Окислительно-восстановительные системы растений

Гуминовые кислоты как окислительно-восстановительная система близки йо свойствам веществам, определяющим протекание процессов дыхания и фотосинтеза в растительной клетке. Они также проявляют ярко выраженную биологическую активность. Под биологической активностью понимают способность вещества усиливать процессы вегетации (роста) растений. [c.24]

Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в почвах. Почва представляет собой сложную естественную окислительно-восстановительную систему. Поэтому окислительно-восстановительные реакции играют важную роль в процессах почвообразования. Кроме того, нормальный рост и развитие растений возможны при определенном окислительно-восстановительном состоянии почвы. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в почве, чаще всего являются необратимыми. Обратимые реакции свойственны только некоторым почвенным окислительно-восстановительным системам, например окисление и восстановление железа (Ре +Ре +), марганца (Мп + Мп + ), азота (Ы + га Ы +). Важнейшим окислительным агентом в почвенных системах является молекулярный кислород почвенного воздуха и почвенного раствора. Поэтому направление и протекание окислительно-восстановительных процессов в почве [c.259]

Освещая вопрос как физико-химик, Рабинович уделяет недостаточное внимание реально существующим в растениях биологическим окислительно-восстановительным системам. [c.10]

Натуральные каучуки всегда содержат соединения Си, Ре, Мп, причем эти соединения попадают в каучук из растения, в физиологии которого они играют важную роль, входя в состав ферментных комплексов (оксидазы, каталазы, пероксидазы). Последние действительно обнаружены в натуральном каучуке . Различные окислительно-восстановительные системы, применяющиеся при синтезе каучуков, также содержат поливалентные металлы, которые, таким образом, становятся обычной примесью некоторых СК. Кроме того, соединения металлов попадают в каучуки и резины в процессе технологической обработки при отмывке каучука, при пластикации, вулканизации в прессах и т. д. . Иногда соли железа используют для ускорения той или иной технологической операции (например, пластикации). Соединения металлов вносятся в резиновую смесь (иногда в довольно значительных количествах) вместе с ингредиентами. [c.100]

Имеются прямые доказательства участия марганца во многих других окислительно-восстановительных процессах растений. Марганец найден в составе катализаторов анаэробной и главным образом аэробной фаз дыхания (дегидрогеназы, ферменты декарбоксилирования). Значительная доля участия марганца в окислительно-восстановительных превращениях дыхательных субстратов обусловлена его каталитическим действием в сочетании с пероксидазной системой растений. [c.102]

Окислительно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике. В качестве примеров окислительно-восстано-вительных процессов, протекающих в природных биологических системах, можно привести реакцию фотосинтеза у растений и процессы дыхания у животных и человека. Процессы горения топлива, протекающие в топках парогенераторов тепловых электростанций и в двигателях внутреннего сгорания, являются примером окислительновосстановительных реакций. [c.182]

Хиноны (некоторые, родственные более сложным ароматическим системам, см. гл. 35) были вьщелены из природных источников (плесени, грибков, высших растений). Во многих случаях они, по-видимому, принимают участие в окислительно-восстановительных циклах, очень важных для живых организмов. [c.926]

Под влиянием внешних условий изменяются очень многие ферментные системы растений, но в первую очередь окислительно-восстановительные. Характерным тестом служит, например, определение свойств каталазы, ферментов углеводного обмена (инвертазы) и многих других. В той или иной степени все особенности растений—более быстрый или медленный рост, усвоение веществ пищи — могут быть охарактеризованы по ферментативным показателям. На основании свойств ферментов можно [c.309]

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]

Роль окислительно-восстановительных процессов. Окисли-тельно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике. В качестве примеров окислительно-восстановительных процессов, протекающих в природных биологических системах, можно привести реакцию фотосинтеза у растений (см. гл.7) и процессы дыхания у животных и человека. Процессы горения топлива, протекающие в топках котлов тепловых электростанций и в двигателях внутреннего сгорания и реактивных двигателях ракет, являются примерами технически важных окислительно-восстановительных реакций. [c.257]

