Теории биологического окисления и восстановления

Мысль о переносе водорода как первом этапе окисления органического вещества в процессе дыхания впервые высказал в 1915 г. В. И. Палладия в своей известной речи Значение восстановлений для дыхания растений (См. Палладии В. И., Избранные труды. Изд. АН СССР, М., 1960), в которой он обобщил ряд своих ранее опубликованных работ по этому вопросу. Представление об активировании кислорода развил в начале нынешнего столетия А. Н. Бах, создавший пероксидазную теорию биологического окисления (См, Вах А, Н,, Собрание трудов по химии и биохимии, Изд, АН СССР, М,, 1950),— Прим. ред. [c.204]

ТЕОРИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ [c.212]

Суть перекисной теории биологического окисления Баха заключается в следующем. Молекулярный кислород имеет двойную связь и для того чтобы его активировать, необходимо эту двойную связь расщепить. Легко окисляющееся соединение А взаимодействует с кислородом и, разрывая двойную связь, образует пероксид АО2. Таким образом, по мысли Баха, активация кислорода есть образование пероксида. В свою очередь пероксидное соединение, взаимодействуя с соединением В, окисляет его затем эта реакция повторяется со вторым атомом кислорода и второй молекулой соединения В. Получается полностью восстановленное исходное соединение — акцептор кислорода А и полностью окисленное вещество В [c.125]

Когда мы рассматриваем только водные растворы небольших молекул и интересуемся реакциями, которые могут осуществляться в результате окисления или восстановления, то ясно, что в этом случае основную роль играют косвенные эффекты, обусловленные реакциями с продуктами разложения воды. Замечательный успех теории мишеней в применении к исследованию действия излучения на биологические системы показывает, что для таких систем большую роль играет прямые эффекты. Поэтому мы приступим сейчас к ее обсуждению. [c.207]

Флавиновый фермент имеет нормальный потенциал —0,06 в (гпггересно, что белок, входящий в состав фермента, снижает потенциал активной небелковой части фермента от —0,208 до —0,06 в). Этот фермент мол<ет восстанавливать редокс-системы только с более высокими потенциалами, в частности цитохромы, а окислять системы с более низкими потенциалами (н приведенной схеме — коде-гидразу). Это обстоятельство объясняет, почему в данной схеме перенос электронов и протонов происходит сверху вниз в с.дучае обратного процесса должно было бы протекать восстановление систем с более низким потенциалом, что противоречит изложенной теории. Кроме того, строгая последовательность ферментов в цепи окисления исключает резкую разницу между потенциалами двух взаимодействующих систем, а это обусловливает постепенное выделение энергии окисления. Указанные особенности биологического окисления позволяют организму более полно регулировать получение и использование энергии. [c.55]

Ферментативные реакции окисления — восстановления специально рассматриваются в части V, которая начинается с обсуждения (гл. 19) реакций окисления — восстановления координационных соединений, включающего изложение теории и ее применение к биологическим системам. Гл. 20 содержит классификацию реакций оксигенирован ия с помощью металлов в присутствии и в отсутствие ферментов. гл. 21 обсуждены различные типы медьсодержащих оксидаз. ьелки типа ферредоксина участвуют в переносе электрона, они охарактеризованы в гл. 22, за которой следует гл. 23, поср ященная фиксации азота и ферментам нитрогеназы. [c.10]

Первые работы Алексея Николаевича относились к ассимиляции углекислоты им была впервые сформулирована точка зрения на фотосинтез как на окислительно-висстановительный процесс. Ее развитие мы находим и в ряде новых исследований по механизму ассимиляции. Эти работы направили внлмание Алексея Николаевича на роль перекисей при биологических процессах и привели на следующем этапе к истолковапию химизма процессов дыхания и окисления на основе первичного образования перекисей. Теория медленного окисления Баха, созданная полвека тому назад, явилась ключом к раскрытию механизма процессов, протекающих под действием молекулярного кислорода. На основе большого фактического материала А. Н. Бах пришел к выводу, что активация обычно пассивного молекулярного кислорода связана с образованием перекисей, возникающих при окислении легко окисляющихся веществ. Эта теория полностью выдержала испытание временем дальнейшие опыты принесли ряд блестящих подтверждений ее основных положений, которые широко используются современной наукой. Следующим шагом было исследование природы окислительных ферментов — катализаторов биологических процессов окисления. Благодаря этим исследованиям перекисная теория, сформулированная первоначально для более простых систем, могла быть распространена на биологические процессы дыхания. В ряде работ им был глубоко разобран механизм других важнейших энзиматических процессов, как, например, явлений сопряженного окисления и восстановления. [c.655]

