Биологическое окисление, природ

Биохимические реакции у растений и животных ускоряются биологическими катализаторами, называемыми фермента-м и. Они представляют собой либо высокомолекулярные белки, либо сочетание белков с соединениями небелковой природы. Каждый фермент характеризуется высокой избирательностью по отношению в каждому конкретному процессу. Например, окисление сахара в организме протекает примерно в 10 раз быстрее, чем при той же температуре в водном растворе под влиянием кислорода. В сложной цепи биохимических процессов окисления сахара в организме участвует неско.лько ферментов, каждый из которых катализирует отдельную стадию. [c.82]

ПРИРОДА БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ [c.282]

Роль кислорода в природе и его применение в технике. При участии кислорода совершается один из важнейших жизненных процессов—дыхание. Окисление кислородом углеводов, жиров и белков служит источником энергии живых организмов. В организме человека содержание кислорода составляет 61% от массы тела. В виде различных соединений он входит в состав всех органов, тканей, биологических жидкостей. Человек вдыхает в сутки 20—30 м воздуха. [c.199]

Окисление — восстановление — один из важнейших процессов природы. Дыхание, усвоение углекислого газа растениями с выделением кислорода, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. Сжигание топлива в топках паровых котлов и двигателях внутреннего сгорания, электролитическое осаждение металлов, процессы, происходящие в гальванических элементах и аккумуляторах, включают реакции окисления — восстановления. Получение простых веществ, например железа, хрома, марганца, никеля, кобальта, вольфрама, меди, серебра, цинка, серы, хлора, иода и т. д., и ценных химических продуктов, например аммиака, щелочей, сернистого газа, азотной, серной и других кислот, основано на окислительно-восстановительных реакциях. Производство строительных материалов, пластических масс, удобрений, медикаментов и т. д. было бы невозможно без использования окислительно-восстановительных процессов. На процессах окисления — восстановления в аналитической химии основаны методы объемного анализа пер-манганатометрия, иодометрия, броматометрия и др., играющие важную роль при контролировании производственных процессов и выполнении научных исследований. [c.51]

Процессы биологического окисления. При обмене веществ в организме человека протекают окислительно-восстановительные реакции. Процесс окисления любого вещества связан с отдачей электронов окисляемым веществом (донором электронов), а процесс восстановления — с присоединением электронов к какому-то веществу (акцептору электронов). Рассмотрим процесс окисления-восстановления на примере прямой реакции окисления водорода атомарным кислородом (в неживой природе — это реакция горения) [c.45]

На роль пероксидов в биологических процессах на примере биологического окисления А.Н. Бах указал еще в 1897 г., когда написал, что в животном организме активирование кислорода может происходить при посредстве перекисей, которые являются постоянным фактором всякого процесса медленного окисления, какова бы ни бьша природа окисляющего тела . [c.30]

Очевидно, что обязательным участником биологического окисления должен быть атмосферный кислород. Однако большинство, если не все, из окисляющихся компонентов клеток (метаболиты) реагируют с молекулярным кислородом не иначе, как в присутствии специфических органических катализаторов энзимов), которые до сих пор были выделены только из живых существ. Но биохимические процессы могут происходить и вне живых организмов, так как большинство энзимов можно выделить из живых клеток и получить в виде стерильных, но все же активных концентратов. Энзимы всегда имеют белковую природу, обычно являются коллоидами и, подобно большинству протеинов, необратимо изменяются (и становятся неактивными) под действием нагревания сильных кислот или сильных щелочей. [c.282]

Физические основы биологического окисления. В процессе обмена веществ на первом этапе углеводы превращаются посредством гидролиза или фосфоролиза соответственно в гексозы или гексозофосфаты, белки превращаются посредством гидролиза в аминокислоты, а жиры — в глицерин и жирные кислоты. Из высокомолекулярных веществ, которые часто нерастворимы в воде, получаются продукты гораздо меньшего молекулярного веса и по большей части растворимые в воде. Таким образом, гидролиз часто является средством, при помощи которого организм может легко изменить природу вещества и сделать его подвижным, способным к переносу или перемещению. [c.148]

Такова в общих чертах схема процесса биологического окисления, лежащего в основе дыхания. Наша ближайшая задача состоит в ознакомлении с природой и механизмом действия регулирующих дыхание каталитических систем. [c.214]

Отсюда следует, что окисление всегда сопровождается восстановлением акцептора электронов. Этот принцип окислительно-восстановительных процессов в равной мере применим к биохимическим системам и характеризует природу процессов биологического окисления. Далее будут приведены примеры, показывающие, что многие процессы биологического окисления идут без участия молекулярного кислорода, например дегидрогеназные реакции. [c.118]

СМС очень медленно разлагаются, вредные результаты их воздействия на природу и живые организмы непредсказуемы, Перевод ПАВ в пену, адсорбция активным углем, нейтрализация катионактивными веществами и др. недостаточно эффективны и очень дороги. Поэтому предпочтительна очистка сточных вод от ПАВ в отстойниках и в естественных условиях (в водоемах) путем биологического окисления под действием гетеротрофных бактерий, которые входят в состав активного ила. Процесс идет до превращения органических веществ в углекислый газ и воду При биохимической очистке окисление ведется в присутствии ферментов. Микробиологический метод основан на использовании высокоактивных культур микроорганизмов. Получены штаммы бактерий, разрушающих алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфонаты и др. [c.658]

Окисление органических субстратов с помощью супероксид-иона представляет общий интерес, во-первых, по препаративным соображениям, а во-вторых, из-за той функции, которую, как оказалось, выполняет Ог в биологических системах. Супероксид-ион имеет достаточно сложную химическую природу, потому что он может проявлять себя как окисляющий или восста- [c.390]

Названия их составляют по форме донор акцептор — оксидоредуктаза . Они играют основополагающую роль в процессах биологического окисления. Коферменты НАД или НАДФ являются акцепторами водорода, ферменты, катализирующие перенос водорода, называются дегидрогеназами, переносящие кислород к субстрату — оксигеназами. Пероксидазами называют ферменты, использующие в качестве акцептора водорода Н2О2. Оксидоредуктазы подразделяют на подклассы по критерию окисления тех или иных группировок, в частности от природы доноров водорода. Рассмотрим некоторые подклассы этих ферментов. [c.66]

Окисление — восстановление один из важнейших процессов природы. Дыхание, усвоение углекислого газа растениями с выделением кислорода, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. [c.75]

Источником энергии, расходуемой клеткой на все ее нужды, является дыхание, т. е. окисление органических соединенргй кислородом воздуха. В 1780 г. Лавуазье показал, что дыхание и горение имеют единую природу. За последние два столетия исследования химиков, биологов и физиков привели к раскрытию основных особенностей биологического окисления. [c.423]

С разработкой идеи активирования кислорода в процессах биологического окисления связаны два наиболее важных вопроса, лежащих в основе развития всей проблемы дыхания. Это были вопросы о каталитической природе реакций биологического окисления и о ферментативной природе каталитических агентов биологического окисления. Действительно, само возникновение представлений о каталитической природе реакций окисления биологических субстратов непосредственно связано с возникновением идеи об активировании кислорода в работах Шёнбайна [1]. Включение же катализаторов окислительных процессов в организме в число ферментов самым тесным образом связано с изучением оксидаз — ферментов, которые, как предполагалось, осуществляют активирование кислорода. [c.182]

Главный путь биологического окисления (дыхательная цепь) включает ряд следующих одна за другой окислительно-восстановительных реакций, сопряженных с фосфорилированием аденозиндифосфата (окислительное фосфорилирование). Основными компонентами дыхательной цепи являются высокомолекулярные белки, содержащие в качестве коферментов и простетических групп вещества нуклеотидной и порфириновой природы — никотинамидные ферменты, флавопротеиды и цитохромы. Наиболее важной особенностью кофакторов этих ферментов является их снособность восстанавливаться, принимая на себя протоны субстратов, и существовать в восстановленной форме (таковы, например, никотинамиднуклеотидные коферменты и флавиннуклеотиды), либо передавать электроны от одного кофактора к другому за счет разности потенциалов (цитохромный участок дыхательной цепи). Кроме того, как показали исследования последних лет, в дыхательной цени могут принимать участие дополнительные промежуточные переносчики электронов, например хиноны (убихиноны, витамины Е и К) или производные аскорбиновой кислоты (витамин С). [c.250]

Какова химическая природа никотинамидных (пиридиновых), флавиновых и геминовых ферментов и какую роль они играют в процессе биологического окисления [c.136]

Сахара, оптическая изомерия. Сахара, их распространение в природе и биологическая роль. Понятие о фотосинтезе. Классификация сахаров простые и сложные (олиго- и полисахариды) тстрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д. альдозы и кетозы. Пространственная конфигурация моносахаридов D- и -ряды. Химические свойства моносахаридов. Окисление до -оновых и уроновых кислот, восстановление, удлинение цепи действием синилгной кислоты, укорачивание цени альдоз. Качественные реакции иа сахара. Инверсия сахаров. Замещение атомов водорода п гидроксильных группах получение сахаратов, сложных эфиров моноз, их простых эфиров, глико шдон. [c.248]

Витамин С в природе находится как в свободном, так и связанном состоянии, называемом аскорбигеном (см. Аскорбиген). Благодаря наличию в его струк ре двух енольных групп он может быть донором и акцептором водорода, т. е. принимать участие в биологическом окислении в клетках и тканях. Он необходим для биосинтеза кортикостероидов в надпочечниках, предохраняет от окисления адреналин, суль-фидрилыше группы белков и ферментов, способствует повышению свертываемости крови и регенерации тканей, образованию соединительной ткани. [c.145]

Эти работы, по мнению Дж.Б.С.Холдрйна, следует считать началом изучения ферментов (Юб). Однако в данном случае можно говорить о начале исследований каталитической природы биологического окисления (l07), но не о подлинном открытии явления биокатализа. [c.54]

Интенсивность и эффективность биологического окисления различных органических соединений зависит от многих факторов например класса и структуры соединения, размера молекулы, наличия функциональных групп, а также от видового состава бактерий биоценоза активного ила или биопленки, длительности их адаптации и пр. Окисление веществ, существующих в природе, обычно не представляет затруднений — длительность адаптации микроорганизмов составляет несколько часов. Синтетические вещества часто окисляются с трудом, и длительность адаптации составляет более полугода. Вещества, находящиеся в коллоидном или мелкодисперсном состоянии, окисляются с меньшей скоростью, чем вещества, растворенные в воде. [c.281]

В природе ионы кобальта встречаются в степени окисления II и III, однако наиболее важное биологическое соединение кобальта— это витамин В12, или кобаламин, в котором присутствует Со(1П) [256] (рис. 6.10). Кобаламин и близкие к нему вещества выполняют разнообразные биологические функции, особенно это касается бактерий. Он необходим для человеческого организма и, вероятно, для больщинства животных и растений. Важную роль он играет в реакциях с участием остатков углеводов, жиров и белков для выработки in vivo. Пернициозная анемия — тяжелое заболевание, встречающееся у пожилых людей. Эта болезнь у млекопитающих обычно сопровождается повышенным выделением с мочой метилмалоновой кислоты. В настоящее время эту болезнь успешно лечат инъекциями витамина В12. [c.381]

Механизму окисления в живой природе посвящено огромное число работ. Так возникла проблема механизма окисления органических веществ в живом организме или проблема биологического окисления. Окисление веществ может осуществляться путем присоединения кислорода к субстрату, потери или отнятия от субстрата водорода, отдачи субстратом электрона. В живых клетках встречаются все перечисленные типы окислительных реакций, катализируемые соответствующими ферментами. В настояще время под окислением стали понимать все химические реакции, при которых происходит отдача электронов, сопровождающаяся увеличением положительных валентностей, но одновременно с окислением одного вещества должно происходить и восстановление, т. е. присоединение электронов к другому веществу. Исходя из этих представлений, следует иметь в виду, что если прямое присоединение кислорода к какому-либо веществу не сопровождается переброской электронов с тех или иных атомов окисляемого вещества иа молекулу кислорода, то эту реакцию нельзя рассматривать как окисление. Например, молекулярный кислород легко присоединяется к железу гемоглобина и образует оксигемоглобин (НЬОг). Последний не так стоек и при изменении парциального давления легко диссоциирует на кислород и гемоглобин. Кислород при этом отщепляется, а валентность железа не изменяется оно остается двухвалентным как в гемоглобине, так и в оксигемоглобине. Следовательно, окислительно-восстановительная реакция возможна в том слу- [c.355]

Исследованиями последних лет в значительной мере выяснена роль в процессах дыхания, а также фотосинтеза ферментов, содержащих железо. Здесь необходимо назвать цитохромную систему, основной путь биологического окисления, путь транспорта электронов от разнообразных дыхательных субстратов к кислороду. Установлена ведущая роль этой системы в энергетическом обмене клетки. Процессы окислительного и фотосинтетического фосфорилирования могут осуществляться лишь при непосредственном и непременном участии физиологически активных соединений, включающих железо. Промежуточными переносчиками электронов как в цепи дыхания, окисления дыхательных субстратов, так и восстановления углекислоты в фотосинтезе являются соединения железопорфириновой природы (различные цитохро-мы), а также ряд переносчиков, содержащих железо в негеми-новой форме (ферредоксин, НАД-Н-цитохром-с-редуктаза, ксан-тиноксидаза, сукцинатдегидрогеназа и др.). [c.4]

Круговорот углерода в природе имеет несколько циклов, ко- торые различаются интенсивностью обменных потоков. Наибо-.лее характерны и интенсивны следующие процессы фотосинтез биологическое окисление — дыхание и брожение взаимодействие океан — атмосфера. Океан способен поглотить около 25% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу в результате сжигания топлива, В атмосфере остается почти 50%. антропогенного СОа. [c.219]

При рассмотрении строения и свойств ряда соединений, а также некоторых биохимических процессов в предыдущих главах сделана попытка привлечь квантово-механические представления к объяснению ряда явлений и закономерностей. В частности, такой подход использован при описании пептидной связи (зависимость ее свойств от делокализации и сопряжения электронов) и вторичной структуры белка (вклад п-электронов в поддержание а-спиральной конформации) (см. гл. II), механизма действия пиридоксадевых ферментов (смещение электронной плотности в фермент-субстратном комплексе— см. гл. III), природы цис-транс-изомерных превращений ретиналя (зависимость этого явления от значений порядка связей в сопряженной системе), структуры и свойств тиаминпирофосфата (причина повышенной электронной плотности у 2-го углеродного атома тиазольного цикла) и повьппенной реакционной способности изоаллоксазина в 1-м и 10-м положениях (у них максимальны индексы свободных валентностей) (см. гл. IV), при обсуждении вопроса о сущности жизни, при изучении природы макроэргических связей (неустойчивость системы сопряжения электронов) (см. гл. V), структуры и свойств пиримидиновых и пуриновых оснований (зависимость между порядком связи и реакциями присоединения), стэкингвзаимодействий в молекулах ДНК (их изменение при контактах молекул воды с протон-донорными и про-тон-акцепторными центрами азотистых оснований) (см. гл. VI), механизма активирования молекулярного кислорода в процессе биологического окисления (см. гл. X) и некоторых других случаях. [c.482]

Синтез клеточной массы в процессе биологической очистки про-сходит с использованием органических веществ загрязнений как троительного материала и энергии, выделяемой при реакции кисления органического вещества. Часть энергии выделяется акже в процессе эндогенного окисления клеточного вещества, ходе которого клетки разрушаются [21]. Таким образом, имеет [есто сложная система взаимосвязанных процессов, физической транспорт питательных веществ), химической (химические реак-ии) и биохимической природы (ферментативные реакции), что ллюстрирует схема на рис. 1.3. [c.11]

Естественные процессы утечки горючих ископаемых из залежей и биологическая активность приводят к гораздо большему загрязнению окружающей среды углеводородами, чем это способны сделать автомобильные выхлопные газы и случайно пролитая нефть. Окисление и метаболизм углеводородов также могут осуществляться в результате естественно протекающих процессов. Однако типичные проблемы загрязнения возникают в тех случаях, когда локальное повышение концентрации отходов в плотнонаселенных районах превышает возможности их переработки либо когда на нескольких квадратных километрах поверхности океана разливается нефть. В природе происходит образование больших количеств моноксида углерода и оксидов азота. В скальных породах, почве и естественных источниках воды могут встречаться тяжелые металлы. Полностью освободиться от них не только невозможно, но даже и нежелательно. Оксиды азота, образующиеся во время грозовых разрядов, приводят к появлению нитратов, которые являются продуктами питания для растений, а многие из тяжелых металлов в микродозах необходимы для нормального развития растений и поддержания жизни животных. [c.505]

Флавоноидам, изофлавоноидам и их гетероаналогам, как известно из многочисленных литературных источников и как показали наши исследования, присуща высокая и разноплановая биологическая активность при низкой токсичности. В синтетическом плане модифицированные флавоноиды и изофлавоноиды обладают неисчерпаемыми возможностями. Они могут служить источником новых гетероциклических систем - многочисленных и своеобразных по структуре гетероаналогов флавоноидов с различной степенью окисления, а также являются удобными промежуточными соединениями для направленного синтеза моноциклических, бициклических и конденсированных гетероциклических систем, синтез которых другим путем затруднен или вовсе невозможен. Гетероциклические аналоги флавонов, изофлавонов и кумаринов в природе не встречаются и получаются только синтетическим путем. [c.193]

Первым открытым нуклеотидным коферментом был никотин-амидадениндинуклеотид (NAD+, 10), который был обнаружен в начале XX века Харденом и Янчом как температурно-стабильный кофактор спиртовой ферментации. Вслед за развитием метода радиоактивных меток и техникой мягкого выделения (например, ионообменная хроматография) были обнаружены многие другие коферменты [7]. Они принимают участие в биологических реакциях окисления-восстановления, переноса групп, в реакциях синтеза полимеров. Эти коферменты будут обсуждены в настоящей главе более детально позднее. Другие же важные встречающиеся в природе эфиры фосфорной кислоты, такие как составляющие клеточных мембран (фосфолипиды и техоевые кислоты) или участвующие в биосинтезе природных соединений (таких, как терпены или стероиды) здесь обсуждаться не будут, но будут рассмотрены в других главах, посвященных природным продуктам. [c.134]