Фермент окислительно-восстановительный потенциал

Биореактор. Аппараты для проведения процессов культивирования микроорганизмов — биореакторы — можно рассматривать как технические системы, предназначенные для преобразования необходимых материальных и энергетических потоков в процессе роста и размножения клеток. Биохимические реакторы представляют собой основное технологическое оборудование, элементы схемы производства в целом, а эффективность их функционирования определяет в основном технико-экономические показатели биотехнологической системы. Многообразие форм конструктивного оформления биореакторов определяется технологическими и микробиологическими требованиями осуществляемого процесса ферментации. Так, схема на рис. 1.4 иллюстрирует различные процессы микробиологического синтеза, осуществляемые в промышленных биореакторах, а также основные условия их проведения. В биореакторе необходимо поддержание заданной температуры культивирования 1, давления Р, pH среды, окислительно-восстановительного потенциала еН, уровня растворенного кислорода Со времени ферментации т и концентрации лимитирующего субстрата 5. Для обеспечения заданных физико-химических параметров протекания процесса в биореакторе должны быть выдержаны необходимые условия тепло- и массообмена, аэрации среды и режима гидродинамического перемешивания. Рассмотренные на схеме процессы осуществляются в результате глубинного культивирования микроорганизмов в условиях аэрации и перемешивания среды. Известны также биореакторы для осуществления процесса путем поверхностного культивирования клеток с использованием микробиологических пленок и флокул, а также биореакторы для процессов с иммобилизованными на носителях ферментами [22]. [c.12]

Количество поглощенного кислорода определяют при помощи кислородного электрода, что обеспечивает высокую точность анализа. Для аналитических целей чаще всего используют иммобилизованные ферменты в виде так называемых ферментных электродов. Они представляют собой комбинацию электрохимических датчиков и иммобилизованных ферментов. При взаимодействии фермента с анализируемым веществом продукт реакции изменяет окислительно-восстановительный потенциал, что является индикатором содержания исследуемого вещества в среде. [c.89]

Взаимные превращения в системе цистеин — цистин оказывают непосредственное влияние на окислительно-восстановительный потенциал клетки, который служит одним из регуляторов действия протеолитических ферментов. [c.417]

Обратимое восстановление ФАД гипосульфитом натрия дает дигидро(лейко)соединение, которое способно к самоокислению. Биохимически кофермент (окислительно-восстановительный потенциал —0,19 в) участвует главным образом в переносе электронов между никотинамидными коферментами (окислительно-восстановительный потенциал ---0,28 в) и системой цитохромов (окислительно-восстановительный потенциал — от О до + 0,29 в), хотя в некоторых случаях флавиновые ферменты действуют непосредственно, например при окислении D-аминокислот. [c.197]

На действие ферментов влияют температура, реакция среды (pH), концентрация ионов в среде, окислительно-восстановительный потенциал среды, концентрация субстрата, наличие специфических и неспецифических, тормозящих или активирующих веществ, лучистая энергия. [c.129]

Небольшое видоизменение механизма, указанного в пункте 5, состоит в том, что сочетаются изменения в термодинамических свойствах иона металла со связыванием субстрата в активном центре. Хорошие примеры дают два фермента, содержащие железопорфирины. Связывание субстрата триптофан-2,3-диоксигеназой увеличивает константу образования комплекса с СМ ионом Ре примерно в 100 раз, а константу образования комплекса с СО ионом Ре примерно в 50 раз образование комплекса Ре Ог удается наблюдать только в присутствии субстрата [101]. Связывание камфоры камфора-5-монооксигеназой сопровождается изменением числа неспаренных электронов от одного до пяти (одновременно меняются спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях и спектры ЭПР) и смещением окислительно-восстановительного потенциала от —0,38 до —0,17 В [221]. На этом может быть основан сложный механизм, способствующий образованию чрезвычайно реакционноспособного интермедиата только в присутствии субстрата. Другой пример такого рода дают реакции изомеризации координированных лигандов (разд. 10.2). [c.240]