СНа — СНа — СООН превращается при дегидрировании в фумаровую кислоту СООН—СН = СН—СООН. Освобожденные атомы водорода используются для восстановления ряда коферментных групп и передаются по окислительно-восстановительной цепи реакций с постепенным понижением потенциала. Таким образом, первые этапы окисления субстрата связаны с отщеплением и переносом двух атомов водорода. С другой стороны, заключительные этапы биологического окисления, в которых принимают участие цитохромные ферменты, осуществляются путем одноэлектронного переноса между железо-порфириновыми комплексами — активными центрами цитохромов. Отсюда ясно, что в главной цепи реакций, биологического окисления должны быть звенья, в которых появляются свободные радикалы типа семихинонов. Как мы увидим далее, применение метода ЭПР к биологическому катализу не ограничивается прямым экспериментальным подтверждением теории Михаэлиса, не вызывавшей сомнений и без дополнительных подтверждений. Эти исследования позволили найти новые пути подхода к решению проблемы принципиальных механизмов биокаталити-ческих процессов. [c.213]

Обоснованная Палладиным теория дегидрирования получила дальнейшее развитие в исследованиях немецкого ученого X. Виланда. Однако Виланд отрицал необходимость активации кислорода. По Виланду, в акте дыхания происходит восстановление молекулярного (инертного) кислорода активированным водородом. В свете изложенных выше данных эта концепция не может быть признана убедительной. В основе современных представлений о механизме биологического окисления лежит теория Баха — Палладина, согласно которой для дыхания одинаково необходимо как активирование водорода, так и активирование кислорода. [c.220]

В этой короткой главе мы ограничимся рассмотрением электронного восстановления и окисления, стремясь изложить только общую теорию этих систем, а также экспериментальные методы, включающие применение индикаторов и электрометрических методов. В заключение мы кратко коснемся вопросов биологического бкисления. [c.163]

Виланд, перенося свою теорию в область биологических окислительных процессов, представляет себе все реакции окисления и восстановления, совершающиеся в клетке, как процессы дегидрирования, и определенно признает тождество окислительных ферментов. Оксигеназы, по его мнению, не активируют молекулярный кислород с образованием перекисей, а ослабляют связь водорода в гидратах и сообщают ему способность к непосредственному соединению с молекулярным кислородом. Подобным же образом роль пероксидазы сводится будто бы не к перенесению перекис ного кислорода на окисляемое вещество, а к подготовлению водорода в гидрате к окислению перекисью водорода. Так как нельзя отрицать глубокой аналогии между системой пероксидаза — перекись водорода и системой сернокислая закись железа — перекись водорода , то по смыслу теории дегидрирования следовало бы также и для соли железа допустить способность активировать водород. Этого шага Виланд, однако, не делает и признает, что металлические соли и перекись водорода соединяются, образуя неустойчивые перекиси металлов, содержащие кислород с высоким потенциалом. Последние действуют, как истинные окислители. [c.303]

Существование постулированных теорией Палладина дыхательных хромогенов было впервые доказано Опариным, создав-щим биологическую модель из хлорогеновой кислоты, аланина, перекиси водорода и пероксидазы. В присутствии кислорода хлорогеновая кислота окисляется, при этом ее окраска изменяется из желтой в зеленую. В отсутствии кислорода происходит восстановление окисленной хлорогеновой кислоты за счет водорода аланина, причем хлорогеновая кислота вновь принимает свойственную восстановленной форме желтую окраску. Опарин показал, таким образом, что хлорогеновая кислота выполняет роль промежуточного катализатора дыхания, акцептируя водород молекулы аминокислоты. [c.220]