АТФ и восстановление пиридиннуклеотидов

Каков же энергетический баланс аэробной стадии окисления пировиноградной кислоты через цикл ди- и трикарбоновых кислот Мы видели, что при окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты, а также в реакциях (4), (8) и (12) этого цикла образуется всего четыре молекулы, восстановленных НАД или НАДФ. Кроме того, при окислении янтарной кислоты в реакции (10) образуется одна молекула восстановленного флавинового фермента (ФАД-Нг). При окислении каждого восстановленного пиридиннуклеотида может синтезироваться по три молекулы АТФ в результате возникают 3X4=12 молекул АТФ. За счет энергии окисления восстановленного ФАД Нг образуется две молекулы АТФ, так как при окислении этого соединения имеются только два фосфорилирования (между цитохромами O и с и цитохромами а и Оз). Следовательно, всего при полном окислении одной грамм-молекулы пировиноградной кислоты может синтезироваться 12+2=14 молекул АТФ. Но каждая молекула глюкозы дает две молекулы пировиноградной кислоты, поэтому на аэробной стадии окисления глюкозы всего образуется 14X2 = 28 АТФ, т. е. организм может использовать 12x28 = 336 ккал энергии на каждый моль глюкозы. Эффективность использования энергии при аэробном дыхании составляет 168-100 336-100 л [c.177]

Гидрид-ион присоединяется в положение 5, а протон — в положение I. Таким образом, можно представить окисление спиртов, аминов, кетонов и восстановленных пиридиннуклеотидов. [c.260]

Ниже рассмотрен механизм обратимого окисления и восстановления пиридиннуклеотидов, флавопротеидов и цитохромов в растворимых системах. Естественно предположить, что такие механизмы действуют и в том случае, когда эти компоненты входят [c.227]

Характер восстановления пиридиннуклеотида изучен наиболее тонко посредством применения дейтерия [30]. В основу этого метода был положен точно такой же принцип, что и при использовании изотопа для прослеживания превращений углерода. Дейтерий и водород ведут себя в химических и ферментативных реакциях совершенно одинаково [c.228]

Если добавить к ламеллам минимальный набор кофакторов и растворимых ферментов, выделенных из пластид, то такая система будет катализировать восстановление пиридиннуклеотидов с одновременным образованием АТФ. В присутствии более полного набора растворимых ферментов хлоропласта удается продемонстрировать протекание всех реакций фотосинтеза. [c.315]

В общем разница между бактериальным фотосинтезом и фотосинтезом растений заключается в том, какое вещество потребляется в качестве донора электрона при восстановлении пиридиннуклеотидов. В фотосинтезе зеленых растений восстановление пиридиннуклеотидов неизменно нуждается в потреблении световой энергии для использования воды в качестве донора электрона. [c.333]

Представления о фотосинтезе, связанные с фотосинтетическим фосфорилированием, несколько отличаются от прежних понятий, что фотосинтез является главным образом процессом ассимиляции СОг. Фотосинтез кажется прежде всего процессом превращения солнечной энергии в химическую, и это превращение больще связано с фосфатами, чем с ассимиляцией углерода. Как в бактериальном, так и в фотосинтезе зеленых растений фотосинтетические реакции ведут собственно к образованию АТФ и восстановленного пиридиннуклеотида в результате фотофосфорилирования. Это прев- [c.333]

Биологический смысл свечения пока непонятен. Есть гипотеза, что это защита от переокисления когда накапливается много восстановленного пиридиннуклеотида, срабатывает отводной канал , электроны сбрасываются на флавин и высвечиваются. [c.155]

Соотношение окисленных и восстановленных форм пиридиннукле-отидов — важный функциональный показатель, характеризующий скорость и направление обменных процессов в клетках и тканях. Очевидно, что величина этого соотношения определяется, с одной стороны, активностью НАД (Ф)-зависимых дегидрогеназ, а с другой стороны — активностью систем, катализирующих окисление восстановленных пиридиннуклеотидов. [c.437]

Известно, что о-хиноны, гг-хиноны и дегидроаскорбиновая кислота восстанавливаются растительными ферментами в присутствии восстановленного НАД(Ф) эти соединения вместе с фенолазой или аскорбатоксидазой образуют в растениях добавочную дыхательную цепь — от восстановленного пиридиннуклеотида до О2,— не содержащую цитохромов и цитохром- [c.374]

Восстановленные пиридиннуклеотиды быстро разрушаются в разбавленной НС1 и более медленно при pH 7 эти реакции катализируются кислотами, содержащимися в буферных растворах [92—95]. По-видимому, кольцо восстановленного никотинамида вначале протониру-ется при атоме С-5, а затем нуклеофил Y" присоединяется в положение 6 [c.252]

Литотрофные организмы, как правило, отличаются медленным ростом, и изучение их метаболизма сопряжено со значительными трудностями [109]. Тем не менее из того, что уже известно, вполне очевидно, что в большинстве случаев эти бактерии обладают цепью переноса электронов, во многих отношениях сходной с соответствующей митохондриальной системой. Перенос электронов по этой цепи приводит к образованию АТР. Количество синтезируемого АТР зависит от числа участков сопряжения, которое в свою очередь зависит от электродных потенциалов используемых реакций. Так, Нг при его окислении под действием Ог обеспечивает перенос электронов через все три участка сопряжения с синтезом трех молекул АТР. С другой стороны, окисление под действием Ог нитрита, для которого Е° (pH 7) = 4-0,42 В, приводит к синтезу АТР только на участке III. При окислении нитрита не только выход АТР оказывается меньше, чем при окислении Нг, но возникает еще и другая проблема. В то время как восстановленные пиридиннуклеотиды легко генерируются за счет Нг, нитрит является недостаточно сильным восстановителем, чтобы восстановить NAD+ в NADH. Единственным путем, по которому в клетках, использующих эту реакцию, могут вырабатываться восстановители, является обращение потока электронов, приводимое в движение гидролизом АТР. Обращенный поток электронов — процесс, характерный для многих хе-молитотрофных организмов. [c.425]

Другой род нитрифицирующих бактерий МИгоЬас1ег получает энергию с помощью более простой реакции (уравнение (10-25) ] со сравнительно небольшим понижением свободной энергии. Двухэлектронное окисление передает электроны в цепь переноса при значении = = 0,42 В. Логично предположить, что иа каждую пару электронов должна образовываться одна молекула АТР. Однако в мембранах ЫИ-гоЬас1ег имеется непонятная система различных цитохромов [116, 117]. Ясно только то, что часть АТР, образующегося при переносе электронов от нитрита к кислороду, используется для запуска обращенного потока электронов, генерирующего восстановленные пиридиннуклеотиды, необходимые для реакций биосинтеза [уравнение (10-27)]. [c.428]

Структура восстановленного пиридиннуклеотида установлена Коловиком и сотр. [11] в результате изящного эксперимента, включающего а) химическое восстановление ЫАВ+ дитионитом натрия в ВгО с образованием ЫАВН, меченного дейтерием и активного в ферментативной реакции, и б) окисление этого меченого ЫАВН дрожжевой алкогольдегидрогеназой и ацетальдеги-дом, что привело к образованию дейтерийсодержащего окисленного кофермента ЫЛ )+. Положение дейтерия установлено в результате проведения последовательности реакций деградации, представленной на схеме (4). [c.584]

Вернемся теперь к вопросу о противоречиях относительно момента осуществления восстановления винильной группы при С-8 кольца В. Два факта свидетельствуют о том, что эта реакция может происходить до построения кольца Е. Во-первых, промежуточные соединения типов (606), (616), (626), еще не имеющие кольца Е, уже обладают восстановленными боковыми цепями в положении 8 [87]. Во-вторых, фермент, присутствующий в бесклеточном экстракте этиолированных проростков пшеницы, восстанавливает винильные группы метилового эфира Mg-протопорфнрина IX (57) в 20 раз эффективнее, чем такие же группировки в метиловом эфире Mg-3,8-дивинилфеопорфирина (64а) [88]. Интересно отметить, что, как и ожидалось, для процесса восстановления необходимо присутствие восстановленного пиридиннуклеотида, а в ходе этого процесса один из атомов водорода мигрирует от С-4 пиридиннуклеотида к боковой этильной группе порфирина [88]. [c.663]

Восстановление пиридиннуклеотидов можно легко проследить по увеличению оптической плотности при 340 ммк. На фиг. 50 приведены спектры поглощения окисленного и восстановленного НАД. Окисленный и восстановленный НАДФ имеет такие же спектры поглощения. Большой пик при 260 ммк у окисленной формы обусловлен главным образом аденином, хотя в поглощении при этой длине волны участвует и окисленное никотинамидное [c.207]

В опытах, в которых исследовали механизм восстановления пиридиннуклеотида, использовали большей частью алкогольдегид-рогеназу дрожжей, поскольку этот фермент легко можно выделить в очень чистом состоянии. [c.228]

В течение многих лет было широко распространено мнение, что механизм восстановления пиридиннуклеотида включает перенос электронов. При таком механизме источником водорода, присоединяющегося к никотинамидному кольцу, должны служить протоны среды. Исследования группы Веннесланд, однако, позволили [c.228]

Обратный перенос электронов за счет энергии АТР. Особые проблемы встают перед бактериями, использующими такой донор электронов, у которого окислительно-восстановительный потенциал более положителен, чем у пиридиннуклеотидов. Восстановленные пиридиннуклеотиды необходимы для процессов синтеза, в частности для восстановления 3-фосфоглицерата при автотрофной фиксации СО2. Поэтому восстановление пиридиннуклеотидов требуется и в тех случаях, когда донорами электронов служат сульфид, тиосульфид, сера, нитрат или Fe . Так как прямое восстановление NAD такими донорами невозможно по термодинамическим причинам, приходится предположить, что NAD восстанавливается здесь путем переноса электронов в обратном направлении за счет энергии АТР и что регенерация АТР происходит только на конечном (кислородном) участке дыхательной цепи. Такой АТР-зави-симый обратный транспорт электронов, сопровождающийся восстановлением NAD, уже обнаружен у Nitroba ter и Thioba illus. [c.246]

Выше было сказано, что водород обратимо присоединяется к никотинамидному кольцу НАД в положении 4. Теперь, когда читатель знаком с основными особенностями процесса восстановления пиридиннуклеотидов, уместно привести доказательства такого утверждения. В приведенной на фиг. 64 последовательности реакций НАД-Нг, образующийся при химическом восстановлении, представлен в виде обоих стереоизомеров. Вследствие этого НАД, образующийся при ферментативном окислении ацетальдегидом химически восстановленного НАД-Нг (стадия Т), содержит дейтерий. Добавление НАД-азы из Ыеигозрога (стадия 2) приводит к образованию никотинамида, меченного дейтерием. Метилирование меченного дейтерием никотинамида иодистым метилом (стадия 3) и окисление продукта метилирования М -метилникотинамид-иодида щелочным раствором феррицианида (стадия 4) дает содержащий дейтерий пиридон. Поскольку известно, что химическое окисление происходит в положениях 2 и 6, дейтерий, следова- [c.230]

Бесклеточные препараты фотосинтезирующих бактерий также катализируют восстановление пиридиннуклеотидов на свету. В противоположность хлоропластам бактериальные хроматофоры содержат прочно связанную НАД-специфичную пиридиннуклеотидре-дуктазу. Восстановление каждого эквивалента НАД сопряжено с окислением одного эквивалента восстановителя, такого, как янтарная кислота или ФМН-Нг. [c.263]

Какова же энергетическая сторона реакций этого цикла Как следует из суммарного уравнения, при полном окислении одной молекулы глюкозо-6-фосфата образуется 12 молекул восстановленного пиридиннуклеотида (НАДФ-Нг). Окисление одной молекулы НАДФ-Нг в процессе окислительного фосфорилирования приводит к синтезу трех молекул АТФ. Всего при полнол окислении глюкозо-6-фосфата образуется 12X3=36 молекул АТФ. При таком окислении углеводов выделяется и используется растением примерно столько же энергии, как и при окислении углеводов через пировиноградную кислоту и цикл ди- и трикарбоновых кислот. [c.182]

С тех пор появляется все больше и больше данных в пользу того, что восстановленные пиридиннуклеотиды производятся в одной из реакций, про-текаюш,их в системе I, и что именно они являются теми необходимыми стабильными восстановителями, которые образуются в стехиометрических количествах во всех клетках, где идет фотосинтез. [c.326]

Катаболические процессы являются энергодающими процессами они производят АТФ и восстановленные пиридиннуклеотиды. Наоборот, анаболические процессы требуют притока энергии они используют АТФ и восстановленные пиридиннуклеотиды. Различен и тин ниридинну к леотида НАД" участвует в процессах деградации, восстановленный НАДФ — в биосинтезе (см. также гл. XI). [c.405]

Нитратредуктаза, встречающаяся у многих высших растений, грибов и микроорганизмов, представляет собой связанный с пиридиннуклеотидом молибдофлавопротеид. В качестве первичного донора электронов используется либо восстановленный НАДФ, либо восстановленный НАД. Для нитратредуктазы из Neurospora выяснено, в какой последовательности вступают в реакцию отдельные электронпереносящие агенты на всем пути переноса от восстановленного пиридиннуклеотида до нитрата [c.423]

Поэтому потребовалось разработать третий подход, а именно установление последовательности реакций в дыхательной цепи путем точного определения временной последовательности реакций с окислителями и восстановителями. Этот метод был применен для оценки роли цитохрома Ъ в дыхательной цепи млекопитаю-ш их [12] и для определения порядка реакции цитохромов, флавопротеидов и восстановленного пиридиннуклеотида в изолированных митохондриях и интактных клетках [20, 22]. [c.68]

Обнаружение Чансом и Холлупжером [21] обратного переноса электронов открыло целую новую область митохондриальной энергетики. Это область зависящих от энергии реакций, которые осуществляются при участии богатых энергией нефосфорилированных соединений, образующихся в процессе окислительного фосфорилирования. В пастоящее время к таким реакциям относят образование восстанавливающей силы (восстановление пиридиннуклеотида), взаимопревращения НАД и НАДФ и накопление ионов. Все ранние работы, посвященные зависящим от эпергии функциям, суммированы Чансом [14]. Одна существенная особенность дыхания, выявленная благодаря открытию зависящих от энергии процессов, состоит в том, что эффективность использования субстратов гораздо выше в термодинамическом отношении, чем полагали раньше. Количество энергии, которая может быть использована в митохондриях для выполнения работы, много больше той энергии, которая запасается в виде АТФ при окислительном фосфорилировании. [c.72]

Непрерывная работа цикла трикарбоновых кислот или его части требует присутствия соответствующего акцептора водорода для ре-окисления восстановленных коферментов. В отсутствие кислорода как конечного акцептора электронов катализаторы дыхательной цепи находятся в восстановленном состоянии и поэтому не могут служить акцепторами электронов от восстановленных пиридиннуклеотидов и флавинов. В этих условиях акцепторами электронов могут служить другие метаболиты. Например, при культивировании Е. соИ на среде с фумаровой кислотой в анаэробных условиях в качестве акцептора электронов исполь- [c.121]

ВЫСШИХ растений. Предполагается, что при взаимодействии этих двух субстратов образуется -иминоглутаровая кислота, которая затем восстанавливается в 1-лутаминовую кислоту в результате реакции, идущей при участии фермента и восстановленного пиридиннуклеотида [70]. Обе ступени реакции обратимы [уравнение (1)]. [c.208]

Вполне вероятно, что у высших растений этот путь восстановления почти такой же, как путь восстановления ФАФС у дрожжей [2]. Однако у высших растений восстановленный пиридиннуклеотид не принимает участия в восстановлении в качестве донора водорода. Возможно, в конечном счете окажется, что с этим процессом связан восстановитель, образующийся в результате фотосинтеза (такой, как ферредоксин). [c.279]

В зеленых растениях СОг и Н2О в результате двух сложных последовательностей реакций превращаются в органические соединения и О2. В первой последовательности реакций происходит образование стабильных макроэргических соединений — восстановленных пиридиннуклеотидов и, вероятно, других восстановителей, а также аденозинтрифосфата, который образуется в реакциях переноса электронов и сопряженного с этими реакциями фосфорилирования. Во второй последовательности реакций происходит восстановление атмосферной СО2 до углеводов, белков, липидов и т. д. с использованием энергии, ранее накопленной в виде НАДФ Нг и АТФ . Б действительности фик- [c.552]

Ряд последующих фаз фотосинтеза — это те же основные процессы дыхания, но энергию для их прохождения дает не окисление углеводов, а солнечный свет через хлорофилл. В хлорофилле на свету протекают реакции восстановления пиридиннуклеотида (реакция TPN—>-TPNH) и фосфорилирование аденозиндифосфата (ADP—)-АТР), которые приводят к другим важным восстановительным процессам. Они ингибируются дипири-диловыми гербицидами, которые на свету восстанавливаются до свободных радикалов, а в темноте переокис-ляются до четвертичных ионов. Наличие этих соединений приводит к тому, что восстановительная сила всего процесса фотосинтеза бесполезно растрачивается на побочные реакции. [c.231]

Была сделана попытка [73] объяснить странный факт, что для окисления щрадана необходимо присутствие восстановленного пиридиннуклеотида. Было очевидно, что в этом процессе участвует перекись водорода, поскольку она является окислительным агентом, обычно образующимся при окислении ДПН-Н. Оказалось, что Н2О2 действительно образуется при окислении ДПН-Н микросомами, и это обстоятельство, а также некоторые другие данные послужили основанием для следующей (весьма предположительной) схемы (I), описывающей действие препарата печени в комбинации с ДПН [c.163]

Брожению подвергаются вещества, которые не полностью восстановлены и не полностью окислены. Существует много видов брожений, характерных для тех или иных групп микроорганизмов и приводящих к образованию различных конечных продуктов. Во всех случаях брожение предполагает строгое равновесие процессов окисления и восстановления (пиридиннуклеотиды, восстановленные на одном этапе брожения, впоследствии в том же количестве окисляются на другом). По определению Л. Пастера, брожение — это жизнь без кислорода. В более узком смысле брожение может быть определено как бескислородные превращения пирувата, полученного в реакциях одного из путей преобразования сахаров (гликолиза, пентозофосфатного или КДФГ-пути). [c.118]

Практически все связанные с пиридиннуклеотидами дегидрогеназы катализируют перенос водорода между соответствующим субстратом и какой-либо одной стороной никотинамидного кольца НАД и НАДФ возможное объяснение этого заключается в блокировании другой стороны кольца апоферментом. Абсолютная конфигурация диастереоизо-мерных форм восстановленных пиридиннуклеотидов (ЫП) и (LIV) до недавнего времени была неизвестна. Поэтому ферменты, которые используют ту же сторону никотинамидного кольца НАД, что и алкоголь-дегидрогеназа из дрожжей, условно считались имеющими А-стереоспеци-фичность, а использующие противоположную сторону — В-стереоспе-цифичность [172, 173]. Недавно удалось доказать, что дегидрогеназы с А-стереоспецифичностью отщепляют дейтерий от стереоизомера (LIV), а ферменты с В-стереоспецифичпостью — от стереоизомера (ЫП) восстановленного НАД [174]. [c.127]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология