Биологическое значение водородных

Для соединений фтора и кислорода характерно образование за счет водородной связи группировок из одинаковых молекул — ассоциаций (НаО) и (HF)m. Это сказывается на целом ряде свойств соединений и, в частности, на таких параметрах, как температуры кипения и замерзания. По относительной величине молекулярных масс НаО и H S для воды и /3 должны быть ниже, чем для сульфида водорода (—60,75 и —85,60 °С). В действительности они много выше (100 и О °С), что связано с увеличением молекулярной массы воды за счет ассоциаций ее молекул. Карбоновые кислоты в жидкой и газовой фазах существуют в основном в виде димеров. В белках, нуклеиновых кислотах и других органических соединениях, имеющих большое биологическое значение, водородная связь обеспечивает поперечное сшивание цепочечных молекул. Для некоторых соединений возможно также образование внутримолекулярной водородной связи, например в нитрофеноле. [c.122]

Биологическое значение водородных и гидроксильных ионов [c.189]

Значение водородной связи, которая широко распространена, велико в биологических и химических процессах. Существование Н-связи в воде определяет благоприятные условия для жизни на Земле. Эта связь существенна для структуры белков и многих других веществ, необходимых для всего живого. Возможность образования Н-связи параллельно с обычными валентными связями необходимо всегда учитывать при изучении строения веществ и их реакционной способности. Возникновение Н-связей, которое облегчает перенос протона, имеет существенное значение в кислотноосновном катализе, окислительно-восстановительных и многих подобных и важных в науке и технике процессах. Не случайно гак многочисленны в последние годы исследования, посвященные вопросам природы и механизма действия водородной связи. [c.128]

Биологическое значение концентрации ионов водорода распространяется и на растительные организмы каждый вид наземных растений для своего наиболее успешного развития требует наличия в почве определенной концентрации водородных ионов. Например, картофель лучше всего растет на слегка кислых почвах (pH = 5), люцерна на слегка щелочных (pH = 8), а пшеница на нейтральных (pH = 7). Значения pH отдельных почв колеблются от 3 до 9, но для большинства лежат в пределах 5—7, т. е. почвы имеют, как правило, слегка кислый характер. Напротив, для поверхностных вод океана характерна слегка щелочная реакция pH поддерживается в них (за счет гидролиза карбонатов) на приблизительно постоянном уровне 8,1—8,3. [c.200]

Сульфидная сера имеет большое биологическое значение и в виде группы SH или -S—S- входит в состав белков и аминокислот (цистеин, цистин, глутатион). Сульфидные (дисульфидные) связи поддерживают (наряду с водородными связями) вторичную структуру белковой цепи. [c.192]

Процесс завивки волос, хотя и не имеет никакого биологического значения, служит примером различных способов вмешательства во вторичную и третичную структуры. Водная завивка использует свойство воды пропитывать белковую ткань, которая размягчается за счет разрушения водородных связей между амидными группами в белке и образования новых водородных связей с молекулами воды. При высушивании вновь образуются водородные связи внутри белка, который за счет этого сохраняет задаваемую форму. При перманентной химической завивке сходный результат достигается другим путем. Сначала дисульфидные мостики белка восстанавливают до тиольных групп с помощью специальной жидкости, после чего проводят окисление с образованием в новом направлении дисульфидных связей, закрепляющих нужную форму волос. [c.303]

Какое биологическое значение имеет водородная связь [c.133]

Водородная связь играет важную роль в неорганической и органической химии. Ее универсальность связана с распространенностью в природе воды и соединений со связями 0 Н. Низкая энергия водородной связи, способность легко разрушаться и восстанавливаться при комнатной температуре вместе с ее огромной распространенностью обусловливает значение водородной связи в биологических системах. Упорядоченное расположение полипептидных цепей в структуре белка, поперечные связи в структуре целлюлозы и в двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) объясняются наличием водородной связи. Кроме того, доказано образование водородной связи на некоторых стадиях почти всех биохимических процессов. [c.103]

С растворимыми белками ситуация более сложна, но и в этом случае цепь может складываться по-разно му здесь также происходит соответствующая перестройка системы водородных связей и гидрофобных взаимодействий между боковыми группами. Одни конформации, в принципе возможные для глобулярного белка, более устойчивы, чем другие, и обычно белок принимает одну из энергетически наиболее выгодных конформаций. Не исключено, одпако, и наличие других конформаций с почти той же энергией. Отсюда следует, что многие белки могут почти беспрепятственно переходить из одной конформации в другую — этот факт имеет очень большое биологическое значение. [c.105]

