Биохимические реакции, типы

Общие положения. Металло-энзимы составляют приблизительно одну треть всех известных энзимов, они катализируют все типы биохимических реакций, включая митохондриальное восстановление кислорода, гидроксилирование углеводородов, фиксация азота, фотосинтетическая эволюция кислорода, деструкция токсических продуктов восстановления 0 , скелетную изомеризацию, реакции метаногенеза, гидролиза, декарбоксилирования и др. [c.353]

Рассматривая структуру молекулы ацил-СоА и учитывая известные типы биохимических реакций, мы убеждаемся а том, что единственный рациональный путь дальнейшей атаки — это окисление молекулы с помощью флавопротеида, что приводит к отщеплению атомов водорода в а- и р-положениях с образованием ненасыщенного ацил-СоА-производ-ного (рис. 9-1, а). Одной из немногих возможных реакций, которым может подвергаться образовавшееся ненасыщенное соединение, является нуклеофильное присоединение по -положению. В результате присоединения воды (уравнение б) образуется спирт, окисление которого при участии NAD+ приводит к образованию кетона (уравнение в). Эта серия из трех реакций представляет собой хорошо известную последовательность реакций р-окисления. На рис. 9-1 представлена и другая последовательность, входящая а цикл трикарбоновых кислот, а котором янтарная кислота превращается в щавелевоуксусную. [c.308]

Практически все биохимические реакции катализируются особыми веществами — ферментами которые представляют собой белки, в ряде случаев связанные с неорганическими ионами или небольшими органическими молекулами. Молекулы ферментов настолько велики, что еще не удалось определить их трехмерную структуру, хотя исследование структуры белка в настоящее время бурно развивается В основном каждая реакция катализируется особым ферментом, так что существует почти столько же типов катализаторов, сколько биохимических реакций. Одни группы ферментов катализируют различные реакции окисления, другие — реакции гидролиза, третьи — образование связи С—С и др. Таким образом, по своему детальному механизму каждая катализируемая ферментом реакция представляет особый случай, причем трудности в исследовании таких реакций связаны с необычной величиной и сложностью молекулы катализатора. Несмотря на это основные принципы действия ферментов можно легко понять с позиций теории скоростей реакции. [c.72]

Типы биохимических реакций [c.88]

Биохимические реакции первого типа (реакции замещения) включают все те гидролитические реакции, в процессе которых биополимеры расщепляются до мономеров, а также большинство реакций, приводящих к конденсации этих мономеров с образованием полимеров. Многие реакции присоединения обеспечивают введение атомов кислорода, азота и серы в биохимические соединения, а реакции элиминирования часто служат движущей силой биосинтетических путей. Сложные ферментативные процессы во многих случаях представляют собой сочетания нескольких стадий, включающих замещение, присоединение или отщепление. Реакции, включающие образование или расщепление связей С—С, существенны для биосинтеза и расщепления различных углеродных скелетов, существующих в биомолекулах, в то время как реакции изомеризации связывают между собой другие типы реакций при формировании метаболических путей. [c.91]

Из цитохромов группы (Ь) наиболее изучен цитохром Р-450. Эта цито-хромоксидаза содержит Fe(III) и катализирует реакции типа гидроксилирования С-Н-связей (рис. 28.9). Чтобы иметь представление о примерном механизме действия цитохрома Р-450, приведем его каталитический цикл (см. рис. 28.9). В биохимии, в отличие от органической химии, из-за сложности и многостадийности биохимических процессов вместо системы взаимосвязанных уравнений ступенчатых химических реакций используются каталитические циклы. 0ш1 более наглядны, реагент вводится в цикл с помощью фигурной стрелки. Аналог№шо удаляются из цикла некоторые продукты реакции. [c.748]

Однако эвгенол мог превращаться какой-либо биохимической реакцией в соединение типа кониферилового спирта, которое затем (в силу энзиматической реакции фенолоксидазы или пероксидазы) превращалось в лигнин. Ранее уже упоминалось, что эвгенол самоокисляется с образованием кониферилового альдегида. [c.828]

Стратегические проблемы синтеза полипептидов и полинуклеотидов носят существенно иной характер. Здесь также требуется последовательное построение необходимых межмономерных связей и, следовательно, применение эффективных и общих методов создания амидной и фосфодиэфирной связей соответственно. Однако в отличие от типичных полисахаридов эти биополимеры состоят из линейных, но нерегулярных последовательностей не идентичных мономерных звеньев. Именно эта специфическая последовательность определяет уника,тьные химические, физические и биохимические свойства каждого из этих биополимеров. Таким образом, стратегической проблемой в синтезе этих соединений является обеспечение строго определенной последовательности мономерных звеньев в растущей полнпептидной или полинуклеотидной цепи, тогда как задача построения самих межмономерных связей низводится на тактический, рутинный уровень. Очевидно, что для построения таких нерегулярных полимерных цепей реакции типа полимеризации или поликонденсации принципиально неприменимы (в противоположность синтезу регулярных полисахаридов), а присоединение к растущей цепи каждого очередного мономерного звена превращается в самостоятельную операцию, требующую собственного набора реагентов и условий ее проведе- [c.298]

Для характеристики биологических окислительновосстановительных систем пользуются величиной. Большинство биохимических реакций осуществляются отщеплением или присоединением двух ионов водорода и двух электронов, т. е. они протекают по типу реакции (7). Для таких реакций при pH 7,0 и 30° (условия, близкие к физиологическим) окислительно-восстановительный потенциал равен [c.53]

Стереоспецифичность биохимических реакций обусловлена тем, что во всех случаях они катализируются ферментами — большими белковыми молекулами со многими асимметрическими центрами, обладающими вследствие этого высокой степенью асимметричности. Стереоспецифичность живых организмов имеет решающее значение для эффективности их функционирования. Причина состоит в том, что практически невозможна такая констр ция организма, при которой он оказался бы в состоянии функционировать на базе всех теоретически возможных изомеров молекул, содержащих большое число асимметрических центров. Так, если в молекуле белка имеется 100 различных асимметрических центров (это вполне обычное и даже не слишком большое число), то должно существовать или Ю о возможных оптических изомеров. Сосуд, способный вместить все возможные стереоизомерные молекулы такого типа, ни одна из которых не идентична другой, должен иметь объем порядка 10 л. Организм, построенный таким образом, чтобы оказаться в состоянии функционировать, используя каждый из этих изомеров, должен был бы, как нетрудно видеть, иметь большие размеры. [c.534]

В реакциях обмена веществ большую роль играют ферменты, катализирующие перенос отдельных радикалов, частей молекул и даже целых молекул от одних соединений на другие. Такой перенос атомных группировок значительно ускоряет и облегчает течение биохимических реакций, особенно синтетических. Все реакции такого типа катализируются ферментами переноса, или трансферазами. [c.61]

Мы ограничили рассмотрение областью гомогенных реакций в растворах. Однако это не означает, что разработанные здесь методики нельзя применить к другим областям, которые в книге опущены, в частности к цепным реакциям. Настоящая книга должна послужить руководством для исследователей, занимающихся установлением схем и механизмов органических, неорганических, а также биохимических реакций. В последнем случае описание реакций простых типов можно непосредственно применить к металлокомплексному катализу, включая кинетику ферментативных процессов. Это, например, может помочь биохимику понять основы кинетической теории биохимических реакций. Поскольку книга предназначена для химиков разных специальностей, при ее написании предпочтение отдавалось наиболее общим представлениям, а подробные примеры не включались. Надо надеяться, что читатель сможет понять свою специфическую кинетическую проблему и решить ее, прочитав данную книгу. Для этого не требуется никаких особых знаний химической кинетики или расчетных методов сверх курса высшей школы. Поистине удивительно, как применение нескольких простых математических выкладок помогает интерпретировать имеющие физический смысл кинетические данные. [c.9]

Большинство живых систем содержат ограниченные оболочкой области, называемые клетками, внутри которых протекает значительная часть синтетических и производящих энергию химических реакций, необходимых для жизни этих систем. Биохимические реакции происходят как внутри, так и вне клеток, причем участие в них принимают молекулы многих видов. Некоторые из них являются простыми частицами, например протоны или вода, а некоторые очень сложными, например глобины или ДНК с молекулярными весами до 10 . Наиболее распространенные биохимические вещества — белки, жиры и углеводы, однако имеется также большое число соединений других типов, таких, как витамины, желчные кислоты, коферменты, порфири-ны и т. д. В этой главе мы рассмотрим главным образом белки. При этом мы убедимся, что биохимические реакции можно объяснить в рамках тех же кинетических, термодинамических и структурных закономерностей, что и обычные реакции. [c.366]

Конформации типа полукресла, по-видимому, возникают в ряде химических и биохимических реакций сахаров. В частности, в форме [c.16]

Примерно до 1955 г. основные усилия биохимиков были направлены на выявление различных компонентов метаболической машины клетки, и вопрос о способах интеграции бесчисленных реакций, протекающих в клетке, привлекал мало внимания. Только в последние 10—15 лет биохимия начала придавать особое значение тому обстоятельству, что последовательности биохимических реакций функционально связаны между собой и взаимно регулируются. Главный факт, который выяснился в результате этих новых исследований, состоит в том, что регуляция осуществляется с помощью целой иерархии механизмов, заложенных в генах и реализующихся синтезом соответствующих белков. Поскольку практически все клеточные реакции катализируются ферментами, регуляция метаболизма сводится к регуляции типа и интенсивности ферментативных функций. Интенсивность катализа, как теперь уже ясно, может регулироваться только двумя основными способами [c.15]

Первое из перечисленных уравнений описывает реакцию, для которой Д = ДЯ, поскольку эта реакция протекает при постоянном давлении, а объем системы почти не изменяется. Большая часть биохимических реакций относится именно к этому типу, так как с поглощением или выделением газа происходя г лишь некоторые физиологические процессы. Измерения ЛЯ удобно проводить в калориметре фиксированного объема, что обычно и делается. Если же реакция протекает при постоянном давлении и переменном объеме, то для оценки ЛЯ при давлении 1 атм следует ввести соответствующую поправку на РАУ ). [c.79]

Молекулы предшественников зрелых клеточных РНК подвергаются расщеплению и химической модификации. Совокупность биохимических реакций, в результате которых уменьшается молекулярная масса РНК-предшественника и осуществляются разные способы химической модификации с образованием зрелых молекул РНК, называют процессингом. Процессинг наблюдается и в прокариотических клетках, но особенно аюжны превращения предшественников клеточных РНК в ядрах эукариот. Хромосомы эукариотической клетки, в которых осуществляется транскрипция, локализованы в ядре и отделены двойной ядерной мембраной от цитоплазмы, где протекает трансляция. В ядре синтезируются предшественники всех типов цитоплазматических РНК- Зрелые молекулы РНК транспортируются в цитоплазму. Механизм транспорта РНК из ядра в цитоплазму исследован недостаточно. Полагают, что процессинг РНК с образованием зрелых молекул продолжается и в ходе их транспорта в составе рибонуклеопротендных частиц через поры ядерных мембран. В клетках эукариот только незначительная часть, около 10%, транскрибируемых в ядре последовательностей ДНК выяыяется в составе цитоплазматических мРНК. Основная часть новообразованной РНК распадается в ядре и не обнаруживается в цитоплазме. [c.163]

Мы уже отмечали, что стадии (3) и (4) в схеме (15.16) могут играть определяющую роль в возникновении неустойчивости. Однако их вклад в производство избыточной энтропии положителен. По-видимому, они играют роль, в некотором смысле сходную с ролью диффузии, которая также дает положительный вклад, но пр.иводит к дестабилизации системы путем расширения набора допустимых возмущений. В биохимических реакциях такие стадии часто встречаются V может быть ферментом, а наличие стадии типа (3) и (4) в схеме (15.16) соответствует классическому механизму Михаэлиса — Ментен [116]. [c.232]

Преобразователь —это детектор. Он отслеживает химическую или биохимическую реакцию, инициируемую при добавлении пробы. Природа преобразуемого параметра зависит от типа биоаналитического события, происходя- [c.518]

Восстановление карбоксильных групп в альдегидные в биохимических процессах обычно протекает путем их превращения в тиоэфир в реакциях, протекающих с участием АТР, с последующим восстановлением тиоэфира (реакция типа 9, В в табл. 8-3). И наоборот, окисление альдегида в карбоновую кислоту — сильно экзергоничный процесс он [c.246]

Особый вид регуляции ферментов - аллостерическая регуляция. Это может быть ингибирование или активация, и в этом случае действующие факторы называют ингибиторами или активаторами, или общим термином - алло-стерические эффекторы, т.е. действующие как бы в другом месте реакции (аллос - другой, иной). Обычно такой тип регуляции наблюдается в сложных многоступенчатых биохимических реакциях и называется часто ингибированием по типу обратной связи продукт последовательной реакции (иногда продукт реакции или близкий к нему интермедиат) ингибирует активность на одной из ранних стадий. [c.34]

Каждый класс ферментов подразделяется на подклассы и подподклассы в зависимости от природы индрхвидуальных превращений. При этом учитываются природа коферментов (если таковые участвуют в реакции), тип изомеризации, тип гидролизуемой связи и т. п. Такая классификация позволяет идентифицировать индивидуальные ферменты при помощи шифра, состоящего из четырех чисел. Первое число указывает, к какому из шести главных классов принадлежит данный фермент второе и третье указывают подкласс и подподкласс соответственно, а четвертое число представляет собой порядковый номер фермента в данном подподклассе. Этот способ классификации иллюстрирует табл. 28 (сильно сокращенный вариант списка ферментов, опубликованного Комиссией по ферментам Международного биохимического союза). [c.190]

Дегидрогенизация углеводородов является биохимической реакцией, катализируемой бактериями типа No ardia. Образующийся в результате метаболических превращений водород окисляется па аноде до ионного состояния или воды (в зависимости от pH электролита). Образующиеся на катоде гидроксильные ионы мигрируют из аэробного полуэлемепта к аноду через электролит. Таким образом, токообразующая реакция в этом ТЭ аналогична электрохимическому процессу в водороднокислородном ТЭ. [c.349]

Благодаря наличию микро- и макроструктур биохимические процессы обмена веществ и энергии в клетках оказываются пространственно разобщенными и строго локализованными в отдельных участках клетки каждый тип клеточных структур выполняет определенные, свойственные ей биохимические функции. Именно в этих клеточных структурах протекают биохимические реакции и процессы, которые в наибольшей степени необходимы для жизнедеятельности организмов поглощение энергии -при фотосинтезе, выделение и сохранение энергии при окислении органических веществ (новообразование молекул АТФЬ синтез белков и др. Кратко рассмотрим строение и состав внутриклеточных частиц, в которых идут основные биохимические процессы. [c.29]

Реакции этого типа очень важны как в природе, так и в лаборатории. Например, биосинтез многих природных продуктов происходит через промежуточное образование поликетида (поли-кетона), образующегося в биохимических реакциях, эквивалент- [c.191]

Сузуки и др. [480] приготовили мембрану из дегидрогеназы, распределенной в коллагене, которая накладывалась на платиновую пластинку методом электроформования. Ранее было установлено [482], что никотинамидадениндинуклеотид (NAD) можно использовать в качестве электроактивного вещества в ячейках, в которых протекают биохимические реакции. Известно [483] также, что NAD принимает участие более чем в 200 типах ферментативных реакций, играя в них роль кофермента. Поэтому можно ожидать, что, измеряя скорости анодной реакции NADH (т. е. вещества, получающегося в результате ферментативной реакции с субстратом), удастся определить многие субстраты. [c.167]

Ионы металлов способны катализировать тонкие биохимические реакции, вызывая эффекты, вполне аналогичные ферментным. Так, лантан и церий (нитраты) катализируют разрыв связи между рибозой и фосфатом в РНК- По-видимому, в этой реакции образуется промежуточный комплекс хелатного типа, в котором ион металла действует на гидроксил рибозы и атом кислорода, осуществляющий связь между ри-бозой и фосфатом. Левенштейн показал, что в реакции отщепления фосфатных остатков от АТФ ионы металлов (особенно ионы марганца и кадмия) проявляют каталитические свойства. Если взять АТФ и орто- [c.141]

ФЕРМЕНТЫ (энзимы). Регуляторы биохимических процессов белковой природы, в сотни тысяч и даже в миллионы раз ускоряющие химические процессы, протекающие в живых организглах. Подразделяются на простые и сложные (одно- и двукомпонентные). Простые Ф. состоят из белка, обладающего каталитическими свойствами. В составе сложных Ф. различают небелковую часть, называемую активной группой, или коферментом, и белковую часть. В состав активных групп двукомпонентных Ф. часто входят витамины. Б сложных Ф. ни кофермент, ни белковая часть, взятые в отдельности, не проявляют катализирующего действия, присущего Ф. в целом. Большинство химических реакций, совер шаюпщхся в организме в процессе обмена веществ, протекает с участием Ф. Всего в настоящее время известно свыше 700 Ф., многие из которых получены в кристаллическом состоянии. К Ф. относятся, например, липаза, расщепляющая жиры, пепсин — Ф. желудочного сока, протеазы, расщепляющие белки, карбогидразы, расщепляющие углеводы, окислительно-восстановительные Ф.— дегидразы, каталаза, пероксидаза. Ф. называют по субстрату, на который они действуют, с заменой окончания на -аза, например, сахароза и сахараза, или по типу биохимической реакции, которую они катализируют. [c.318]

Природа продуктов, полученных из полностью этерифицированных ангидридов нуклеотидов описанного типа, является, таким образом, функцией компонентов ангидрида и в особенности ненуклеотидной его части (хотя несомненно имеются различия между нуклеотидами), природы растворителя (по-видимому, диэлектрические свойства среды влияют на распределение электронной плотности в ангидриде) и наличия или отсутствия основного катализа [33]. В некоторых отнощениях химическое регулирование и направление течения реакции напоминают ферментативное регулирование, которое вполне очевидно для ряда биохимических реакций, включающих ангидриды нуклеозид-З -фосфатов. Дальнейшее сходство можно найти в химическом синтезе нуклеотидкоферментов, образующихся в результате нуклеофильного анионного обмена. [c.516]

Не исключено, что влияние магнитного поля на биологические системы обусловлено молекулярными механизмами рассмотренного выше типа. Эти механизмы должны проявляться в биохимических реакциях с участием частиц с неспаренными электронами (например, процессы переноса электронов по цепи цитохромов п сопряженные с ними реакции окислительного фосфорилирования, многие ферментативные реакции, окисление негеминового железа кислородом, некоторые стадии фотосинтеза и т. д.). [c.171]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология