С.С. Медведев - Физиология растений (DJVU) (1134223), страница 17
Текст из файла (страница 17)
На другом конце ппсвлы окислителей находится Н+ — очень слабый окислитель, который отдельные бактерии способны превращать в сильный восстановитель Нг. Пары Ог— НгО и Н+ — Нг — это две очень важные в биологическом отношении окислитсльно-восстановительные системы. Между ними находится множество других пар соединений, которые участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, протекающих внутри клетки, и имеют большое значение для метаболизма: Ре + — Ее»«, КОЗ вЂ” 110г, хинон— гидрохинон, оксалоацегат-малат, г1АО+ — АРАОН и др. Существует два общепринятых способа выражения окиглительных и восстановительных свойств сопряженных окислительно-восстановительных пар: 1) по изменению свободной энергия ( — ЬС, кДж/моль), 2) по величине элехтродпого потенциала (Ео', В).
Соединение с более положительным потегщиалом будет окислять восстановленную форму вещества с более низким потенциалом с изменением стандартной свободной энергии: ЬСе = — пЕ ЬЕо = — пЬЕо ° 96,49 кДж/моль, где а — число электронов, передаваемых восстановителем окислителю. Для измерения электродного потенциала нужно, побы окислитель сопряженной окнслительно-восстановительной пары (А) мог восстанавливаться потоком электронов, «стекающих» с поверхности специального электрода: А + 2Н+ + 2е» вЂ” «АНг. Электрохимический элемент состоит из двух электродов, и полная реакция являетс ~ суммой двух полуреакций.
Это уравнение описывает реакцию, протекающую только на одном электроде. Электродный потенциал данной полуреакцяи определяется путем измерения электродвижущей силы„создаваемой элементом, в котором одна из полу- реакций протекает на стандартинам зггкглродг с известным потенциалом. В качестве стацдартного электрода применяют водородный электрод, который представляет собой платиновый стержень, заключенный в стеклянную трубку, через которую подается га зообразный водород под давлением 1 атм.
Потенциал именно этого электрода условно принят за О. 80 В клетках различают три типа окислительно-восстановительных реакций, каждая нз которых связана с отнятием или присоединением электрона соответственно от окисляемого или восстанавливаемого субстрата. 1. Непосрелственная отдача (присоединение ) электрона: Рея+ — > Раз+ +е- 2. Отнятие (присоединение) и электрона, и протона: О ОН ОН О гядрсхе ноя хиесн 3.
Образование промежуточного гидратированного соединения с последующим отнятием двух электронов и двух протонов: О ОН У СН3 С Н+ НгО СН С ОН угсусяьй з О СН,— С вЂ” ОН. -2е, -2Н / Можно видеть, что в процессе окисления одного вещества (донора электронов) происходит восстановление другого (акцептора электронов).
Поэтому ферменты, которые катализируют эти процессы, получили название охсидаресйгхгии. Оксидоредуктазы относятся к 1-му классу ферментов и включают три типа эн" ': ':, эямов. "анаэробные дегидрогеназы, аэробные дегидрогенэзы и оксидазы. Анаэрабные дггидрогенагы передают электроны и протоны аэробным дегидрогеназам, их кофер' ментом является никотинамидадениндинуклеотид (ХАВ) или никотинамидадениндияуклеотидфосфат (ХАВР). Аэрабныг дегидрагенагас способны передавать электроны я протоны на кислород, нх коферментом является флавинэдениндннуклеотид (ГАВ) яли флавинмононуклеотид (РМгс).
Оксидазы передают только электроны и имеют в качестве кофермента атом металла (Ее, Сп, Мо). В состав ХАВ(Р) входят эденозин и амид никотиновой кислоты, которые соединены межлу собой пирофосфатом. В состав ГАВ входит рибофлавин, связанный двумя фосфатными остатками с аденином. ЕМХ представляет собой рибофлавннфосфат, или .':: '::.' ' витамин Вг. Три фактора объясняют потребность клетки как во флавиновых, так и в пиридиновых коферментах. Во-первых, флавины являются более сильными окислителями, чем ХАВ+. Это позволяет им функционировать в цепи переноса электронов в митохондриях, где требуется последовательность все более и более сильных окислителей, и делает их идеальными окислителями в реакциях дегидрирования.
Во-вторых, флавины могут восстанавливаться как в одно-, так и в двухэлектронных процессах (с образованием семихинонов). Это позволяет ям участвовать в окислительных реакциях 'с '.;:.' со свободными радикалами и в реакциях с ионами металлов. В-третьих, восстановленные флавины, в отличие от ХАРН и ХАВРН, доступны быстрому прямому реокнслеяию кислородом. Это позволяет флавинам переносить электроны непосредственно на кислород и участвовать в реакциях гидроксилирования.
81 В 1897 и А. Н. Бах разработал нерекисную теорию биологического окисления. Оп исходил из представлений, что в качестве окислителя способен выступать и молекулярный кислород, но только в том случае, если происходит разрыв двойной связи между его атомами. Расщепление двойной связи между атомами кислорода осуществляют соединения (А), которые Бах назвал оксигеназами. Бах предполагал, что процесс «перекисного» окисления начинается с того, что соединение А взаимодействует с кислородом и, разрывая двойную связь, образует пероксид (АОг), обладающий высокой реакционной способностью. Активировавный таким образом кислород (АОг) приобретает способность непосредственно присоединяться к молекуле окисляемого вещества.
Тем не менее, долгое время биологическое окисление ассоциировалось только с отщеплением от окисляемого субстрата ионов водорода и (или) электронов. Прн этсгч подразумевалось, что кислород, входящий в состав органических соединений при окислении, попадает туда только из воды. И только в 1955 г. О.Хайяши (О.
НауаЫа) и Масоном (Мазов) независимо друг от друга были получены доказательства перекисной теории окисления Баха. Ими было установлено, что гзО может включаться в ряд органических веществ непосредствегпю из '»Оз. В настоящее время выявлено большое число ферментов с оксигсназными функциями, которые принимают участие в процессах как синтеза, так и катаболизма органических соединений. Оксигеназы подразделяются на диоксигеназм и монооксигеналм («оксидазы со смешанной функцией»). Монооксигеназы называют также гидроксилазами. Диоксигенвзы катализируют включение в молекулу двух атомов кислорода, тогда как монооксигеназы осуществляют включение только одного атома.
Другой атом кислорода молекулы Ог переходит в состав воды. Типичной монооксигеназной реакцией является гидроксилированис алкана в спирт: СНз —.(СНг)н —.СНз + Ог +ВНг — » СНз — -(СНг)„— СНзОН + НгО + В Характерным свойством монооксигеназ является потребность в дополнительном восстановленном субстратате (ВНг), который восстанавливает второй атом молекулы Ог в НгО. В качестве такого косубстрата наиболее эффективна аскорбиновая кислота.
К монооксигеназам (или гидроксилазам) относятся цитохром Р«зо, эпоксидаза, ряд ферментов, участвующих в синтезе стероидов, гиббереллинов и алкалондов. К классу диоксигенэз причисляют липоксигенззы-- ферменты, принимающие участие в окислении ненасьпценных жирных кислот. Злп ГЛИКОЛИЗ г Гликолиз означает расщепление сахаров или гликогепа (от греч. 81укоз — сахар, 1уз1з — расщепление). Первоначально этот термин применялся только к аназробному брожению, которое завершается образованием молочной кислоты или этанола и СОг. В настоящее время под гликолизом понимают процесс распада сахаров, проходящий через образование глюкоза-б-фосфата, фруктово-1,6-бисфосфата и пировиноградной кислоты.
Гликолиз идет как в присутствии кислорода, так и без него. Процесс гликолиза является основным путем катаболизма углеводов. Он протекает в цитсполе клеток. Ферменты гликолиза обратимо ассоциированы в мультиэнзимные комплексы с участием актиновых филаментов и локализованы в цитоплазме. Такая организапдя глико. литических ферментов обеспечивает процессам векторность. Глнколиз представляет собой начальный этап аэробного дыхания и брожения.) Полностью процесс гликолиза был расшифрован немецкими биохимиками Г. Эмбденом (С. ЕшЬс1еп) и О. Мейергофом (О. МеуегЬо(), а также по.пьским бнохими- 82 ком Я.
О. Парнасом. Г. Эмбден постулировал способ расщепления фруктово-1,б-дифосфата и предложил общую схему процессов гликализа. Нобелевский лауреат 1922 г. Отто Мейергоф выделил ряд гликолнтических ферментов, раскрыл последовательность реакций от 3-фосфоглицериновой кислоты до молочной кислоты. Поэтому гликолиз иногда называют путем Эмбдепа — Мейергофа -Парнаса. В последующих исследованиях Отто Варбург (0.%эгЬптй) (лауреат Нобелевской премии 1931 г.) выявил механизм окисления 3-фосфоглицеринового альдегида до фосфоглицериновой кислоты и синтеза АТР, а также структуру тяА13Н. Помимо этого, вместе с супругами Карлом и Герти Кори (К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