Одним из наиболее важных типов слабых связей между биологически активными молекулами является водородная связь (гл. 2, разд. А.7). Мы уже говорили о том, какова роль диполь-дипольного взаимодействия этого типа для формирования структуры белков, углеводов и нуклеиновых кислот. Рассмотрим теперь значение водородных связей для биологического растворителя — воды. [c.246]

Большое значение водородные связи имеют в таких биологически важных природных веществах, как белки, ферменты, целлюлоза, а также в синтетических полиамидах. [c.157]

Значение водородной связи. Водородные связи играют важную роль в определении таких свойств, как растворимость, температура плавления и температура кипения, и влияют на форму и устойчивость кристаллической решетки. Они имеют чрезвычайно важное биологическое значение. Например, вода настолько широко распространена в живой материи, что она должна оказывать влияние на химическое поведение многих биологически активных молекул, большинство из которых может образовывать водородные связи. Вода может присоединяться с помощью водородных связей, либо предоставляя протон для связи, как в [c.474]

Значение pH в разбавленных растворах сильных кислот и щелочей изменяется вследствие попадания из воздуха загрязнений, выщелачивания стеклянной посуды, в которой они хранятся, и т. д. Между тем при химических и биологических исследованиях часто нужны растворы с практически не изменяющимся значением водородного показателя. [c.211]

В заключение интересно вспомнить, что еще в 1939 г. Полинг писал К числу наиболее интересных научных проблем принадлежат вопросы о строении и свойствах веществ, имеющих биологическое значение. Я не сомневаюсь, что в этой области очень существенны явления резонанса и водородной связи. Единственным путем передачи влияния от одного конца длинной молекулы к другому может быть сопряженная система . [c.301]

Полипептидные цепи мембранных белков могут принимать вытянутую конформацию с образованием водородных связей между участками одной и той же цепи (а также соседних цепей) или находиться в одной из нескольких спиральных форм. Переход из одной конформации в другую имеет очень важное биологическое значение. Как правило, все атомы водорода, образующие водородные связи, связаны с соответствующими донорами электронов. Поскольку в мембране доноров больше, чем доступных для образования водородных связей атомов водорода, возникает конкуренция доноров за протоны. Это и может быть одной из причин конформационных перестроек. [c.29]

Водородный показатель — pH имеет большое значение в химических и биологических процессах, так как в зависимости от реакции среды эти процессы могут протекать с различными скоростями и направлением. [c.52]

Медь и ее сплавы наряду со сплавами железа широко использовались человеком с древних времен. Медь имеет положительное значение термодинамического потенциала по отношению к обратимому водородному электроду (-f0,52 В для Си Си+ и +0,35 В для Си- -Си +) и поэтому обладает высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в пресной и в морской воде при небольшой скорости движения, в большинстве кислот, кроме окислительных, в ряде органических соединений. Опасно для меди присутствие в атмосфере и в воде примесей аммиака и его производных. Важным свойством меди и ее сплавов, определившим их широкое применение в морских условиях, наряду с хорошей коррозионной стойкостью является неподверженность биологическому обрастанию в морской воде. Технически чистая медь марок МО—М4, отличающихся различ- [c.71]

Водородный показатель pH большинства природных вод близок к 7. Постоянство pH воды имеет большое значение для нормального протекания в ней биологических и физико-химических процессов, приводящих к самоочищению. Для воды хозяйственно-питьевого назначения он должен находиться в пределах 6,5—8,5. [c.195]

Буферным действием обладают практически все физиологические жидкости и это имеет чрезвычайно большое биологическое значение. Для человека очень важно буферное действие крови изменение pH крови на несколько десятых приводит к серьезным нарушениям жизнедеятельности организма. Водородный показатель крови колеблется в пределах 7,3—7,4. В процессах обмена веществ в кровь может попасть большое количество органических кислот, однако pH крови остается всегда постоянным. Почвы и почвенные растворы также обладают определенной буфер-ностью и это очень важно для развития растений и почвенных микроорганизмов. Буфериость характерна и для клеточного сока растений. [c.121]

Биологическое значение концентрация ионоа во/Юрода распространяется и на растительные оргавшзмы каждый вид иачемных растений для своего наиболее успешного развития требует наличия в почве определенной концентрации водородных ионов. Например, картофель лучше всего растет на слегка кислых почвах (pH = 5), люцерна на слегка щелочных (pH = 8), а пшеница на ней-чральцых (pH = 7), [c.156]

Абсцизовая кислота (109) является широко распространенным регулятором роста растений важное биологическое значение этой кислоты обусловило интенсивное исследование путей ее биосинтеза [78]. Для этого была использована бесклеточная система из плодов авокадо. Хотя абсцизовую кислоту можно рассматривать как продукт деградации каротиноидов, однако при введении [ С] фитоина в эту бесклеточную систему радиоактивная метка включается только в каротиноиды, но не в абсцизовую кислоту. В то же время абсцизовая кислота приобретает три метки из [2- С] мевалоната. Концевая г<ис-двойная связь метится изотопами водорода из 4-рло-(i )-мевалоната и, следовательно, образуется на какой-то стадии из транс-двойной связи. Опыты с мевалонатом, стереоспецифически меченным при С-2 и С-5, показали, что при образовании двойной связи наблюдается только транс-элиминирование от атомов С-4 и С-5 предшественника абсцизовой кислоты с потерей 2-p/ o-(S)- и 5-рло-(7 )-водородных атомов мевалоната. Гидроксиэпоксид (-)-)-2-г<ггс-ксантоксиновая кислота (ПО) является предшественником 7-гидрокси-а,р-ненасыщенного кетона— абсцизовой кислоты. 2-рло-(S)-Водородный атом мевалоната при образовании двойной связи теряется от С-З -атома, а 4-pro- R)-водородный атом мевалоната — от С-Г-атома при введении кислородной функции. Метильные группы метятся, как показано в фор- [c.513]

Водородные связи чрезвычайно распространены и оказывают существенное влияние на структурные особенностн многих молекул, имеющих биологическое значение, особенно на строе- [c.475]

Прочность водородной связи значительно слабее обычной связи и измеряется энергией в 4—8 ккал1моль. С наличием водородной связи связан ряд особенностей веществ ассоциация молекул и обусловленные ею повышение температур плавления и кипения, отклонения в растворимости, особенности в колебательных и электронных спектрах и т. д. Водородная связь имеет большое значение в природе. Она встречается не только в воде, спиртах, но и в других жизненно важных веществах — белках, жирах и углеводах. В белках, в нуклеиновых кислотах и других биологических веществах водородные связи обусловливают поперечное сшивание цепочных молекул и образование сложных полимерных структур. [c.37]

Начата работа (главным образом Бранчем и Шварцен-бахом) по установлению зависимости между кислотностью и основностью веществ и их электронной резонансной структурой. Повидимому, возможно развить теорию строения молекул настолько, чтобы делать надежные предсказания i) поведении веществ как в отношении физических, так и химических свойств. С резонансом тесно связана окраска органических красителей . Насколько тесна эта связь, видно из последних экспериментальных работ, главным образом Шварценбаха и Михаэлиса. Хотя до сих пор и не создано настоящей теории цветности, но можно надеяться, что такая теория, исходя из идеи резонанса, будет разработана в ближайшие десять лет. К числу наиболее интересных научных проблем принадлежат вопросы о строении и свойствах веществ, имеющих биологическое значение. Я не сомневаюсь в том, что в этой области очень существенны явления резонанса и водородной связи. Эти две особенности строения [c.415]

Прочные водородные связи образуют карбоновые кислоты (см. 94). Признаки слабых водородных связей из-за недостаточной полярности связи Н—С обнаружены в хлороформе Н—СС1з, синильной кислоте Н—С = М. Большое значение водородные связи имеют в таких биологически важных природных веществах, как белки, ферменты, целлюлоза, а также в синтетических полиамидах. [c.156]

