|
Исследования дегидрогеназ позволили развить очень важную концепцию, которая была сформулирована еще в 1912 г. В. Палладиным и Г. Виландом независимо друг от друга: при процессах биологического окисления осуществляется механизм активирования водорода в дополнение к механизму активирования кислорода; существуют специальные ферменты-активаторы водорода—дегидрогеназы. После открытия коферментов и стало очевидным, что механизм активирования водорода широко распространен, а дегидрогеназы являются одной из основных групп ферментов, участвующих в природных процессах биологического окисления.
Уточнения механизмов промежуточных процессов окисления, успехи в изучении ферментов промежуточного обмена веществ позволили приступить к созданию схемы аэробного дыхания. В течение долгого времени представляли, что брожение и дыхание являются совершенно независимыми процессами. Однако Э. Пфлюгер уже во второй половине XIX в. высказал предположение об их тесной взаимосвязи. Окончательно единство процессов брожения и дыхания было установлено советским биохимиком и физиологом С. П. Костычевым. Эта взаимосвязь была представлена следующей схемой:
При разработке схемы аэробного процесса дыхания выяснилось, что начальные его фазы должны быть сопряжены с конечными фазами анаэробного распада углеводов.
Первые шаги к расшифровке цепи аэробного дыхания были сделаны после работ С. П. Костычева в 30-х годах А. Сцент-Дьердьи. Исследуя измельченные ткани сердечной мышцы голубя, отличавшейся особенно высокой скоростью окислительных процессов, он обнаружил интересное явление. Интенсивность поглощения кислорода измельченными мышцами (гомо-генатами), падавшая со временем, могла быть восстановлена лимонная кислота цисаконитовая кислота а-изолимонная кислотам щавелевоянтарная кислота зг а-кетоглутаровая кислота.
Но пока еще был неясен принцип использования энергии организмом на отдельных этапах окисления (вернее, дегидрирования) промежуточных продуктов. Впервые эту проблему попытались решить супруги Кори, которые изучали процессы распада и синтеза гликогена в мышцах. Им удалось не только расчленить процесс превращения гликогена в глюкозу на отдельные этапы, но и воспроизвести синтез гликогена из глюкозы. Глюкоза была последовательно превращена с помощью соответствующих ферментов в глюкозо-6-фосфат, глюкозо-1-фосфат и гликоген. Самым ценным в этих исследованиях было выяснение роли АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) как донора фосфатных групп, а также, открытие процесса восстановления АТФ из АДФ (аденозиндифосфата) на последней ступени.
После работ К. Кори и Г. Кори стал ясен принцип образования фосфорных эфиров в качестве промежуточных продуктов распада углеводов, и в 1937 г. Г. Кребс предложил схему довольно сложного цикла превращений органических кислот, объясняющую все основные детали их постепенного солями некоторых органических кислот, например: янтарной, фумаровой, яблочной, щавелево-уксусной. Однако очень близкая по строению малоновая кислота, наоборот, подавляла процесс. Почти одновременно с этими исследованиями в середине 30-х годов Т. Тунберг показал, что мышцы содержат особые ферменты — дегидрогеназы янтарной, фумаровой и яблочной кислот.
В дальнейшем Г. Кребс обнаружил, что эффект Сцент-Дьердьи может быть получен также при добавлении к гомо-генатам солей а-кетоглутаро-вой и пировиноградной кислот, а также глутаминовой и аспарагиновой. Эти открытия с. п. костычев. позволили сделать вывод, что
перечисленные кислоты в определенной последовательности превращаются одна в другую при разложении наиболее сложной из них, т. е. процесс сопровождается постепенным окислением органического вещества, окисления и образования АТФ на узловых этапах этого процесса.
|