Биогенные элементы. Разделы физической химии. Гончаров В.И - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СтГМУ | Ставрополь

Составители: 

Рубрика: 

19
ка) и сывороточный трансферрин. Это транспортные белки, переносящие же-
лезо из обломков гемоглобина клеток селезенки и печени в костный мозг, где
на специальных его участках вновь синтезируется гемоглобин.
Весь сывороточный трансферрин человека, единовременно связывая
лишь приблизительно 4 мг железа, ежедневно переносит в костный мозг
около 40 мг железа. Больные с генетическими нарушениями синтеза
транс-
феррина страдают одновременно железодефицитной анемией и интоксика-
цией от избытка железа.
Существует большая группа железосодержащих ферментов, которые ката-
лизируют процесс переноса электронов в митохондриях, это так называемые
цитохромы (ЦХ). Всего известно около 50 цитохромов. Наиболее изученным
остается цитохром С. Доказано, что перенос электронов в окислительно-
восстановительной цепи с участием этого
фермента осуществляется за счет из-
менения состояния железа: ЦХ(Fe
3+
) + e
-
ЦХ(Fe
2+
).
Группы ферментов, катализирующих реакции окисления пероксидом
водорода, называют каталазами и пероксидазами. Они также имеют в
своей структуре гем, в центре которого находится железо со степенью окис-
ления +3. Механизм действия каталазы до конца не ясен, но доказано, что
Fe
3+
не восстанавливается. Каталаза ускоряет разложение пероксида водо-
рода, который образуется в реакциях метаболизма:
Н
2
О
2
+ Н
2
О
2
(+фермент каталаза) 2Н
2
О + О
2
В этой реакции одна молекула Н
2
О
2
является окислителем, другая - вос-
становителем. Реакция идет с большой скоростью, одна молекула каталазы
может разложить 44 000 молекул Н
2
О
2
в 1 с.
Фермент пероксидаза ускоряет реакции окисления органических ве-
ществ (RH) пероксидом водорода по схеме:
Н
2
О
2
+ Н
2
О + RH
фермент пероксидаза
2Н
2
О + ROOH
Кобальт в роли микроэлемента выполняет разнообразные функции. В
организме он представлен в виде витамина В
12
(С
63
Н
90
N
14
O
14
PCo).
Существуют ферментативные системы, в составе которых действует не
свободный витамин В
12
, а так называемые В
12
- коферменты (кофакторы).
Кофактор – активная и легко отделяемая часть фермента. Оставшаяся неак-
тивная белковая часть называется апоферментом. В роли кофермента В
12
вы-
полняет две основные функции: а) роль переносчика метильных СН
3
-групп
(реакции метилирования); б) участвует в реакциях переноса ионов водорода
и сам при этом восстанавливается: HR(Со
3+
) R(Со
2+
) +
+ Н
+
, где HR – протонированный субстрат.
Выполняя эти функции, кобальт влияет на углеводный, минеральный, белковый
и жировой обмен, а также принимает участие в процессе кроветворения.
20
Медь является необходимым микроэлементом растительных и животных
организмов. Это связано со следующими ее особенностями. Во-первых, ионы
меди по сравнению с ионами других металлов жизни активнее реагируют и
образуют более устойчивые комплексы с аминокислотами и белками. Во-
вторых, ионы меди служат исключительно эффективными катализаторами,
особенно в сочетании с белками. В-третьих
, медь легко переходит из одного
валентного состояния в другое, что особенно благоприятствует ее метаболи-
ческим функциям. Например, при активации молекулы кислорода в реакциях
окисления органических соединений.
Медьсодержащие ферменты окисления оксигеназы [ОКГ(Сu
+
)] присое-
диняют молекулу кислорода с образованием пероксидной цепочки и окис-
лением меди из Сu
+
в Сu
2+
. Образовавшийся комплекс фермента с молеку-
лой кислорода окисляет биосубстрат:
[ОКГ(Сu
+
)] + О
2
[ОКГ(Сu
2+
)О
2
]
[ОКГ(Сu
2+
)О
2
] + RCH
2
OH RCOOH + [ОКГ(Сu
+
)] + Н
2
О
Важную биологическую функцию выполняет фермент супероксиддисму-
таза [СОД(Сu
2+
)], ускоряя реакцию разложения супероксид-иона О
2
-
, возни-
кающего при свободнорадикальном окислении веществ в клетке. Этот ради-
кал очень активно взаимодействует с разными компонентами клетки, разру-
шая их. Супероксиддисмутаза, взаимодействуя с супероксид-ионом О
2
-
, пре-
вращает его в молекулярный кислород и в пероксид водорода, при этом атом
меди фермента выступает и окислителем, и восстановителем:
[СОД(Сu
2+
)] + О
2
-
[СОД(Сu
+
)] + О
2
[СОД(Сu
+
)] + О
2
-
+ 2Н
+
[СОД(Сu
2+
)] + Н
2
О
2
Важную роль в дыхательной цепи играет фермент цитохромоксидаза
[(Fe
3+
)ЦХО(Cu
+
)], которая кроме меди содержит еще и железо.
Цитохромоксидаза катализирует перенос электронов от окисляемого ве-
щества на молекулярный кислород. В ходе каталитического процесса степе-
ни окисления меди и железа обратимо изменяются, а восстанавливающийся
кислород, присоединяя протоны, превращается в воду:
2[(Fe
3+
)ЦХО(Cu
+
)] + О
2
+ 4Н
+
2[(Fe
3+
)ЦХО(Cu
2+
)] + 2Н
2
О.
Многопрофильную функцию в организме выполняет медьсодержащий бе-
лок плазмы крови – церулоплазмин [ЦП(Сu
2+
)]. В церулоплазмине присутст-
вует 98% меди, имеющейся в плазме крови, и он выполняет не только роль
резервуара для меди, но и транспортную функцию, регулируя баланс меди и
обеспечивая выведение избытка меди из организма. Кроме того, церулоплаз-
мин катализирует окисление Fe
2+
в Fe
3+
, участвуя в кроветворении:
Fе
2+
+ [ЦП(Сu
2+
)] Fе
3+
+ [ЦП(Сu
+
)].
Восстановленная форма церулоплазмина подобно цитохромоксидазе катализи-
рует четырехэлектронное восстановление молекулярного кислорода в воду:

Страницы