Марганец в ферментах

Марганец — микроэлемент, он содержится в организме человека и животных, в растениях, играет важную биохимическую роль, активируя ферменты. [c.392]

Замена иона цинка на кобальт сохраняет высокую активность, замещение кобальта на никель и марганец снижает активность фермента, в остальных случаях каталитическая активность исчезает. [c.571]

Все известные ферменты представляют собой длинные цепи из а-амино-кислот (относительная молекулярная масса порядка 0,5 млн), свернутые в компактную форму, в которых имеется несколько реакционноспособных участков. Изучение природы ферментов показало, что, помимо белка, многие из них содержат и другие соединения. Так, например, в составе окислительных ферментов были обнаружены органические соединения железа. Эти соединения у различных окислительных ферментов оказались одинаковыми по составу. Кроме того, было выяснено, что такие же соединения железа входят и в гемоглобин крови, переносящий кислород в организме человека и животных. Комплексное соединение железа (гем) можно отделить от белка. Однако после этого ни белок, ни гем не проявляют ферментативных свойств. Отсюда следует, что высокая активность и специфичность свойственны только сложной системе, состоящей из белка и гема. В состав различных ферментов входят и комплексные соединения других металлов. В некоторых ферментах обнаружены медь, цинк, марганец, хром и другие элементы. Для некоторых ферментов уже известна первичная структура, т. е. последовательность аминокислот в длинной цепи. Вторичная структура — общий характер спирали, образуемый цепью, приближенно установлена для нескольких ферментов. О третичной структуре, т. е. природе реакционноспособных поверхностных участков молекулы, известно очень мало. [c.149]

Значение указанных в таблице 9 элементов, в особенности углерода, водорода и кислорода, азота, фосфора и калия, освещалось уже в биологии. По вопросу о роли микроэлементов вы могли бы высказать предположение, опираясь на известные вам данные о катализе. Не играют ли вещества, в состав которых входят микроэлементы, роль катализаторов Действительно, всем живым организмам необходимы вещества, регулирующие скорость биохимических реакций. Микроэлементы и входят в состав таких веществ, например ферментов. Действие их многообразно. Например, железо, марганец и цинк входят в состав некоторых ферментов-катализаторов окислительно-восстановительных реакций. Железо способствует образованию хлорофилла. [c.75]

Следует отметить, что некоторые ферменты могут выполнять свои функции только в присутствии активаторов, роль которых могут играть, в частности, некоторые металлы магний, железо, медь, цинк и марганец. Этим в основном определяется большое значение металлов в процесса.х жизнедеятельности. [c.446]

Магний. Магний активирует действие многих фосфатаз и эно-лазы. Ионы магния влияют на сохранение активности ферментов ири нагревании. Магний и марганец ускоряют потребление дрожжами глюкозы. Влияние магния тем сильнее, чем ниже концентрация глюкозы в среде. Питательные среды должны содержать 0,02— 0,05% магния в виде сульфата. Процессы брожения регулируются изменением концентрации ионов магния в результате присоединения его к органическим веществам. [c.198]

Стимуляторами роста микроорганизмов служат специальные ростовые вещества, к числу которых относят несколько десятков аминокислот, необходимых для синтеза белков и ферментов внутри клетки. Для регулирования биохимических процессов микроорганизмам нужны также витамины. Большое значение в жизни микроорганизмов имеют такие элементы, как бор, иод, бром, молибден, марганец, кобальт, медь, которые активизируют синтез ферментов или включаются в их состав. [c.16]

Помимо этих супероксиддисмутаз, содержащих медь и цинк, в митохондриях и во многих бактериях содержатся марганецсодержащие ферменты, выполняющие ту же функцию (дополнение 13-А). В клетках Е. соИ имеются как марганец-, так и железосодержащие супероксиддисмутазы". [c.449]

С биологической точки зрения собственно процесс выращивания пентозных дрожжей можно разделить на две ступени. В первой активируются дрожжеподобные грибки, т. е. сахар и другие питательные вещества проникают внутрь клеток. В присутствии кислорода усиливается дыхание дрожжей. Начинается также активирование ферментов, особенно дыхательных. В результате образуются продукты обмена веществ дрожжевых клеток сахар превращается в воду и углекислоту. При этом освобождается энергия, за счет которой начинается синтез белка из азотистых веществ среды. Но видимое почкование дрожжеподобных грибков в этот период не наблюдается. Во второй ступени начинается собственно размножение дрожжеподобных грибков. Этот процесс связан с усилением энергетических процессов в клетке. Благодаря дыханию интенсивно выделяется углекислый газ. Наряду с сахаром, дрожжеподобные грибки усваивают кислоты и их соли, а также азотистые вещества, фосфор, калий, железо, марганец и другие соединения, необходимые для нормальной физиологической деятельности клетки, для построения ее протоплазмы, клеточных оболочек и т. д. Вследствие этого почкование усиливается и накапливается дрожжевая масса. Таким образом, в результате сложных ферментативных процессов из питательных веществ среды синтезируются белки, витамины, гормоны и другие ценные соединения. [c.571]

При хранении вследствие гидролиза и окисления жиры изменяются в зависимости от состава и условий хранения под действием фермента липазы, расщепляющего жир на глицерин и соответствующие жирные кислоты (гидролиз). Образовавшиеся свободные жирные кислоты, особенно ненасыщенные, под действием кислорода воздуха окисляются и дают ряд продуктов, в том числе летучие и неприятно пахнущие, с горьким и неприятным вкусом, альдегидного и кетонного характера. Процесс этот называется прогоркание жира . Прогорканию жиров очень способствует повышенная температура и высокая относительная влажность воздуха, окружающего жир, а также свет. Соприкосновение хранящегося жира с некоторыми металлами, такими, как кобальт, марганец, медь, железо и др., также ускоряет окисление жира. В этом случае металлы играют роль катализаторов окислительного процесса. Но имеются вещества, которые, буду ш добавлены к жиру, способны затормаживать в большей или меньшей степени окисление жира. Эти вещества называются антиоксидантами. Антиокислительные действия в отношении жиров проявляют многие вещества органической и неорганической природы. [c.134]

Физиологическое действие. Марганец — полезный микроэлемент для высших растений и животных. При дефиците марганца в почве снижается урожайность культурных растений. Марганец активирует многие ферменты, входит в состав крови. [c.420]

Многие другие ферменты содержат, кроме железа и меди, еще и другие металлы, например цинк, магний, ванадий и марганец (о вероятной функции металла см. гл. Ферменты ). [c.454]

Магний входит в состав хлорофилла, усиливает синтез белков, углеводов, липидов и других веществ. Железо участвует в образовании хлорофилла, а также содержится в ряде дыхательных ферментов. Микроэлементы (например, молибден, марганец, медь) играют очень важную роль в жизни растений, так как входят в состав ферментов, катализирующих многие процессы обмена веществ. [c.9]

Снижение интенсивности фотосинтеза при дефиците ионов железа может быть объяснено, если встать на точку зрения Бойченко, считающей, что Ре входит в состав фермента, участвующего в восстановлении углекислого газа. Одним из компонентов этого фермента является также марганец, что может объяснить сильную депрессию фотосинтеза у высших растений и зеленых водорослей при отсутствии Мг. Тот факт, что фоторедукция СО2 не затормаживается при дефиците Мг, дал основание считать, что он участвует в реакциях, связанных с выделением кислорода. [c.127]

В состав бактериальной клетки входят также микроэлементы, играющие чрезвычайно важную роль в регулировании обмена веществ. Это прежде всего литий, марганец, иод, кобальт, медь, цинк и др. Они входят в состав органических соединений клетки или содержатся в виде растворов. Многие из этих элементов содержатся в ферментах. Химический состав бактерий претерпевает изменения в процессе их жизнедеятельности. [c.213]

Микроэлементы в организме человека, обладая большой физиологической активностью, принимают участие в структуре ряда ферментов (медь, цинк, марганец), гормонов (йод), витаминов (кобальт), в активации ферментативных процессов [1—4]. [c.179]

При анаэробном брожении в итоге ферментативного расщепления гексоз до осколков, содержащих три углеродных атома, возникают многообразные конечные продукты. Распад глюкозы (после ее фосфорилирования) с образованием фосфодиоксиацетона и фосфоглицеринового альдегида осуществляет фермент альдолаза (зимогексаза, альдегид-лиаза), которая активируется ионами двухвалентных металлов [69]. В состав альдолазы входит цинк и в очень малых количествах железо и марганец [72]. Добавление к реакционной системе хелатирующего агента, связывающего катионы (например, этилендиаминтетрауксусной кислоты), ингибирует альдолазу. Активность ингибированного таким образом фермента восстанавливается при добавлении в систему ионов Zn +, Ре , Со +, Мп-+. Можно предположить, что эти ионы участвуют в про- [c.94]

Биологические системы состоят главным образом из водорода, кислорода, углерода и азота. Действительно, более 99% атомов из числа необходимых биологическим клеткам приходится на долю этих четырех элементов. Тем не менее, как известно, биологические системы нуждаются во многих других элементах. На рис. 23.5 показаны необходимые для биологических систем элементы. К их числу относятся шесть переходных металлов-железо, медь, цинк, марганец, кобальт и молибден. Роль этих элементов в биологических системах обусловлена главным образом их способностью образовывать комплексы с разнообразными электронно-донорньши группами. Многие ферменты, выполняющие в организме роль катализаторов, функционируют благодаря наличию в них ионов металлов. Принцип действия ферментов будет рассмотрен подробнее в гл. 25. [c.375]

Марганец является компонентом вишнево-красной супер-оксиддисмутазы из Е. соИ [уравнение (8-61) см. также дополнение 10-3]. Этот фермент с мол. весом 40 000 содержит два атома Мп(1П). Аналогичные ферменты были выделены из митохондрий куриной печени и из дрожжей. Дрожжевой фермент представляет собой тетрамер каждая субъединица с мол. весам 24 000 содержит один атом связанного марганца ". Белок, известный под названием авиманганина, по-ви-димому, является неактивной формой куриного фермента. Интересно, что цитоплазматические супероксиддисмутазы из тех же источников являются u-Zn-ферментами (дополнение 10-3)Д. Ионы марганца в супероксиддисмутазах в ходе катализа реакции, описываемой уравнением (8-61), как полагают, совершают переходы между состояниями окисления II и III. То же, вероятно, относится к содержащему марганец белку (или нескольким таким белкам) в хлоропластах [урав- [c.52]

Многие из белков, нуждающихся в Mg2+, могут вместо него использовать Мп +, и этим обстоятельством химики нередко пользовались при изучении активных центров ферментов . Сильный парамагнетизм Мп + позволяет применять метод ЭПР (дополнение 5-Б), а также исследовать парамагнитную релаксацию сигналов ЯМР (гл. 7, разд. Д, 7). Марганец может замещать и Zn + в цинкзависимых ферментах, иногда вызывая интересные изменения их каталитических [c.53]

Биоактивность отдельных химических элементов. Экспериментально установлено, что в организме человека металлы составляют около 3 % (по массе). Это очень много. Если принять массу человека за 70 кг, то на долю металлов приходится 2,1 кг. По отдельным металлам масса распределяется следующим образом кальций (1700 г), калий (250 г), натрий (70 г), магний (42 г), железо (5 г), цинк (3 г). Остальное приходится на микроэлементы. Если концентрация элемента в организме превышает 10 %, то его считают макроэлементом. Микроэлементы находятся в организме в концентрациях 10 —10 %. Если концентрация элемента ниже 10 %, то его считают ультрамикроэлементом. Неорганические вещества в живом организме находятся в различных формах. Большинство ионов металлов образуют соединения с биологическими объектами. Уже сегодня установлено, что многие ферменты (биологические катализаторы)- содержат ионы металлов. Например, марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо — в 70, медь — в 30, а цинк — более чем в 100. Естественно, что недостаток этих элементов должен сказаться на содержании соответствующих ферментов, а значит, и на нормальном функционировании организма. Таким образом, соли металлов совершенно необходимы для нормального функционирования живых организмов. Это подтвердили и опыты по бессолевой диете, которая применялась для кормления подопытных животных. Для этой цели многократным промыванием водой из пищи удаляли соли. Оказа ]ось, что питание такой пищей приводило к гибели животных. [c.168]

Микроэлементы, особенно такие биометаллы, как кобальт, медь, цинк, марганец, участвуя в образовании или активируя действие ферментов, витаминов, гормонов, регулируют обмен веществ и этим определяют все процессы, протекающие в организме,— рост, развитие, размножение, продуктивность и качество продукции. [c.473]

С солями некоторых металлов рибофлавин образует нерастворимые, интенсивно окрашенные хелатные, или клешневидные , комплексы, по-ви-димому, по атому азота положения 5 и кислороду карбонильной группы положения 4 точное строение комплексов не установлено. В качестве металлов в таких комплексах участвуют Ag [491, Си+, Ре , Оз , N1 , Си++ 2п , Мп [50—541. Хелатные комплексы с одновалентными металлами более устойчивы, чем с двухвалентными. Следует отметить, что биокаталити-ческая активность многих флавиновых ферментов связана с содержащимися в них ионами металлов, такими, как железо, молибден, медь или марганец [50, 51, 551. [c.510]

Железо и марганец являются передатчиками кислорода в процессах дыхания и принимают участие в ферментативных реакциях. Железо входит в состав дыхательного фермента. Соли кальция стимулируют развитие микроорганизмов, медь входит в состав ферментов. Кроме перечисленных элементов, для жизнедеятельности микроорганизмов необходимы так называемые микроэлементы цинк, бор, кобальт, никель, уран, телур и др-Они необходимы как стимуляторы развития и роста микробов, каталитически ускоряющие сложные физиологические процессы и действующие на физико-химические свойства коллоидов протоплазмы, усваиваются они из веществ, входящих в состав естественной питательной среды. [c.515]

Наряду с коферментами существенную роль в формировании активных ферментов играют железо, медь, магний, марганец, кальций, цинк и др. Металлы могут выступать в качестве коферментов, а также активаторов ферментативной активности. Уже на организменном уровне можно оценить роль того или иного металла в функционировании фермента. Так, дефицит молибдена в пище животных проявляется в падении активности фермента ксантиноксида-зы. Дефицит этого же микроэлемента в питательной среде является причиной резкой инактивации нитратредуктазы у гриба Меигозрот сгавза. Для однозначного ответа на вопрос, является ли металл активатором или неотъемлемой частью зрелого фермента, необходимо получить последний в высокоочищен-ном или гомогенном состоянии. Если металл при диализе не отделяется от фермента, а более жесткое его удаление приводит к полному подавлению каталитической активности, значит, это истинный металлофермент. Металл в этом комплексе прочно связан с белком посредством множественных координационных связей. [c.63]

Механизм действия этих коферментов точно пока неизвестен Кофакторами в металлоактивированных ферментах часто выступают ионы магния, цинка, кальция, то есть металлы с постоянной валентностью Например цинк активирует алкогольдегидроге-назу, щелочную фосфатазу, кальций - а-амилазу, магний — АТФ-азу, гексокиназу и многие другие ферменты, марганец (или магний) [c.67]

Многие ферменты в качестве активных центров содержат металлы или комплексы с металлами. Так, ксантиноксидаза представляет собой молибденфлавопротеид, дегидраза — бути-рил — медьфлавопротеид, железо входит в состав цитохрома, гидропероксидазы и т. п., пептидазы содержат цинк, фосфатазы и пептидазы — магний, последние так же марганец и кобальт и т. д. Все микроэлементы, необходимые для живых клеток, связаны с каталитическими процессами. [c.263]

Очень существенным в гипотезе Бертрана было утверждение, что коллоидным носителем марганца было белковое вещество. Только в его присутствии марганец приобретал каталитические свойства. Работы Бертрана, основанные на представлении об активировании кислорода, обязательном в случае биологического окисления, пртели к окончательному отказу от представлений о катализаторах биологического окисления, как неопецифических агентах. Оксидазы были отнесены к числу ферментов. Однако в силу того, что хотя общие представления Бертрана о механизме ферментативных реакций, связанных с переносом активных молекул или атомов, оказались поразительно близкими представлениям, разработанным гораздо позже применительно к явлениям переноса водорода при окислительных процессах, конкретный механизм окисления так и не был им вскрыт. [c.187]

Жирорастворимые витамины выполняют другие важные функции. Витамин А служит предшественником светочувствительного пигмента, претерпевающего цикл химических превращений в палочках сетчатки у позвоночных. Витамин Dз, или холекальциферол, образующийся из 7-дегидрохолестерола под действием солнечного излучения,-это основной предшественник 1,25-дигидроксихоле-кальциферола, который, подобно гормону, регулирует обмен ионов Са в тонком кишечнике и костях. Витамин К является кофактором при ферментативном образовании остатков у-карбок-сиглутаминовой кислоты в протромбине - Са -св языв ающем б ел ке плазмы крови, играющем важную роль в свертывании крови. Железо, медь, цинк, марганец, кобальт, молибден, селен и никель-все эти элементы необходимы для действия многих ферментов. Кроме того, в пище животных должны содержаться и некоторые другие элементы, в том числе ванадий, олово, хром и кремний однако их функции точно еще не установлены. [c.298]

На следующем этапе происходит присоединение еще двух атомов водорода и образование гидроксиламина (ННгОН). Фермент, катализирующий эту реакцию, называется гипонитрит-редуктазой. Он представляет собой флавопротеин, для активирования которого требуется медь, железо и марганец, а донатором протонов и электронов является НАД-Нг [c.238]

При недостатке марганца активность ферментов цикла три-карбоновых кислот уменьшается, что в свою очередь подавляет анаболизм. Такое нарушение обмена приводит к повышению концентрации аммонийных ионов внутри клеток, и они могут смягчать ингибирующее влияние цитрата на фосфофруктокина-зу. Кроме того, марганец, видимо, как-то влияет на биохимические свойства поверхности клеток и морфологию гиф. Поскольку в процессе потребляется много кислорода, возможно повторное окисление цитоплазматического NADH без образования АТР. В нем участвует альтернативная, а не основная цепь дыхательных реакций. В результате без сколько-нибудь выраженного изменения обмена возникает метаболическая утечка (flux) через гликолиз. Эта утечка, происходящая при участии конститутивной пируваткарбоксилазы и некоторых ферментов цикла трикарбоновых кислот, а также необычная кинетика действия ферментов, участвующих в метаболизме оксалоацетата, приводят к увеличению внутриклеточной концентрации цитрата. Последний способствует дальнейшему накоплению цитрата путем ингибирования изоцитратдегидрогеназы. [c.140]

Элементы, жизненно необходимые для растения, но входящие в его состав в ничтожных количествах (от 10 до 10 %) и играющие главным образом роль регуляторов протекающих в растении сложных процессов, аосят название микроэлементов. К ним относятся бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт, иод и др. Удобрения, содержащие эти элементы, называют микроудобре--ниями. Значение этих удобрений исключительно велико, так как недостаток микроэлементов, входящих в состав ферментов, витаминов, белков, гормонов, вызывает нарушение обмена веществ и [c.21]

Катализ восстановления перекиси водорода различными донорами дает еще один пример проблемы наряду со связыванием кислорода (разд. 7.1), для которой природе удалось найти несколько решений. Кофакторами пероксидаз могут быть или флавины, или железопорфирины (разд. 8.1). Более того, можно получить полностью активные искусственные ферменты, в которых железо замещено на марганец (разд. 8.2), так что железо не обладает в этом смысле уникальными свойствами. В противоположность этому в природе существует только один тип фермента, который предназначен специально для разложения перекиси водорода на воду и кислород. Все ферменты этого типа содержат железопротопорфи-риновый комплекс, все являются тетрамерами и характеризуются весьма близкими молекулярными весами независимо от своего происхождения (разд. 8.1). [c.222]

Первый шаг состоит в том, что измеряют скорость релаксации в присутстии Мп +-1-фермент, Мп ++фермент-ЬАДФ и (в качестве контроля) в присутствии только Мп +, Мп ++АДФ и одного фермента. Из этих измерений следует, что заметное усиление релаксации протонов воды наблюдается только в присутствии Мп +, АДФ и фермента одновременно. Отсюда следует, что, по всей вероятности, в системе присутствуют комплексы фермент - АДФ — Мп +, а не комплексы фермент — ион металла — АДФ, так как марганец связывается с ферментом только в присутствии АДФ. Можно, однако, предположить, что связывание АДФ усиливает сродство фермента к ионам Мп +. Поскольку предполагается, что субстратом реакции является комплекс Мп—АДФ, определив число молекул воды, связанных с Мп + в комплексе фермент — АДФ—Мп +, можно узнать, связывается ли металл непосредственно с ферментом и АДФ одновременно или только с АДФ. ч [c.386]

Важное значение в жизни растений имеют микроэлементы, в первую очередь бор, медь, марганец, цинк и молибден. Эти элементы — необходимая составная часть многих белков и ферментов. При внесении в почву удобрений, содержащих микроэлементы, повышается урожайность и улучшается качество урожая, полнее используются азотные, фосфорные и калийные удобрения. Микроэлементы способствуют повышению устойчивости растений к некоторым заболеваниям и оказывают весьма положительное влияние на процессы оплодотворения и плодообразова-ния, а также синтеза углеводов и др. [c.179]

Кобальт, никель, марганец, молибден, медь и некоторые другие элементы, участвующие в незначительных дозах в биоорга-нических реакциях живой клетки (микроэлементы), способны активизировать или угнетать (ингибировать) действие многих ферментов. Токсическое воздействие их в большинстве случаев проявляется в нарушении ферментных систем. [c.92]

Одно из наиболее ранних предположений, согласно которому промежуточным продуктом служит Н2О2, разложенная каталазой, противоречит данным о нечувствительности выделения О2 к цианиду в изолированных хлоропластах. На роль промен<уточных соединений предлагались также органические перекиси, эпоксиды, а также железо и марганец в высоковалентных состояниях. Автор этих строк считает, что цитохром / и пластоцианин, т. е. гем с высоким потенциалом и медьсодержащий фермент, являющиеся непременными участниками фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода, служат жвивалентом цитохромоксидазы в терминальном дыхании иначе говоря, выделение кислорода представляет собой обращение этой стадии под действием света. [c.565]

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ. Химические элементы, которые нужны живым организмам лишь в очень небольших или микроколичествах. К М. относятся бор, молибден, медь, марганец, кобальт, цинк, иод и некоторые другие. Действие их на растения и животных изучено лишь в последние годы. При помощи М. можно регулировать важные физиологические и биохимические процессы, протекаю1Цие в живом организме, и, таким образом, повышать урожайность и качество с.-х. культур и продуктивность животноводства. Основная биохимическая роль М. заключается в том, что они повышают активность различных ферментов, катализируюп] их биохимические процессы в живом организме. В организме растений М. способствуют синтезу сахара, крахмала, белков, нуклеиновых кислот, витаминов и ферментов. Недостаток М. вызывает сильные нарушения в обмене веществ у растений и животных и. приводит к специфическим заболеваниям. Например, сердцевинная гниль и дуплистость свеклы, пробковая /пятнистость яблок, хлорозные заболевания [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология