Биогенные элементы. Разделы физической химии. Гончаров В.И - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СтГМУ | Ставрополь

Составители: 

Рубрика: 

17
Fe
2+
, который, предоставляя шесть свободных атомных орбиталей, образует
шесть связей по донорно-акцепторному механизму. Из них четырьмя связями
ион железа связан с атомами азота порфиринового лиганда, образуя гем, пятая
связь занята лигандом глобином (белок), а шестая – молекулой воды – лигандом,
который связан с комплексообразователем:
N
N
N
N
HOOC
COOH
N
N
N
N
N
N
HOOC
COOH
N
N
N
N
N
N
HOOC
COOH
Fe
2+
глобин
+ O
2
Fe
2+
глобин
Fe
2+
O
2
Н
2
О
Гем
Миоглобин
Оксигемоглобин
(Комплексообразователь Fe
2+
и 4-х дентатный лиганд порфирин)
Миоглобин связывает часть кислорода, поступающего в ткани, путем за-
мещения молекулы воды во внутренней сфере на молекулу кислорода, обра-
зуя оксигемоглобин, который достаточно прочно удерживает кислород. Это
позволяет тканям запасать кислород для его использования в случаях кисло-
родной недостаточности. Необходимо обратить внимание на то, что кислород
не окисляет комплексообразователь Fe
2+
в геме миоглобина.
Гемоглобин содержится в эритроцитах крови. Его молекула состоит из
четырех гемов, аналогичных по строению гему миоглобина, которые объе-
динены четырьмя глобиновыми цепями.
В молекуле гемоглобина (HHb) различают четыре фрагмента
 каждый из которых способен к замещению лиганда молеку-
лы воды на молекулу О
2
. Находясь в легких, гемоглобин присоединяет в ре-
зультате лигандообменной реакции вместо молекул воды молекулы кисло-
рода, образуя оксигемоглобин (HHbO
2
), в котором катион железа сохраняет
свой заряд +2:
HHb(Fe
2+
) + O
2
HHbO
2
(Fe
2+
)
в легких
в тканя х
В тканях идет обратный процесс с отщеплением кислорода и образова-
нием HHb.
Таким образом, связывание гемоглобином кислорода является реакцией
комплексообразования, при которой нет окислительно-восстановительных
превращений.
Оксигемоглобин выполняет функцию транспорта кислорода у высших
животных. Благодаря оксигемоглобину литр крови переносит 250 мл кисло-
рода в капилляры различных органов. Здесь оксигемоглобин отдает кисло-
род,
который диффундирует через плазму и стенки капилляров в ткани.
18
Часть поступившего кислорода соединяется с миоглобином для поддержа-
ния необходимого парциального давления кислорода в тканях.
Основная часть кислорода вступает в процессы метаболизма, превраща-
ясь в конце концов в оксид углерода (IV) и воду, которые с помощью веноз-
ной крови выводятся из организма.
При вдыхании воздуха, содержащего оксид углерода (II) (“угарный газ”),
последний взаимодействует
с гемоглобином и оксигемоглобином с образова-
нием более устойчивого комплекса карбоксигемоглобина HHbCO:
а) HHb + CO
HHbCO;
б) HHbO
2
+ CO HHbCO + O
2
.
Эти равновесия смещены в сторону образования карбоксигемоглобина,
устойчивость которого в 210 раз больше, чем оксигемоглобина, что приво-
дит к накоплению карбоксигемоглобина в крови. В результате кислородная
емкость крови уменьшается пропорционально количеству поступившего в
организм СО. Серьезной причиной отравления оксидом углерода (II) явля-
ется курение.
Под действием окислителей: нитритов, нитратов, NO
2
, H
2
O
2
, O
3
– гемо-
глобин в результате окисления Fe
2+
в Fe
3+
и отрыва катионов от воды-
лиганда превращается в метгемоглобин (метHHb).
метгемоглобин
HHb(Fe
2+
)
метHHb(Fe
3+
) + Н
+
+ е
-
окислитель
восстановитель
Метгемоглобин не способен переносить кислород, поэтому появление
его в крови уменьшает кислородную емкость крови. Для его превращения в
гемоглобин необходимо воздействие восстановителей.
Таким образом, химия гемоглобина включает все три типа свойств: ком-
плексообразующие, кислотно-основные и окислительно-восстановительные.
Существуют железосодержащие белки, которые не содержат порфирина. В
них атомы железа связаны
обычно с атомами серы полипептидной цепи.
Гемэритрин был обнаружен в эритроцитах некоторых червей. Он нака-
пливает кислород. Гемэритрин имеет молекулярную массу около 107 000 и
состоит из восьми одинаковых полипептидных цепей, каждая из которых
содержит два атома железа.
Трансферрины – класс железосвязывающих молекул, в который входят
лактоферрин (из молока), кональбумин или овотрансферрин (из
яичного бел-

Страницы