История развития учения о биологическом окислении
Еще древние философы отмечали взаимосвязь между процессами жизнедеятельности и дыханием. Они также провели параллель между дыханием и горением.
Платон утверждал, что воздух нужен для охлаждения внутреннего жара сгорающего вещества.
Аристотель утверждал, что воздух нужен для поддержания внутреннего горения.
В XVII - XVIII вв широкое признание получила теория горючего начала - флогистона, сформулированная Штаммом. Эта теория объясняла процессы горения выделениями их горящего тела особого невесомого в-ва, и была опровергнута Ломоносовым и Лавуазье, которые открыли закон сохранения энергии.
В XVIII веке с развитием физики газов, с появлением соответствующей аппарутуры стали проводить опыты по сжиганию веществ в замкнутом пространстве. В это время Шталем была сформулирована теория флагистона (горючего начала), согласно которой все вещества, подвергающиеся окислению состоят из оксида и флагистона.
В середине XVIII века было установлено:
1) процесс горения идет в воздушной среде с высокой температурой, дыхание - в среде с пониженной температурой;
2) при дыхании, как и при горении выделяется тепло, но в незначительных количествах;
3) конечные продукты CO2 и H2O.
В 1751 году Ломоносов подробно рассмотрел процессы горения и окисления.
В 1774 году Лавуазье повторил опыты Ломоосова и показал, что процессы горения и дыхания идентичны, т. к. образуются идентичные продукты.
Лавуазье назвал дыхание медленным горением и показал процесс сгорания Гл в организме:
C6H12O6 + 6O2 ------> 6CO2 + 6H2O + Q
В начале XIX века стали известными катализаторы, с помощью которых осуществлялись процессы окисления. Это были металлы, обладающие «внутренней силой».
В середине XIX века немецкий ученый Шейнбайн, открывший озон, предположил, что в организме образуется озон и он используется в реакциях окисления.
После работ Лавуазье в науке господствовало мнение о тождестве горения и медленного окисления питательных вкществ в организме. Вместе с тем было ясно, что БО протекает в необычных условиях:
- при пониженной температуре;
- без пламени;
- и в присутсвии большого количества H2O (75% - 80% ткани).
В XIX веке появилось понятие о ферментах и причину своеобразного течения БО попытались объяснить «активацией» кислорода в клетках организма.
Одна из теорий была выдвинута Бахом, который считал, что «активация» молекулярного кислорода происходит в результате разрыва связи и присоединения к ферментам оксигеназам (А), способным к аутооксидации:
O A + O2 -----> A |
O перекись
O
A | + SH2 -----> S + A + H2O2 O субстарат
3 положения Баха:
1. Наличие высокоактивной оксидазы, но это не было обнаружено.
2.В тканях должна быть высокая концентрация H2O2, но это тоже не было обнаружено.
3. Высокая активность ферментов, разлагающих H2O2; это было обнаружено, существует 2 фермента:
каталаза
2H2O2 ------------> 2H2O + O2
Существует и другой механизм разложения H2O2:
2GSH + H2O2 -----> 2H2O (пероксидаза) или глутатион |
SH2 + H2O2 -----> S + 2H2O ---
Эта теория да и все остальные основывались на неправильном представлении об ОВР. Окислительный процесс рассматривался как процесс взаимодействия любого вещества с кислородом. То есть кислород - это окислитеоь.
К концу XIX века с разхвитием физики ядра и накопления знаний о структуре вещества, было установлено, что не все процессы окисления требуют для своей реализации наличие кислорода.
Кроме этого теория Баха основывалась на том, что в организме имеется большое количество ароматических соединений, на самом же деле их очень мало, в оновном глюкоза.
Согласно современных представлений ОВР - это процесс перемещения электронов и протонов от донора (восстановителя) - это процесс окисления - к акцептору (окислителю) - процесс восстановления.
Количественной мерой ОВР является величина ОВП. В начале точки отсчета стандартного потенциала взят ОВП водорода.
В 1912 году была сформулирована теория Палладина-Виланда, согласно которой в организме есть промежуточные вещества, способные акцептировать электроны и протоны от субстрата с последующей передачей электронов и протонов на кислород, по этой теории весь процесс БО можно разбить на 2 этапа:
1) анаэробный - передача электронов и протонов с субстрата на промежуточное вещество;
2) аэробный - передача электронов и протонов с промежуточного вещества на кислород.
Палладин предпологал, что существует несколько промежуточных переносчиков, позволяющих организму поэтапно освобождать химическую энергию и кислород выступает в качестве конечного акцептора электронов и протонов.
1 анаэробный этап:
SH2 + ----> S +
2 аэробный этап:
½ O2 -----> + H2O
Роль промежуточных переносчиков (хромогенов) выполняют коферменты (НАД; НАДФ; ФАД; ФМН) оксидоредуктаз.
В последствии развития учения о БО, шло по пути развития знаний о хромогенах.
В 1925 году были открыты гистогематины (цитохромы).
В 1932 году академик Энгельгардт показал, что процесс окисления идет с образованием АТФ (окислительное фосфорилирование).
В 1945 году Ленинджер и Кенеди впервые показали, что процесс окисления веществ, цикл Кребса локализованы в митохондриях.
Современные представления о БО базируются на сущности трактовки ОВП, а также БО основано на общих законах термодинамики:
1 закон - закон сохранения энергии: энергия никуда не исчезает, а только переходит из одной формы в другую, т. е. сохраняется.
2 закон - все тела и химические процессы стремятся к минимуму энергии, к состоянию покоя и беспорядка, т. е. к энтропии.
С термодинамической точки зрения - организм человека - антиэнтропийная машина, открытая система, которая обменивается с окружающей средой веществом и энергией. Основа ее жизнедеятельности - обмен веществ (метаболизм).
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1459;