Медиатор должен быть достаточно специфическим субстратом фермента и быть электрохимически активным на электроде из данного материала. Окислительно-восстановительный потенциал медиатора должен быть близок к окислительно-восстановительному потенциалу топлива или окислителя. Важно, чтобы медиатор был достаточно устойчив и не разрушался. [c.76]

Причинами антагонистического влияния одного организма на другой являются продукты обмена веществ, выделяемые угнетающим микроорганизмом, изменение кислотности и щелочности среды, окислительно-восстановительного потенциала, осмотических свойств, влияние пигментов, высокоактивных протеолитических ферментов, более быстрые темпы роста и размножения одних микробов за счет других и т. д. [c.48]

Кроме более сильного действия, между ферментами и неорганическими катализаторами имеются и другие существенные различия. Оии заключаются в особенностях химического строения и свойств ферментов, в большей лабильности ферментов и зависимости их каталитического действия от ряда факторов температуры, кислотности и окислительно-восстановительного потенциала среды, присутствия в среде так называемых активаторов и ингибиторов. Наконец, характерное свойство ферментов— ярко выраженная специфичность их действия. Рассмотрим кратко эти свойства ферментов. [c.42]

Приведенные факты позволяют считать, что величина окислительно-восстановительного потенциала среды может влиять на действие и активность многих ферментов. [c.125]

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]

К числу основных факторов, определяющих течение (кинетику) ферментных реакций, относятся следующие температура, pH среды, ее окислительно-восстановительный потенциал, концентрация в ней ионов, наличие ингибиторов (активаторов) специфического или неспецифического действия и, разумеется, такие важные параметры процесса, как концентрация фермента и концентрация субстрата. [c.46]

По величине окислительно-восстановительного потенциала ( о =—0,04 в при pH 7,4 и 20°) цитохром Ь занимает промежуточное положение между флавиновыми ферментами и цитохромом с. [c.267]

Процессы биологического окисления протекают в присутствии особых ферментов, принимающих участие в образовании промежуточных соединений. Чтобы фермент мог принять участие в реакции окисления — восстановления, он должен обладать определенным окислительно-восстановительным потенциалом, характеризующим его способность присоединять,или отдавать электроны. Если окислительно-восстановительный потенциал фермента больше окислительно-восстановительного потенциала вещества А, с которым он реагирует, то фермент будет действовать как окислитель, присоединяя электроны, отдаваемые веществом А. В том случае, когда фермент обладает более низким окислительно-восстановительным потенциалом, чем вещество А, он будет проявлять свойства восстановителя, отдавая электроны веществу А. [c.116]

К факторам, регулирующим ферментативную активность, относятся температура, pH среды, значение окислительно-восстановительного потенциала, концентрация субстрата и фермента, наличие (и концентрация) различных тормозящих и регулирующих веществ, называемых эффекторами. [c.53]

Очевидно, частично роль металлов в флавопротеинах может определяться их влиянием на окислительно-восстановительный потенциал ферментов. [c.192]

Интенсивно влияет на действие многих ферментов окислительно-восстановительный потенциал среды. Происходит это потому, что изменение состояния окисляемых групп, в первую очередь ЗН-групп, внутри белковой молекулы сильно изменяет структуру белка. У определенных ферментов, например у уреазы, активность в такой же мере зависит от окислительного потенциала среды, как и от ее pH, и подобно pH в этом отношении у нее наблюдается свой оптимум. Многие так называемые сульфгидрильные ферменты (папаин, катепсин и др.) действуют только тогда, когда 5Н-группы в них находятся в восстановленном состоянии. Чтобы ферменты, подобные папаину, могли выявить свою активность, необходимо наличие восстановителей — цистеина, глютатиона, тиогликолевой кислоты или цианистого калия. Эти вещества обеспечивают пребывание 5Н-групп в неокисленном состоянии. [c.48]

Изменения называются конфигурационными, когда их вторичные и третичные структуры белков способны принимать различные геометрические очертания в зависимости от изменения клеточной среды (pH, температура, окислительно-восстановительный потенциал, ионная сила и т. п.) [151]. Это можно проиллюстрировать на примере катехолоксидазы винограда Vitis vi-nifera), которая представлена разными множественными формами в зависимости от условий экстракции фермента [85]. [c.45]

Показатеаьно, что флавиновые ферменты имеют значительно более высокий окислительно-восстановительный потенциал (например, старый желтый фермент — 0,12 В), т.е. обладают бапьшей способностью к восстановлению, чем рибофлавин (—0,21 В) или ФМН и ФАД (от —0,187 до —0,191 В при 20° С и —0,219 В при 30° С при pH 7) [358]. [c.551]

Свет, поглощенный фотосистемой I, поставляет энергию для переноса электронов от донора Y (окислительно-восста-новительный потенциал ч-0,4В) через хлорофилл ai (Р-700) реакционного центра на акцептор X (окислительно-восстановительный потенциал —0,6В), т. е. против градиента потенциала в +1,0 В. Восстановленная форма X затем передает электроны (восстанавливает) на NADP+ (окислительно-восстановительный потенциал —0,32 В) через ферредоксин (белок, содержащий железо и серу) с помощью флавопротеинового фермента. [c.344]

К числу активаторов и парализаторов относятся различные окислители и восстановители. Эти вещества могут или необратимо разрушать фермент, или своим присутствием создавать определенное окислительно-восстановительное состояние среды, выражаемое величиной окислительно-восстановительного потенциала ЕЬ, которое отражается на активности фермента. Так, например, активность уреазы является функцией ЕЬ, причем оптимальная активность наблюдается при ЕЬ=-Ь150 V и постепенно падает при более низких и более высоких значениях ЕЬ. [c.40]

Уменьшение активности миелопероксидазы и увеличение содержания липидов в нейтрофилах имели место у лиц, подвергавшихся воздействию сравнительно высоких концентраций Б., хотя активность Р-глюкуронидазы в нейтрофилах была увеличена у всех наблюдавшихся лиц, независимо от концентрации яда. Адаптационными реакциями системы нейтрофилов можно считать рост окислительно-восстановительного потенциала и увеличение активности лизосомальных ферментов — кислой фасфатазы и Р-глюку-ронидазы. По мере увеличения продолжительности воздействия постепенно нарушается биологическая функция нейтрофилов. Аналогичные явления, вызываемые Б. и его гомологами, наблюдались и в отношении лимфоцитов (Мощиньски, Словеньски). [c.130]

Ферментативный синтез глютатиона в животных тканях протекает с большой -скоростью. Биологическая функция глютатиона до сих пор недостаточно выяснена она по-видимому, в основном сводится к поддержанию на определенном уровне содержания биологически активных сульфгидрильных групп в белках клетки в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала среды этим можно объяснить также активирование SH-глютатионом ряда протеолитических ферментов (например, катеп-сина) и других биологически активных белков (гормонов и ферментов). Глютатион является коэнзимом дегидрогеназы 3-фосфоглицериновой кислоты и глиоксалазы. [c.347]

Значение окислительно-восстановительного потенциала Ре /Ре "— гораздо более важный параметр белка, чем природа аксиального лиганда. При функционировании гидроксипероксидаз происходит реакция перекиси водорода с Ре ", тогда как у переносчиков кислорода миоглобина и гемоглобина (и, вероятно, у ферментов с оксидазной активностью) кислород связывается с Ре . Таким образом, переход от реакций, в которых взаимодействуют Ре(П) и кислород, к реакциям при участии Ре(П1) и перекиси водорода может осуществляться путем стабилизации Ре(П) или Ре(П1) в покоящемся состоянии внутри клетки. Эти особенности [c.223]

Образование таких восстановленных коферментов, как НАД-Нг или ФАД -Нг при окислении какого-либо богатого энергией питательного вещества сопровождается лишь переносом химической энергии от одной молекулярной частицы к другой. Преимущество коферментов как системы заключается в том, что они могут участвовать в сопровождающихся выделением энергии процессах, характерных для самых различных типов тканей и ферментов. Содержание энергии в восстановленных коферментах можно легко оценить. В табл. 1 приведены стандартные электродные потенциалы Е ) для некоторых биологически важных реагентов. Мы включили в эту таблицу содеря ащий железо протеин цитохром с для того, чтобы показать, что окислительно-восстановительный потенциал пары Ке /Ре заметно изменяется, если металл образует хелат с белком. Другой содернмщий железо белок — ферредоксин — мы рассмотрим более подробно позднее, укажем только, что восстановленный ферредоксин является мощным восстановителем [4,5]. [c.159]

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]

Можно назвать еще следующие направления, по которым развивается современная ферментология изучение роли и действия отдельных факторов, влияющих на процесс,—температуры, pH среды, ее окислительно-восстановительного потенциала, концентрации субстрата и фермента изучение кинетики ферментативных реакций исследование специфичности ферментов — важнейшего свойства, определяющего их биологическую роль и возможности практического использования химического строения и действия ингибиторов ферментов, обратимого и необратимого, специфического и неспецифического торможения ими реакций изучение строения и функций различных кофакторов, в первую очередь специфических коферментов, их роли в каталитическом процессе, в обмене веществ исследование особенностей ферментных белков — состава, числа цепей, гидродинамических и электрохимических свойств, химической структуры далее — строения активных центров, их числа, их низкомолекулярных аналогов изучение механизма действия ферментов действия полифермент-ных систем и, наконец, образования ферментных белков, в том числе их биосинтез и образование из предшественников префер-ментов). [c.46]

Одним из многочисленных восстановленных кофакторов, образующихся в результате превращения световой энергии, является локализованный в хлоропластах ферредоксин, обладающий наиболее высоким отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом и являющийся, следовательно, наиболее сильным восстанавливающим агентом [42]. Это соединение, содержащее белок и связанное железо, имеет при pH 7 окислительно-восстановительный потенциал, сравнимый с потенциалом газообразного водорода, а именно —0,42 в. Восстановленный ферредоксин хлоропластов вместе со специфическим, локализованным в хлоропластах ферментом вызывает восстановление НАДФ до НАДФ-На, который имеет окислительно-восстановительный потенциал —0,32 в. [c.536]

Сера входит в состав двух аминокислот — цистнна и метионина, которые содержатся во всех белках. Соединения серы регулируют окислительно-восстановительный потенциал живой клетки, от которого в значительной мере зависит деятельность ряда ферментов, участвующих в синтезе и распаде белков. Часть серы находится в растениях в неорганической окисленной форме и поступает в них тоже в окисленной форме в виде солей серной кислоты. В почвах большей частью бывает достаточно усвояемой серы для нормального роста растений. Кроме того, она вносится в почву с навозом, суперфосфатом, сульфатом аммония. Однако на некоторых почвах бобовые и крестоцветные растения (клевер, люцерна, капуста и др.) испытывают недостаток в сере в таких случаях в почву вносят сульфаты. На действие серы большое влияние оказывают дозы и фор ы азотных удобрений. На нитратном источнике питания она дает больший эффект, чем на аммиачном. [c.28]

Окислительно-восстановительный потенциал в системе (липоевая кислота + дигидролипоевая кислота) мал (при pH 1 Е = 0,32 В), вследствие чего соединение 87, являющееся сильным восстановителем, может быть использовано для восстановления и реактивации окисленных или деактивированных (со связями —8—8—) ферментов типа папаина, цистинсодержащих структур и т. д. Продукт реакции 87 легко регенерируется в липоевую кислоту окислением и может использоваться повторно. [c.41]

Кривая 3 характеризует окислительно-восстановительные свойства цитрохома с. Белковая часть этого фермента (рис. 40) — полиэлектролит. Простетическая группа фермента представляет собой порфириновый комплекс железа, окислительно-восстановительные свойства которого схематически описываются уравнением (2.3). Протолитические реакции простетической группы и обусловливают зависимость окислительно-восстановительного потенциала цитохрома с от pH. [c.114]

Большинство фруктов и овощей портится по другому сценарию . Углеводы легко расщепляются бактериями, особенно вызывающими мягкие гнили , например Erwinia arotovora, образующей гидролазы. Высокий окислительно-восстановительный потенциал способствует развитию аэробов и факультативных анаэробов. Однако начальный этап порчи связан скорее с плесневыми грибами, имеющими ферменты для разрушения оболочек (кожицы) овощей и фруктов и проникновения под кожицу. [c.305]

На вероятность того, что напряукение может изменять реакционную способность групп в ферментах, особенно реакционную способность комплексов с металлами, указал Виллиаме [33]. Эффективная основность, кислотность или окислительно-восстановительный потенциал реагирующих групп могут изменяться вследствие стерических особенностей белка, увеличивая реакционную способность этих групп, и необычные спектры многих метал-лопротеинов, по-видимому, свидетельствуют о существовании таких изменений. [c.239]

Биологическое действие. Аскорбиновая кислота участвует в создании окислительно-восстановительного потенциала ( д) в клетке и тем самым влияет на активность ряда ферментов. EQ системы аскорбиновая кислота дегидроаскорбиновая кислота равен 0,08 В, поэтому аскорбиновая кислота может участвовать в восстановлении цитохромов с и а, кислорода, нитратов. Витамин С защищает гемоглобин, препятствуя его окислению принимает участие в синтезе коллагена на этапе гидроксилирования пролина и лизина в оксипролин и оксилизин (это повышает прочность коллагеновых волокон) способствует биосинтезу хондроитинсульфатов соединительной ткани участвует в обмене тирозина (участвует в биосинтезе адреналина на этапе гидроксилирования дофамина и предохраняет адреналин от окисления участвует в обмене тирозина на этапе окисления й-оксифенилпировиноградной кислоты в гомогентизиновую кислоту и ее окислении) участвует в образовании желчных кислот на этапе 7а-гид-роксилирования предшественника участвует в синтезе фолиевой кислоты и через нее влияет на обмен нуклеиновых кислот и превращения рибозы в дезоксирибозу, косвенно активирует кроветворение и регенераторные процессы, увеличивает всасывание железа. В коре надпочечников содержится много аскорбиновой кислоты, которая используется в биосинтезе кортикостероидных гормонов. Этот процесс усиливается кортикотропином. Витамин С действует как главный водорастворимый антиоксидант и может ингибировать образование нитрозаминов (канцерогены) при приеме пищи. [c.344]

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]

Наиболее подробно изучены конечные акцепторы электронов ФС I. Такими акцепторами у всех кислород-выделяющих фотосинтезирующих организмов (от цианобактерий и одноклеточных водорослей до высших растений) являются водорастворимые ферредоксины. Эти сравнительно небольшие белки с молекулярной массой около 10 кДа содержат железо-серные кластеры (типа 2Fe-2S) и имеют довольно низкий окислительно-восстановительный потенциал Е — 400 мв). Водорастворимый ферредоксин сорбируется тилакоидной мембраной в локусе локализации ФС I, а после восстановления электронами, поступающими от ФС I, включается в нециклический электронный поток на НАДФ (реакция катализируется ферментом ферредоксин/НАДФ-редуктазой), либо в циклический электронный поток в ФС I. [c.320]