Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Биологическое окисление — центральный процесс диссимиляции



Окислительные процессы, происходящие в организме, занимают одно из центральных мест среди процессов освобождения химической энергии, превращаемой затем в специфические виды энер­гии, физиологических функций. Еще в XVIII в. М. В. Ломоносов пока­зал, что окисление металлов является «соединением их с воздухом» (кис­лород в то время еще не был открыт). Несколько позднее А. Л. Лавуазье установил, что при горении органических веществ также происходит окисление, т.е. соединение углерода и водорода, содержащихся в этих веществах, с кислородом, причем конечными продуктами окисле­ния являются СО2 и Н2О. Это позволило в дальнейшем понять про­цесс дыхания, при котором, как и при горении, потребляется кисло­род воздуха и выделяются из организма образующиеся в нем СО2 и Н2О. Изучение газового состава крови, начатое уже в XIX в., пока­зало, что ткани и органы потребляют кислород, содержащийся в арте­риальной крови, и отдают в кровь СО2. Наконец, было установлено, что ткани и органы и вне организма способны некоторое время погло­щать кислород и выделять СО2. Таким образом возникло представле­ние о тканевом дыхании, являющемся непременным усло­вием существования всякой живой клетки.

Химические реакции горения органических веществ (например, сахара) и окисления их в организме оказались одинаковыми.

Однако окисление органических веществ, происходящее в органи­зме, отличается от процесса горения по своему химизму тем, что осу­ществляется при сравнительно низкой температуре тела в присутствии воды, которая вне организма препятствует горению.

Окислительные процессы происходят во всякой живой клетке, обеспечивая ее энергией, необходимой для поддержания жизни. Чем интенсивнее жизнедеятельность организма, тем интенсивнее проте­кают процессы окисления. Об этом можно судить как на основании изучения газообмена целостного организма, так и по величине тка­невого дыхания. Всякое усиление функциональной деятельности — пищеварения, дыхания, сердечной деятельности, работы мышц и т.д. — сопровождается увеличением потребления кислорода и выде­ления СО2. Например, при интенсивной мышечной деятельности потребление кислорода и выделение СО2 может возрастать по сравне­нию с состоянием покоя почти в 10 раз. У детей в связи с большой по­требностью в энергии, необходимой для обеспечения роста и разви­тия организма, окислительные процессы протекают более интенсивно, чем у взрослых. Так, трехлетний ребенок потребляет на 1 кг веса тела вдвое больше кислорода, чем взрослый человек. При старении организма в связи с уменьшением функциональной активности ин­тенсивность окислительных процессов понижается; при расчете на 1 кг веса тела 70-летний человек потребляет кислорода на 40% мень­ше, чем человек, находящийся в расцвете сил.

Основы современной теории биологического окисления были по­ложены акад. В. И. Палладиным в начале прошлого столетия. Им было доказано, что окисление различных веществ, происходящее в орга­низме, заключается не в соединении их с кислородом, а в отнятии во­дорода. Кислород же является лишь акцептором последнего. Примером может служить окисление спиртов в альдегиды, когда степень окисленности углеродного атома повышается не вследствие присоедине­ния кислорода, а вследствие отнятия водорода, переносимого на ки­слород.

Из приведенных примеров следует, что вдыхаемый организмом кислород используется в окислительных процессах как акцептор во­дорода и входит в состав образующейся воды. Углекислота же обра­зуется за счет тех атомов кислорода, которые входили в состав окисля­емого органического соединения. Однако даже в наиболее богатых кислородом органических веществах — углеводах — кислорода со­держится меньше, чем в образующихся конечных продуктах окисле­ния, половина кислородных атомов должна бы­ла бы вновь присоединиться к углеродным атомам.

Однако это присоединение происходит не в виде кислорода как такового, а в виде воды. Примером может служить окисление масля­ной кислоты до двух частиц уксусной.

Этот пример показывает, что кислородные атомы, присоединившиеся ко второму углеродному атому масляной кислоты и приведшие к образованию карбоксильной группы, участвовали в реакции не в виде кислорода как такового, а в составе воды. Следовательно, био­логическое окисление представляет собой отнятие водорода (дегидрогенирование), нередко сочетаемое с присоединением воды.

Из всего сказанного следует еще один важный вывод: при наличии какого-либо акцептора водорода окисление органического вещества может происходить и без участия кислорода. Например, вне организма при проведении опытов с тканевыми экстрактами, ферментативное окисление молочной кислоты в пировиноградную может происходить в отсутствии кислорода, при наличии краски метиленовой сини, спо­собной акцептировать (присоединять) водород и переходить в бес­цветное соединение, так называемую лейко-форму.

Итак, окислительные процессы могут происходить как с участи­ем кислорода (аэробно), так и без его участия (анаэроб­но). Существует немало организмов (многие бактерии, паразити­ческие черви и др.), которые черпают энергию только из процессов анаэробного окисления и гибнут в присутствии кислорода. Есть орга­низмы, которые могут в равной мере использовать оба типа окисли­тельных процессов, например, дрожжи. В отсутствии кислорода они берут энергию из анаэробного окисления углеводов (брожения), за­канчивающегося образованием этилового спирта, а в условиях хо­рошего снабжения кислородом в процессе аэробного дыхания обра­зуют СО2 и Н2О.

У большинства животных и человека процессы аэробного окисле­ния являются преобладающими. Поэтому при отсутствии кислорода человек жить не может. Однако многие окислительные реакции в организме человека могут протекать анаэробно, например, анаэроб­ное окисление углеводов в мышцах, резко усиливающееся при интен­сивной мышечной деятельности. Именно благодаря этому человек некоторое время может выполнять мышечную работу при недоста­точном снабжении организма кислородом.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.