, натуральный и некоторые синтетические каучуки) подвергаются биологической коррозии, полиэтилен, полистирол, тефлон и ряд других полимеров устойчивы к ней. [c.626]

Витамин Вг содержится в продуктах как растительного, так и животного происхождения. Освоено и его промышленное производство. Этот витамин представляет собой игольчатые кристаллы жел-то-оранжевого цвета, имеющие горький вкус. Он устойчив при нагревании в кислой среде. Наличие двойных связей в цикле определяет участие рибофлавина в окислительно-восстановительных процессах, что имеет большое биологическое значение. [c.255]

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]

Значение водородной связи, которая широко распространена, велико в биологических и химических процессах. Существование Н-связи в воде определяет благоприятные условия для жизни на Земле. Эта связь существенна для структуры белков и многих других веществ, необходимых для всего живого. Возможность образования Н-связи параллельно с обычными валентными связями необходимо всегда учитывать при изучении строения веществ и их реакционной способности. Возникновение Н-связей, которое облегчает перенос протона, имеет существенное значение в кислотноосновном катализе, окислительно-восстановительных и многих подобных и важных в науке и технике процессах. Не случайно гак многочисленны в последние годы исследования, посвященные вопросам природы и механизма действия водородной связи. [c.128]

Коэффициент прохождения через барьер содержит массу частицы в показателе степени. Это указывает на то, что туннельные переходы должны играть существенную роль для легких частиц. Поэтому их значение для окислительно-восстановительных реакций, т. е. процессов переноса электронов, не подлежит сомнению. Некоторую роль в биологически важных процессах, по-видимому, играет туннельный переход протонов. [c.49]

Окислительно-восстановительные реакции имеют очень большое значение в биологических системах. Фотосинтез, дыхание, пищеварение — все эхо цепи окислительно-восстановительных реакций. В техвшке значение окислительновосстановительных реакций также очень велико. Так, вся металлургическая про.мышленность основана на окислительно-восстановительных процессах, в ходе которых металлы выделяются из природных соединений. [c.262]

Совершенно логично считать, что железо присутствует в цитохромах и ферредоксинах, поскольку окислительно-восстановительный потенциал пары Ре - /Ре2+ имеет значение, соответствующее области потенциалов, в которой протекают биологические процессы. Наоборот, ртуть является для организма ядом, поскольку необратимо связывается с ферментами, подавляя их активность. [c.603]

Природная вода в естественных условиях способна изменять свой окислительно-восстановительный потенциал (ЕЬ). Под воздействием геомагнитного поля вода с низкими значениями ЕЬ является биологически активной, так как процессы метаболизма на всех уровнях организации живого зависят от избытка свободных электронов в связанных состояниях воды организма. Способность природных систем обогащаться электронами (то есть концентрировать их) противоречит законам диффузии, что требует выяснения механизма данного явления. [c.189]

Дискутируется вопрос о месте первого в электрон-транспорт-ной системе фотосинтеза и о месте второго в электрон-транспорт-ной системе дыхания. Как видно из опытов, эти вещества по функциональным группам идентичны п-бензохинону, образующемуся в результате окисления гидрохинона. Не исключено, что гидрохинон в цитохромоксидазной системе и и-бензохинон в реакции Хилла действуют как аналоги естественных веществ. Выше были указаны примеры, когда при применении в системах вместо простых фенолов более сложных фенольных веществ из растений получались аналогичные результаты. Все это свидетельствует о том, что опыты с простыми экзогенными веществами приносят пользу в деле познания окислительно-восстановительных процессов црирод-ных фенольных веществ в организмах. Возникает вопрос, в чем конкретно состоит биологическое значение рассмотренных здесь систем. Еще в начале нашего века Палладии [26] высказал предположение, что фенольные вещества в растениях выполняют функции переноса водорода с субстратов дыхания на молед улярный кислород. Изложенные здесь факты являются экспериментальным подтверждением этого предположения. Обнаружено, в том числе и нами [2], что полифенолоксидаза концентрируется в наружных частях растений. Так как растения дышат поверхностью, то не исключено, что система полифенолоксидаза — фенольное вещество выполняет важную роль в питании растений кислородом. Как сле- [c.144]

Многие данные говорят за то, что природным активным началом является амид никотиновой кислоты, а не сама свободная кислота. Важное физиологическое значение никотинамида связано с тем, что он является активной составной частью про-стетической группы ферментных систем — дегидраз, катализирующих биологические окислительно-восстановительные процессы. [c.650]

Из литературы известно, что во многих органических, а тем более в биологических системах, время установления потенциала на электроде может исчисляться не только часами, но иногда сутками [1- 9]. В приводимых выше работах [5, 6, 8, 9] нами неоднократно отмечалось влияние кинетики установления потенциала на его величину и было показано, что конечное значение потенциала в ряде систем зависит от способа предварительной обработки электродов. Кроме того, нами [10—12] была найдена зависимость между скоростью установления потенциала и изменением его каталитических свойств. Однако, ввиду сложности окислительно-восстановительных процессов, наличия побочных реакций на электроде и в растворе, отсутствия достаточных сведений о механизме реакций, пдотекаюших на электроде и в растворе, в настоящее время не представляется возможным получить количественные зависимости, которые учитывали бы многообразные кинетические факторы, а также каталитическое действие электродов. [c.22]

Важное физиологическое значение никотинамида связано с тем, что он является активной составной частью простетической группы ферментных систем — дегидраз, катализирующих биологические окислительно-восстановительные процессы. [c.130]

Производные 9,10-атрахинона имеют большое практическое значение главным образом как красители, пигменты, люминофоры, аналитические реагенты, биологически активные и лекарственные вещества, катализаторы окислительно-восстановительных процессов. Этим обусловлен повшенный интерес к изучению свойств этих соединений, в том числе их электронных спектров поглощения. [c.309]

Большая ароматическая молекула порфиринов имеет несколько близко-лежащих заполненных и вакантных МО, способных одинаково легко приобретать и терять 71-электроны, превращаясь в анион-радикальные, анионные, катион-радикальные и катионные окислительно-восстановительные (ре-докс) формы. В связи с тем, что этот процесс может иметь место при фотосинтезе в зеленом листе растений, в дыхательных биологических системах (с участием цитохромов, каталаз и пироксидаз) человека, животных и растщий, а также в техническом катализе окислительно-восстановительных реакций с участием металлопорфиринов, его познание имеет громадное научное значение. [c.309]

В которых один неспаренный электрон приходится на каждый атом металла. Предполагается, что это связано с димеризацией комплекса с образованием связи между двумя атомами металла. Уильямс [21 ] отметил, что ё-электроны и с1-орбитали элементов с небольшим числом (З-электронов, по-видимому, легко доступны для лигандов, что в случае соединений Мо(У) приводит к димеризации. Эту склонность к образованию димеров нужно учитывать при обнаружении по спектрам ЭПР низкоспинового состояния восстановленной ксантиноксидазы. Было высказано предположение, что интенсивность спектра ЭПР, соответствующая всего 37% полного содержания молибдена, объясняется существованием равновесия между парамагнитным мономером и диамагнитным димером. В модельных комплексах Мо(У) в водном растворе число неспаренных электронов, обнаруживаемых методом ЭПР, еще меньше (менее 1 %). Отсюда следует, что биологические системы способны стабилизировать мономерные комплексы Мо(У). Специфические эффекты стабилизации могут также регулировать баланс между состояниями окисления. Такая регуляция имеет существенное значение, если молибденсодержащие ферменты эффективно функционируют как электрон-транспортные реагенты, поскольку процессы переноса электрона между молекулами, протекающие с низкими энергиями активации, возможны только в случае подходящих соотношений между окислительно-восстановительными потенциалами компонентов. Данные, полученные Уильямсом и Митчеллом [18], показывают, каким образом достигается регуляция окислительно-восстановительных потенциалов в случае молибдена. Эти авторы обнаружили специфическую стабилизацию Мо(1У) цианид-ионами, повышение устойчивости Мо(У1) по сравнению с Мо(111) при наличии гидроксила в качестве лиганда и примерно одинаковую устойчивость Мо(1П) и Мо(У) в присутствии хлорида и тиоцианата. При нейтральных рн окислительно-восстановительные потенциалы пар Мо(У1)/Мо(У) и Мо(У)/Мо(1П) находятся в интервалах от —0,2 до —0,4 В и от —0,6 до —1,0 В соответственно. Таким образом, первая пара близка по своему окислительно-восстановительному потенциалу к флавиновьш системам (около 0,25 В), тогда как вторая пара имеет потенциал, выходящий за пределы обычных окислительно-восстановительных потенциалов биологических систем. Однако способность меркаптоуксусной кислоты ( около —0,30 В) восстанавливать Мо(У) до Мо(1П) показывает, каким образом окислительно-восстановительный потенциал молибденовой пары может быть смещен в область, в которой протекают биологические реакции, путем преимущественной стабилизации состояния с меньшей степенью окисления ([21], см. также гл. 15). [c.267]

Очевидно, что при равных pH сопоставление значений АЕ имеет тот же смысл, что и сопоставление АЕ°. В биологических работах весьма удобно проводить сравнение систем при pH 7,0 и 30° С при этих условиях потенциал водородного электрода, по отношению к которому проводят измерение Ек, отличается от потенциала стандартного водородного электрода на 7X0,060 = 0,420 в, т. е. равен —0,420 в. По отношению к этому значению потенциал кислородного электрода равен + 0,810 в. Так как изменение представляет разность между потенциалами электродов, то разность в 1,23 в заключает ре-докспотенциалы всех биохимических окислительно-восстановительных систем, лежащих в основе жизненных процессов. [c.256]

Янтарная кислота НООС— Hg—СН —СООН встречается в янтаре, перегонкой которого была впервые (1675) получена. Найдена в буром угле, содержится во многих растениях, особенно в недозрелых фруктах. Присутствует в мозгу, мышцах и моче. Образуется в небольшом количестве при спиртовом брожении. Является часто продуктом окисления сложных органических веществ. Получается обыкновенно из бромистого этилена. При обработке последнего цианистым калием образуется цианистый этилен N СаН — СНа N. который при омылении дает янтарную кислоту. Можно получить ее также из малоиовой кислоты. Как янтарная, так и более сложные кислоты этого ряда, имеют важное биологическое значение. Так, например, янтарная кислота является определенным звеном в процессе окислительно-восстановительных реакций, приводящих к разрыву углеродных цепей пимелиновая кислота способствует росту микроорганизмов. [c.115]

Хотя этот принцип биохимического подобия применительно к специфическим соединениям, имеющим биологическое значение, и служит наиболее распространенным критерием, он пе только не является единственным, но и отнюдь не является необходимым. В таких экспериментах можно, например, попытаться обнаружить не какие-то специфические продукты, а специфические процессы. Такими процессами, имеющими отношение к нашей проблеме, могли бы быть окислительно-восстановительные реакции н процессы увеличения молекулярного веса, происходящие под воздействием излучения, или упорядочение организации аминокислотных остатков в растущих полипептидных цепях, поскольку соответствующие процессы в том или ином виде встречаются в современных организмах. Впервые процесс такого рода, заключающийся в восстановлении двуокиси углерода до м равьи-ной кислоты и формальдегида под воздействием радиоактивного излучения, был продемонстрирован Кальвином [391. [c.49]

В отличие от рассмотренных выше фенольных соединений, биологически активные хиноны — убихинон (коэнзим Q) и витамины Кх (филлохинон), К2 (менахинон), К3 (менадион) не имеют в своей структуре подвижного атома водорода, благодаря которому они могли бы легко вступать во взаимодействие со свободными радикалами. Тем не менее в последние годы получены экспериментальные результаты, свидетельствуюпцие, что эндогенный убихинон [379—382] и витамины группы К [383] являются эффективными потенциальными антиоксидантами и способны предохранять биологические мембраны от повреждаюш его действия свободнорадикальных процессов. Установлено, что антиоксидантным действием обладают восстановленные формы этих соединений, постоянно регенерируемые в клетке в результате окислительно-восстановительных реакций, катализируемых различными флавопротеидами [379, 381—383]. Значения констант скоростей реакций восстановленных форм со свободными радика- [c.51]

В.А. Успенского, проводимые в течение 50 - 70-х годов [14]. В.А. Успенский детально изучил особенности состава живого вещества в важнейших областях биосферы, основные звенья круговорота углерода в природе, а также свойства и пути эволюции ОВ. Работы В.А. Успенского внесли существенный вклад в исследование битуминологии осадочных пород. Он установил, что по мере перехода от окислительных условий к восстановительным биологическая продуктивность возрастает. Поэтому при увеличении ОВ степень его битуминизации падает. Это явление названо закономерностью Успенского - Вассоевича, поскольку первый открыл ее, а второй показал всеобщность ее проявления. В.А. Успенский впервые разработал единую взаимосвязанную геохимическую классификацию всех каустобиолитов на генетической основе, дал исчерпывающее описание свойств и происхождения практически всех природных битумов, вложил большой вклад в изучение вопросов, связанных со вторичными гиперген-ным и катагенным изменениями нефтей. В.А. Успенский придавал решающее значение гипергенным процессам, в противоположность этому ряд исследователей, главным образом А.Ф. Добрянский и его школа, определяющим фактором вторичного изменения нефтей считали катагенное каталитическое воздействие, ведущее в конечном итоге к преобразованию (разрушению) нефти до метана и графита. При этом предполагалось, что должен существовать единый первичный тип нефти, по А.Ф. Добрянскому [c.29]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология