Главная » Биология » Биохимические основы дыхания растений

Биохимические основы дыхания растений

В этом сообщении делается попытка привести в единую систему отдельные выводы из экспериментальных работ автора, а также из результатов многочисленных исследований в области дыхания растений, проведенных как в нашей стране, так и за рубежом.

Это будет попытка пробиться через многочисленные факты, часто противоречащие один другому, и представить на суждение и критику читателей некоторые вопросы, интересующие широкий круг биохимиков.

Проблема биологического окисления одна из самых актуальных проблем биохимии.

С точки зрения биохимической дыхание может рассматриваться как происходящий в организме, органе или ткани процесс переноса водорода органического вещества на молекулярный или перекисный кислород и выделения при этом углекислоты из образующихся промежуточных продуктов. Однако не всегда освобождающаяся углекислота выделяется в окружающую среду. Теперь уже не подлежит никакому сомнению, что все живые клетки способны ассимилировать углекислоту. Раньше, как известно, эта особенность приписывалась только зеленым растительным клеткам и некоторым видам бактерий.

Окисление водорода органического вещества и образование в конечном счете воды, при участии молекулярного или перекисного кислорода, представляют собой процесс ступенчатый. Не сразу водород соединяется с кислородом. Он проходит через ряд промежуточных соединений, которые он восстанавливает (гидрирует) и от которых он отнимается другими соединениями, обладающими более высоким электрическим потенциалом. К этим промежуточным соединениям относятся: коэнзим I, или дифосфопиридиннуклеотид (ОРМ), коэнзим II, или трифо сфопиридиннуклеотид (ТРЫ), диафоразы, аскорбиновая кислота, глутатион, цитохромы «А», «В» и «С», полифенолы и некоторые другие соединения, недостаточно еще изученные. Общим свойством всех этих соединений является способность обратимо восстанавливаться и окисляться (гидрироваться и дегидрироваться). Однако эта способность реализуется в живом организме при участии специфических катализаторов (ферментов), которые и носят название промежуточных катализаторов. Так как через обратимое восстановление и окисление одних и тех же сравнительно немногочисленных промежуточных соединений проходят почти все пути биологического окисления или по крайней мере подавляющее их большинство, то этим самым достигается единство окислительно-восстановительного обмена веществ в живом организме — независимо от того, дойдет ли тот или иной процесс окисления до конечного, завершающего этапа окисления, т. е. до соединения водорода с кислородом, или же водород, активированный и отщепленный от одного органического вещества, будет фиксироваться на другом. В первом случае будет иметь место оксидативное. или аэробное, дыхание- Во втором — аноксидативное.

Еще задолго до того, как стали известны отдельные подробности процессов дыхания и брожения, выдающийся физиолог и биохимик П. С. Костычев (1924) отстаивал идею об единстве этих процессов, исходя из принципа единства и взаимосвязи всех процессов, протекающих в живом организме. Как видно будет из дальнейшего изложения, накопившиеся факты полностью подтвердили теорию Костычева. Все больше и больше открывается фактов, иллюстрирующих связь между многочисленными биохимическими превращениями, характеризующими обмен веществ в живом организме.
Окисляются одни вещества и одновременно восстанавливаются другие. Декарбоксилируются одни соединения и в связи с этим карбоксилируются другие. Распад одних веществ сопряжен с образованием других. Различные биохимические процессы связываются между собой промежуточными каталитическими системами. Среди них главная роль принадлежит фосфопиридиннуклеотидам в соединении со специфическими белками, а также аденозинтрифосфату (АТФ), способному переносить на определенные другие соединения молекулу фосфорной кислоты с образованием богатой энергией (макроэргической) связи.

Наибольший энергетический эффект, используемый живым организмом, получается при восстановлении водородом не органического вещества, а молекулярного, или перекисного, кислорода. Но для этого недостаточно активировать водород окисляемого вещества. Требуется, кроме того, активация кислорода. Осуществляется это активирование посредством нескольких ферментов, относящихся к группе оксидаз, а также при участии нескольких пероксидаз. Все эти ферменты, катализирующие последний этап дыхательного процесса, т. е. окисление водорода окисляемого вещества кислородом, носят название «терминальные», или «завершающие», ферменты — в отличие от предшествующих им дегидраз и промежуточных катализаторов (Михлин, 1950).

Похожие статьи

Об авторе admin