Водородные показатели различных растворов и сред в настоящее время исследуются тщательнейшим образом в очень многих разделах естественных н 1ук, ибо эти показатели имеют очень большое значение как при решении научных вопросов, так и при разработке технических процессов в самых рг13личиых отраслях народного хозяйства. Величина pH является важнейшей хграктеристикой биологических процессов в медицине она служит для рас-пс1знавания патологических отклонений от нормы, в сельском хозяйстве она используется для характеристики кислотности почв, засухоустойчивости н морозостойкости растений и т. д. Исключительно велико значение pH для гидрогеологических процессов в верхних частях земной коры и на ее поверх-нссти. Величина pH используется для стандартизации производства и контроля за ним в пищевой, медицинской, бумажной, текстильной, нефтяной и других отраслях промышленности. При автоматизации промышленных процессов измерение величины pH растворов в большом числе случаев используют как отправную точку для проектирования регуляторов. [c.485]

Наряду с универсальными ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями существуют более специфические взаимодействия, отражающие некоторые особые черты строения взаимодействующих молекул. Среди них особо важное значение для биологических систем имеют так называемые водородные связи. Строгое обоснование причин образования водородной связи требует сложного квантово-механического рассмотрения и не может быть дано в рамках настоящего курса. Поэтому здесь будут описаны выявленные экспериментально условия, при которых образуется эта связь, и приведено лишь качественное пояснение ее природы. [c.117]

Бода, молекулы которой включают тяжелые изотопы водорода и кислорода, обобщенно называется тяжелой водой. Однако под тяжелой водой прежде всего имеют в виду дейтериевую воду ВгО . В природной воде 99,73% приходится на обычную воду НгО . Из тяжелых разновидностей в природной воде больше других содержится НгО (0,2 мол. доли, %), НгО (0,04 мол. доли, %) и НВО (0,03 мол. доли, %). Содержание остальных разновидностей тяжелой воды, в том числе и тритиевой ТгО, составляет не более мол. доли, %. Химическое строение молекул тяжелой воды такое же, как у обычной, с очень малыми различиями в длинах связей и углах между ними. Однако частоты колебаний в молекулЕ1Х с тяжелыми изотопами заметно ниже, а энтропия выше, чем в протиевой воде. Химические связи В—О и Т—О прочнее связи Н—О, числовые значения изменения энергии Гиббса реакций образования В2О и ТгО более отрицательны, чем для Н2О (-190,10, -191,48 и -185,56 кДж/моль соответственна). Следовательно, прочность молекул в ряду НгО, В2О, Т2О растет. Для конденсированного состояния разновидностей тяжелой воды также характерна водородная связь. Лучше других исследованы свойства дейтериевой воды В2О, которую обычно и называют тяжелой водой. По сравнению с НгО она характеризуется большими значениями плотности, теплоемкости, вязкости, температур плавления и кипения. Растворимость большинства веществ в тяжелой воде значительно меньше, чем в протиевой. Более прочные связи В—О приводят к определенным различиям в кинетических характеристиках реакций, протекающих в тяжелой воде. В частности, протолитические реакции и биохимические процессы в ней значительно замедлены. Вследствие этого тяжелая вода является биологическим ядом. Получают тяжелую воду многоступенчатым электролизом воды, окислением обогащенного дейтерием протия, изотопным обменом между молекулами воды и сероводорода с последующей ректификацией обогащенной дейтерием воды. [c.301]

В дальнейшем мы попытались с помощью ИК-спектров изучить состояние воды в природных водорослях, представителем которых является хлорелла. Для этих целей хлорелла, предварительно отцентрифугированная из водного раствора и высушенная до пастообразной массы, тонким слоем наносилась на подложку из бромистого калия. Затем записывался ее ИК-спектр в области валентных колебаний воды. Поскольку хлорелла очещ> сложный объект исследования, ее спектр также сложен, и полосы разрешены слабо (см. рис. 65, 4). Однако можно сказать, что вода в ней находится в связанном состоянии и энергия наиболее сильной водородной связи составляет около 6,9 ккал1связь, т. е. по своей величине она приближается к значению энергии связи воды с группой Р = 0. Существование такой связи в хлорелле вполне возможно вследствие того, что общее содержание фос-форильных группировок в биологических системах велико (они входят в состав Р, ADP, NADP, NAD), а следовательно, велика и вероятность образования подобного типа связей. Наряду с этим не исключена возможная координация воды другими протоноакцепторными элементами системы, в частности атомом N. Но в результате того, что содержание последних в хлорелле меньше, чем Р=0-групп, связь их с водой в спектре отчетливо не проявляется. [c.148]