Участие марганца в окислительных процессах растений в сочетании с пероксидазной системой — не единственное, хотя и очень важное место приложения его действия. Этим не ограничиваются возможности марганца в его влиянии на скорость и направление окислительно-восстановительных процессов и вместе с тем на общий обмен растений. Столь же важна для расшифровки физиологической роли марганца оценка его участия в реакциях азотного обмена. Развитию этого направления в исследованиях по марганцу способствовало определение содержания отдельных фракций азота, а также изучение процессов поступления различных форм азотных соединений в растение в условиях недостатка марганца. [c.86]

Дальнейшее окисление, протекающее особенно быстро в щелочных растворах, необратимо и приводит к образованию щавелевой и А-треоновой кислот. Обратное восстановление дегидроаскорбиновой кислоты происходит, нанример, при действии сероводорода, причем наиболее полно при pH 4,5. Во многих растениях, наряду с аскорбиновой кислотой, находится специфический фермент—аскорбиноксидаза (Си-протеид), ускоряющий реакцию обратимого окисления ее в дегидроаскорбиновую кислоту. в присутствии молекулярного кислорода. Аскорбиновая кислота — часть окислительно-восстановительной системы растительной клетки. Она активирует катепсин, эстеразу и другие биохимические системы в животном организме. [c.211]

В растениях он не содержится, но в них присутствуют другие вещества, обладающие А-витаминной активностью. К ним относятся каротиноиды, а именно — каротины. Каротиноиды — желтые или красные пигменты алифатического строения, построенные из восьми остатков изопрена. Наиболее важен среди них каротин — С4оН5в. Каротин наряду с хлорофиллом всегда содержится в хлоронластах зеленых листьев, во многих цветках и плодах. Каротиноиды имеют большое значение в процессах фотосинтеза, размножения растений й в окислительно-восстановительных системах. [c.41]

У зеленых растении, а также у многих бактерий перенос водорода должен происходить против градиента химического потенциала, т. е. от окислительно-восстановительной системы (Оз — HgO) с более отрицательным потенциалом к системе ( Og — HgO ) с более положительным потенциалом. Такой перенос водорода, являющийся потоком вверх по течению , осуществим только с помощью внешней энергии солнечный свет доставляет необходимую для этого энергию. Однако точное воспроизведение подъема во всей последовательности реакций не может быть намечено а priori. Если между двумя водными массивами, находяврмися на различных уровнях, прорыт канал, нельзя обойтись без шлюзов. Где следует помещать эти шлюзы — в конце или в начале водного пути, — вопрос чисто практический. [c.156]

Нилова и Егорова (1948) обнаружили, что устойчивость пшеницы к ржавчине находится в обратной зависимости от тирозиназной активности тканей и положительно коррелирует с пероксидазной активностью. Но и в этом случае при обследовании других сортов, проведенном болгарским исследователем Крыстевым (Кръстев, 1954), не удалось получить подтверждения подобной закономерности. Крыстев приходит к выводу, что ни показатели активности окислительно-восстановительной системы, ни физико-химические показатели клеток (осмотическое давление, проницаемость протоплазмы), ни различия в величине клеток не могут характеризовать устойчивость растений пшеницы к ржавчине и что причины устойчивости следует искать во взаимодействии растения-хозяина и паразита. [c.225]

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]

Благодаря присутствию во внешней среде СОг оказался возможным фотосинтез. Бактериальный фотосинтез, а затем и фотосинтез зеленых растений развивались примерно 3—2 10 лет назад. Фотосинтез состоит в поглощении света и преобразовании его энергии в химическую энергию биологических молекул. Для этого потребовались поглощающие свет соединения, в частности, содержащие порфириновые циклы — хлорофилл и цитохромы. В результате поглощения квантов света в хлорофилле электроны системы переходят на более высокие уровни энергии. Далее работает цепь переноса электронов, главными участниками которой являются окислительно-восстановительные ферменты — цитохромы. Запасенная первоначально в хлорофилле энергия выделяется в биологически полезной форме — в АТФ и НАДФ. Происходит фотофосфорилирование. [c.53]

Впервые идея о том, что фенольные соединения могут участвовать в окислительно восстановительных процессах, была выдвинута в начале нашего века Палладиным [52, 53], который предположил, что некоторые фенольные соединения, в частности флавоны и антоцианы, принимают участие в дыхании растений, являясь переносчиками водорода дыхательного субстрата па конечных этапах дыхания. В начале 20-х годов Опарин [54, 55] экспериментально показал, что система хлорогеновая кислота + полифенол-оксидаза способна окислять аминокислоты, ряд пептидов и даже некоторые белки. В середине 30-х годов Сцент-Дьердьи [56] пришел к выводу, что у высших растений конечные этапы дыхания могут осуществляться двумя механизмами полифенолоксидазным и пероксидазно-аскорбатоксидазным. Однако и в последнем случае, по мнению Сцент-Дьердьи, посредником между пероксидазой и аскорбиновой кислотой должны являться флавоноиды, содержащие орто-гидроксильную группу. [c.122]

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]

Сульфгидрильная (—ЗН) группа цистеина при окислении легко отдает водород и переходит в более окисленную дисульфидную (—3 — 3—) группу с образованием цистина. Цри восстановлении дисульфидная группа цистина присоединяет два атома вфдорода и снова превращается в сульфгидрильную, при этом образуются две молекулы цистеина. Взаимные превращения дисульфидной и сульфгидрильной групп в системе цистин — цистеин определяют активное участие этих аминокислот в окислительно-восстановительных процессах в клетках растения. В растениях имеется также трипен-тид глутатион, в состав которого входят аминокислоты глутаминовая, глицин и цистеин [c.179]

Выло найдено [238, 246, 258, 259], что концентрация аскорбиновой кислоты в растениях увеличивается при снабжении глюкозой. Условия, косвенно влияющие на образование сахара, например обильное снабжение двуокисью углерода и хорошее освещение, также увеличивали концентрацию аскорбиновой кислоты. Аскорбиновая кислота характерна своей кислотностью и способностью к обратимому окислению. Два атома водорода, отмеченные в формуле звездочками, диссоциируют как ионы Н+ с константой диссоциации, равной 6,2 10- (рК = 4,21). Измерение окислительновосстановительного потенциала дает величину, равную 9,1 10- . Следовательно, в тканях почти вся аскорбиновая кислота должна находиться в виде анионов или металлоорганического комплекса. Большая константа диссоциации на первый взгляд противоречит принятой формуле, так как в ней нет карбоксильной группы. Однако группа —СОН=СОН—СО— имеет, повидимому, кислый характер, сходный с карбоксильной группой (см. [241]). Аскорбиновая кислота имеет величину Х = 0,838 она может окисляться дальше, теряя два или даже четыре водородных атома. В определенном интервале pH такая потеря обратима, особенно поскольку дело касается первой ступени. Эта ступень превращает аскорбиновую кислоту в дегидроаскорбиновую (СеНцОв, Х = 0,75, см. формулу на стр. 281). Делалось много попыток определить окислительно-восстановительный потенциал системы аскорбиновая кислота—дегидроаскорбиновая кислота [222—224, 225, 231, 240]. Эта система электрохимически инертна, и надо добавлять электродные катализаторы , например тионин и метиленовую синь, для того чтобы ускорять установление электродного равновесия [240]. Окислитель (дегидроаскорбиновая кислота) неустойчив в растворе при pH > 5,75 [225, 240]. Поэтому надежные потенциалы можно получить лишь в кислой области. При pH 6 и выше кажущийся нормальный потенциал становится со временем ноложительнее, потому что окислитель постепенно исчезает нз системы. Принимая во внимание эти осложнения, Болл [240] смог вычислить нормальные потенциалы системы аскорбиновая кислота — дегидроаскорбиновая кислота при 30° между pH 1 и 8,6 и подучил значения [c.282]

Например, в растениях были обнаружены как сульфиты, так и сульфиды. Сульфиты, сульфиды, а кроме того, элементарная сера и тиосульфаты могут служить для растений и микроорганизмов источником серы [42]. Однако интерпретация результатов в этой последней работе несколько осложняется из-за возможности окислительно-восстановительных изменений, которые могут предшествовать утилизации данного источника серы. Наиболее важны в данном случае опыты с микробными мутантами с помо-ш ью этих опытов было показано, что организмы, утратившие активируюш ую сульфаты или редуктазную системы, неспособны расти на средах с сульфатами, но растут на средах с сульфитом или с более восстановленными соединениями серы. [c.277]

Возможно, усиленное накопление аскорбиновой кислоты в обработанных карбином растениях овсюга направлено на ослабление токсического действия гербицида. Известно, например, что при продвижении растений на север и в горы в связи с понижением температуры у них повышается содержание аскорбиновой кислоты (Гребинский, 1941 Овчаров, 1964). Отмечено, что накопление восстановленной формы аскорбиновой кислоты повышает устойчивость растений против ионизирующего излучения (Власюк и др., 1963). Являясь переносчиком водорода, аскорбиновая кислота тесно связана со всей системой ферментов, участвующих в дыхательном газообмене растений (Рубин, Ладыгина, 1966). Например, показано, что растения или отдельные органы растений, наиболее богатые аскорбиновой кислотой, содержат также активную перок-сидазу (Михлин, 1947). Окислительно-восстановительные превращения аскорбиновой кислоты в растительном организме тесно [c.317]

Фотохимический активный центр — это место первичного разделения окислительно-восстановительного потенциала и исходный пункт для переноса электронов, что приводит к сохранению и использованию химической энергии. Обычно считают, что фотосинтез начинается с простого акта переноса электрона, вызванного квантом света. Однако есть много данных, что в фотосинтезе должны принимать участие по меньшей мере два отдельных фотохимических акта. В последние годы было изучено много соединений, принимающих участие в фотосинтезе (особенно цитохромов, пиридиннуклеотидов, хинонов и специальных форм хлорофилла и бактериофилла). На основе этого изучения возникла гипотеза, что зеленые растения обладают двумя различными фотохимическими системами. Эти системы взаимодействуют или последовательно или более сложным путем, и в результате этого поглощается СО2 и выделяется О2 с использованием около 8 квантов на молекулу СО2 (или О2). [c.322]

Железо в природе. По распространенности в земной коре (4,65%) железо занимает четвертое место, уступая лишь кислороду, кремнию и алюминию. В горных породах и почвах его считают макроэлементом. По своей значимости для растений и животных оно занимает промежуточное положение между макро- и микроэлементами. Поведение железа в окружающей среде определяется его способностью легко изменять степень окисления и образовывать химические связи с кислородом, серой и углеродом. Увеличение окислительно-восстановительного потенциала и pH почв приводит к осаждению железа. Наоборот, в кислых почвах и в присутствии восстановителей соединения железа растворяются. В почвах железо присутствует главным образом в виде оксидов (гематит, магнетит) и гидроксидов (гётит). В затопляемых содержащих серу почвах в восстановительных условиях образуется пирит FeSg. С органическим веществом почвы железо образует хелаты. Доля растворимых неорганических соединений железа аквакомплексов, [Fe(H20)5(0H]2+, [Fe(H20)4(0H)2]+ составляет незначительную часть общего содержания железа в почвах. Важную роль в миграции железа и обеспечении им корневой системы растений играет образование комплексных соединений с органическими веществами почвы. Большую роль в окислении и восстановлении железа в почвах играют микроорганизмы. Их деятельность сказывается на растворимости, а сле/1,овательно, и на доступности соединений железа для растений. Многие виды бактерий участвуют в образовании некоторых минералов железа. Увеличению подвижности железа способствуют антропогенные факторы кислотные дожди, внесение подкисляющих почву удобрений и избыток органических удобрений. В кислых почвах с низким содержанием кислорода возрастает концентрация соединений Fe +, которые могут быть токсичными для растений. [c.554]

Одной из первых в этом направлении явилась работа Татхера (Thather, 1934), который сделал попытку классифицировать микроэлементы по выполняемым ими функциям. В основу теоретической гипотезы автора легла предпосылка, что зеленые растения являются агентами абсорбирующими и запасающими энергию в жизненном цикле. Он предлагал разделить элементы на 8 групп, связав их функции с положением в периодической системе. Оценить схему полностью в настоящее время трудно. Три элемента — марганец, медь и цинк помещены вместе с железом в группу окислительно-восстановительных регуляторов. Сюда же включены никель и кобальт, о роли которых и сейчас известно 20 [c.20]

Исходя из этих фактов, можно объяснить стимулирующий эффект марганца на дыхание растений. Марганец, будучи дан в физиологических концентрациях, может включаться in vivo в цикл окислительно-восстановительных превращений. Системы, составленные пероксидазой в совокупности с подходящими фенольными субстратами и марганцем, могут служить при этом очень эффективными катализаторами растений. [c.85]

Впервые мысль о роли негеминового железа в осуществлении реакций фотосинтеза была высказана в нашей стране Е. А. Бойченко. Этот элемент еще в 1949 г. был найден ею в каталитически активном комплексе, выделенном из листьев различных растений. Фермент мог восстанавливать углекислоту в атмосфере молекулярного водорода и содержал 1,1% железа. Окислительно-восстановительный потенциал комплекса был близок к гидро-геназным системам ( о — 0,42 о, pH 7). При дальнейшем исследовании в его составе был обнаружен марганец (0,1%) и ФАД. [c.194]

Хлоропласты зеленых растений, в которых находится пигмент хлорофилл, имеют весьма сложное строение. Они одеты двойной мембраной. В их содержимом — строме — имеется хорошо развитая система мембранных дисков (тилакоидов), которые могут быть собраны в стопки, именуемые гранами. На мембранах тилакоидов или в этих мембранах локализованы пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза, переносчики электронов (цитохромы, пластоцианин, пластохинон, ферредо-ксин) и фермент АТРаза таким образом, здесь могут протекать процессы, характерные для фотосинтеза, — зависящие от света окислительно-восстановительные реакции и синтез АТР. Фиксация СО2 и ее превращение в сахара в результате биосинтетических реакций протекают в строме, где находится соответствующий набор ферментов. Внутренняя мембрана хлоропластов имеет ограниченную проницаемость для метаболитов и, подобно внутренней мембране митохондрий, снабжена специфической транспортной системой, регулирующей перенос веществ внутрь Стромы и из нее. [c.93]

Ценная информация о кинетике окислительно-восстановительных превращений в реакционных центрах фотосинтезирующих объектов была получена с помощью лазерной техники. Было обнаружено, например, что скорость переноса электрона в системе донор -v фотохимически активный хлорофилл -v акцептор лежит в микросе-кундном интервале. Так, для пурпурных бактерий время переноса электрона от пигмента к акцептору равно 0,5, а для высших растений — 2 мкс. С такой скоростью перенос электрона от хлорофилла к акцептору осуществляется даже при температуре жидкого азота ( -196 С), что указывает на его физическую природу. Реакция восстановления фотохимически активного хлорофилла (донорпигмент) протекает с более низкой скоростью 2 и 15 мкс для бактерий и высших растений соответственно. В реакции восстановления удалось вычленить два параллельных пути, один из которых зависит, а другой не зависит от температуры. Предполагается, что восстановление фотохимически активного хлорофилла происходит преимущественно в ходе второй реакции. [c.65]