Полная структура ДНК была установлена Д. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. на основании определения химического состава и данных рентгеноструктурного анализа. Оказалось, что молекула ДНК состоит из двух спиралей, имеющих одну и ту же ось и противоположные направления. Сахарофосфатный остов располагается по периферии двойной спирали, а азотистые основания находятся внутри. Остов содержит ковалентные фосфодиэфир-ные связи, а обе спирали между основаниями соединены водородными связями и гидрофобными взаимодействиями. Водородные связи между основаниями строго специфичны, и этот факт имеет очень большое значение как для структуры ДНК, так и для ее биологической функции. Эти связи были открыты и изучены Э. Чарга( зфом в 1945 г. и получили название принципа комплементарности, а особенности образования водородных связей между основаниями называются правилами Чаргаффа. [c.45]

Специфичность достигается комплементарностью профилей контактных поверхностей, а также структурным соответствием доноров и акцепторов водородных связей и остатков, образующих солевые мостики. Для биологических процессов важна не только эффективность взаимодействия, но и его специфичность. Каким образом достигается специфичность во взаимодействиях белок — белок Как отмечалось выше, для получения большого значения величины АОпереиос контактирующие поверхности должны быть комплементарны. Кроме того, должны быть пространственно сближены и соответствующим образом ориентированы доноры и акцепторы водородных связей в противном случае энергия ассоциации резко ослабляется. В еще большей мере это относится к скрытым солевым [c.125]

Адсорбция белков и других биологических полимеров чрезвычайно сложна, поскольку в ней участвуют водородные связи с группами ОН, НН или СО, ионные связи через четвертичные аммониевые ионы, присутствующие в некоторых разновидностях белков, и в особенности связп гидрофобной природы, возникающие между сегментами протеиновых цепей и зависящие от их конфигурации. Взаимодействие поверхности кремнезема с желатином обсуждалось в гл. 3 (см. рис. 3.11, лит. к гл. 3 [856]), а с белками и с родственными веществами будет рассмотрено в гл. 7 (см. лит. к гл. 7 [249—273]). Данная тема, вызывает постоянное внимание вот уже в течение более четверти века. Еще в 1954 г. Холт и Боукотт [441а] измерили адсорбционную способность на превращенном в порощок кварце с известной величиной удельной поверхности по отношению к коровьему альбумину. Из полученных данных можно подсчитать, что при монослойном покрытии на 1 нм поверхности удерживалось около 4 амидных сегментов, принимая усредненное значение молекулярной массы амидного сегмента равным 100. По-видимому, такая величина адсорбции является правдоподобной, если рассматривать протеиновую цепь в форме спирали. Максимальная адсорбция наблюдалась при pH 5—6. Те же авторы [4416] исследовали поведение белков и аминов с длинными целями, получаемых в виде мономолекулярных пленок на поверхности раздела фаз воздух—вода, когда ниже этой поверхности вводилась кремневая кислота. Белки более прочно связывались при их изоэлектрической точке такое связывание может происходить между органическими катионными группами молекулы и заряженными участками на поверхности кремнезема и, кроме того, путем образования водородных связей. [c.980]

Они имеют большое значение при определении величины pH. Определение концентрации водородных ионов при анализе природных и сточных вод, технологических растворов, биологических жидкостей — одна из самых массовых аналитических операций. Несмотря на развитие потенциометрических методов определения pH, определение кислотности с помощью кислотноосновных индикаторных бумаг остается весьма распространенной процедурой. Этот способ имеет ряд достоинств простота анализа, экспрессность, отсутствие необходимости использовать аппаратуру и связанная с этим дешевизна определений, возможность проводить анализ практически в любом месте. Химия кислотноосновных индикаторов — обширная, хорошо изученная область. Однако использование таких индикаторов в тест-методах выдвигает свои требования и критерии. Если индикатор закрепляют на бумаге, существенное значение имеет способ закрештения. Широко распространенное простое адсорбционное закрепление не всегда обеспечивает несмываемость индикатора, поэтому контакт бумаги с анализируемым раствором должен быть очень коротким. Прямые (субстантивные) красители-индикаторы — конго красный или бриллиантовый желтый — закрепляются путем адсорбции лучше, поскольку линейные и некопланарные молекулы красителей крепче связываются с линейными же макромолекулами целлюлозы. Наиболее прочно индикаторы связываются с целлюлозой за счет закрепления на бумаге, существенное значение имеет способ закрепления. [c.212]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология