Белки, комплексы с металлами лиганду

В настоящей книге в основном рассматривается взаимодействие ионов металлов с простыми лигандами. Однако все большее значение придается исследованию взаимодействия ионов металлов с полимерными лигандами, синтетическими и натуральными, например белками. В общем случае можно говорить о двух механизмах взаимодействия противоионов с полимерными ионами [17, 18] а) физическое взаимодействие, которое имеет в основном электростатическую природу и соответствует образованию ионных пар в мономерных системах б) химическое взаимодействие, которое включает образование ковалентных связей, подобно образованию комплексов металл — лиганд в моноядерных системах. Неизбежно существование области перекрывания физического и химического типов взаимодействия, так называемой серой области. Она определяется природой как растворителя, так и любого из вводимых в систему ионов, поскольку структура полимера часто зависит не только от растворителя, но и от природы и количества всех ионов, присутствующих в растворе. В свою очередь конформационные изменения влияют на энергию и физического, и химического взаимодействия. [c.114]

Эти особенности выражают напряжения, которым подвергается ион металла в результате многоточечного взаимодействия с аминокислотными остатками, определяемого конформационной структурой белка. Необычное расположение лигандов задает направленную геометрию комплекса. Напряжение создается совместно и металлом и лигандами. Взаимодействие металл — лиганд в металлоферментах сходно с взаимодействием активных групп Гис, Сер, Тир, — ЗН ряда ферментов с протонами, являющимися простейшими катионами. [c.416]

Подробное исследование геометрии координации и соответствующей электронной структуры ионов металлов в белках с необходимостью требует рассмотрения аналогичных свойств простых координационных соединений ионов металлов. Хотя и не все комплексы металлов с аминокислотами и пептидами будут нам встречаться в дальнейшем изложении, между этими металлокомплексами существуют определенные геометрические соотношения, которые характеризуются замечательным постоянством [77]. Важно установить, выполняются ли эти соотношения, например относительные длины связей металл—лиганд, геометрические структуры комплексов металлов с имидазолом и т. д., в более сложных биологических системах. Значительные отклонения от постоянных геометрических соотношений будут свидетельствовать об искажении структуры и электронных свойств координационного центра в белке по сравнению с соответствующими комплексами с аминокислотами. [c.27]

ДЛИН связей металл — лиганд, наблюдаемых в модельных координационных комплексах. Как будет показано ниже (разд. 2.1.3, /), стереохимия высокоспинового комплекса Ре(П) в белках хорошо согласуется с ожидаемой [115, 116], несмотря на допущения, принятые при стереохимическом рассмотрении. [c.44]

Как же связаны изменения конформации комплекса металла с лигандами, сопровождающие установление некоторых равновесий, с конформационными переходами белка Расширяя этот вопрос, нужно выяснить, каким образом белок связывает воедино равновесие, устанавливающееся при координации кислорода с одним из атомов железа, со вторым равновесием, на другом центре белка Наиболее характерный пример такого связывания воедино двух равновесий — гомотропное или гем-гемовое взаимодействие в гемоглобинах млекопитающих, которое приводит к 5-образной кривой [c.174]

Карбоксипептидаза А катализирует гидролиз некоторых концевых пептидных связей в пептидах и белках и содержит один атом цинка в молекуле. Путем замены цинка на Мп + в фермент можно ввести парамагнитный зонд, при этом активность хотя и снижается, но не утрачивается полностью. Изменения эффекта парамагнитного усиления релаксации протонов воды показали, что связывание таких ингибиторов, как бромацетат, приводит к вытеснению молекулы воды из координационной сферы иона Мп +, соединенного с ферментом, что указывает на непосредственную связь между ингибитором и ионом Мп + [14]. Последующее изучение спектров ЯМР ингибиторов подтвердило гипотезу о прямом связывании с Мп + [15]. Однако для большинства ингибиторов не удалось определить расстояния из-за того, что т , с [уравнение (23.5)]. Несмотря на это, можно определить верхнюю границу возможных расстояний, полагая ЕсЛи и величины одного порядка, то можно, по крайней мере в принципе, измерить т , независимым путем,что позволяет затем рассчитать Условие 2т > 1,2га при исследованиях ферментов выполняется очень часто, так как (т. е. время жизни комплекса металл -фермент — лиганд) часто имеет порядок 10 с, что совпадаете типичными значениями для Т 2т- [c.389]

Комплексы сложных лигандов, имеющих ЛГ-донорные группы, очень многочисленны. Среди них следует выделить металло-протеины, включая металлоферменты, в которых катион металла и лиганды белковой природы связаны в очень прочное целое. Существуют, кроме того, белки и ферменты, активируемые ме- [c.396]

В других работах делается попытка моделирования комплекса белок-металл. Поскольку в обычных моделях поляризуемость не включается в выражении для силового поля, метод МД не позволяет правильно учесть взаимодействие металлов и их лигандов в металл-содержащих белках. Получающиеся таким путем результаты дают нестабильный белковый комплекс, что не соответствует действительности. Модификация параметров взаимодействия металл - лиганд с учетом характера молекулярных орбиталей позволила получить и описать поведение стабильного комплекса Са-фосфолипаза на временах не меньше 100 пс. [c.310]

Ко второй группе относятся органические вещества и комплексные соединения некоторых переходных металлов, например, пиридин, белки, алкалоиды, комплексы никеля и кобальта с М-, 0-, Р-, 8-содержащими лигандами. Механизм каталитического выделения водорода для органических соединений хорошо описывается схемой, предложенной Майрановским [c.449]

С какими лигандами преимущественно связываются ионы в клетках Ионы щелочных металлов (Ма+ и К ) присутствуют в основном в свободном виде, однако часть из них связана со специфическими участками в белках. Аналогично a + и Mg + существуют как в свободном виде, так и в виде комплексов с присутствующими в клетках многочисленными фосфатными и карбоксилатными ионами. Что же касается ионов более тяжелых металлов (таких, как цинк, медь, железо и другие переходные металлы), то они лучше всего связываются с атомами азота и серы, часто в таких специфических молекулах, как, например, порфирины. [c.268]

Многие ферменты содержат прочно связанные ионы металлов (обычно переходных). Еще большее число ферментов активируется определенными металлами. Все содержащиеся в белках функциональные группы являются потенциальными лигандами, поэтому возможно образование широкого спектра комплексов, в которых металл связан с кислородом, азотом или серой, выступающими в качестве доноров [37]. [c.474]

Оба этих механизма, вероятно, существенны для ферментативных реакций, когда стабильность комплексов в них может контролироваться трехмерной структурой белка (в известной степени справедливо противоположное утверждение, поскольку сведение лигандов из различных участков цепи в координационную сферу иона металла может играть структурирующую роль). [c.476]

Наконец, ионы металлов играют очень важную роль агентов транспорта электронов [37], в особенности в одноэлектронных переносах, где обычно используются окислительно-восстановительные системы типа Fe (И) Fe (П1) и Си (I) 5 Си (И). Окислительно-восстановительный потенциал является чувствительной функцией связывания лигандов. Во многих случаях (гемоглобин, цитохромы, хлорофилл, витамин В,2) металл комплексуется не только с белком, но и с макроциклическими тетрадентатными лигандами (например, порфирин в геме), которые оставляют свободным только одно координационное место с весьма специфическими и тщательно контролируемыми свойствами [42]. [c.476]

Изменение шага спирали ДНК вызывают также ионы металлов и некоторые белки, в том числе гистоны [144]. Изменение шага спирали ДНК в комплексах с АК и актиномицином, однако, значительно больше, что не вызывает удивления, так как для упаковки массивного органического катиона необходимы дополнительные геометрические условия. Приводим формулы некоторых лигандов [c.529]

Другие типы моноядерного комплексообразования в водных растворах включают связывание ионов металла белками или синтетическими полиэлектролитами. Эти системы удобно рассматривать, предположив, что ионы металла выступают в качестве лигандов по отношению к центральному полимеру [33, 67]. Комплексы могут также образовываться между двумя органическими ионами, например ионами анилиния и пикриновой кислоты [58], или между двумя белками. В окислительновосстановительном равновесии электрон можно рассматривать как лиганд, а состояние наивысшей степени окисления — как центральную группу [11, 45]. Смешанные моноядерные комплексы, которые содержат более одного типа лигандов, обсуждаются в гл. 18. [c.17]

Кроме того, при подобном рассмотрении не выдвигается требования неизменности геометрии координации и координационных чисел при замещении иона металла. Действительно, поскольку координирующие лиганды белка обычно одни и те же, следовательно, вклады поляризуемости лигандов в определение координационного числа одинаковы, при замещении иона металла геометрия координации не обязательно сохраняется. Поскольку стереохимические свойства при взаимодействии металл — имидазол сильно варьируют (табл. 4), малые вращательные смещения боковых цепей гистидина могут оказаться достаточными для реализации геометрии комплекса, характерной для катиона-заместителя, несмотря на изменение координационного числа. Дополнительные места в координационной сфере могут быть заняты либо соседними аминокислотными цепями, либо молекулами растворителя. К сожалению, подробных данных о структуре металл-лигандных координационных центров металлоферментов и металлопротеинов с замещенными катионами недостаточно, поэтому оценить стереохимические эффекты при замещении иона металла нелегко. Однако сравнение данных табл. 4 позволяет оценить некоторые относительные изменения структуры, ожидаемые при замене металла. [c.31]

Следовые компоненты могут быть чисто органическими (ПАУ, ХОС, ПХБ, ПХДД) или неорганическими (радионуклиды, тяжелые металлы), либо иметь смешанный состав (металлоорганическис соеданения, комплексы металлов с органическими лигандами, белками, ДНК и др) Заметим, что последние играют важнейшую роль в биологии, но для их определения на уровне следовых количеств обычно применяют специфические биохимические методы. [c.153]

КИСЛОТ, обычно участвующих в координации ионов металлов в белках. Длины связей приведены в табл. 4 и в основном заимствованы из обширного обзора Фримана [77], Это сравнение служит иллюстрацией изменений длин связей металл —лиганд в зависимости от ионного радиуса металла и изменений геометрии взаимодействия ионов металлов с имидазольным кольцом. Дополнительные сведения приведены для сравнения, чтобы охарактеризовать другие малые различия в геометрии, которые обнаруживаются в комплексах металлов с аминокислотами. Координационные соединения аминокислот с катионами Мп(П) [77а] или лантани-дов(1П) почти неизвестны. [c.28]

Структурные правила, основанные на стереохимии модельных металлопорфиринов и особенно железопорфириновых комплексов, представленных в табл. 6, оказались очень полезными при определении геометрии железопорфиринов, соответствующей спиновым состояниям гемопротеиновых комплексов. Однако данные по стереохимии и геометрии этих комплексов не могут быть прямо применены для рассмотрения конфигурации гема в белках без некоторого видоизменения. В частности, как указывалось ранее Хордом и сотр. [120], модельные низкоспиновые ферри-комплексы — пентакоор-динационные, тогда как высокоспиновые ферри-комплексы гемопротеинов содержат шесть лигандов. В связи с этим могут несколько измениться длины связей металл — лиганд и смещения металла из плоскости порфиринового кольца (разд. 2.1.3). Кроме того, расстояние С1...К, равное 201 пм, в высокоспиновом пентакоор-динационном комплексе, возможно, определено не точно. В действительности величина С1... М, вероятно, завышена. Следует подчеркнуть, что величины длин связей в табл. 6 определяют лишь общие принципы структуры, согласно которым происходит изменение стереохимии железопорфирина при изменении спинового состояния в гемопротеинах. Тем не менее, как будет указано в разд. 2.1.3, правила Хорда [115—117] и длины связей в табл. 6 дают возможность точно предсказывать стереохимию центральной железопорфириновой группы гемопротеина для каждого из обычных состояний окисления гемового железа в гемоглобине. [c.44]

Корреляция относительного ряда пептидазной активности со структурой комплекса и электронной конфигурацией иона металла позволяет дать разумное описание электронных перестроек молекулы субстрата, которое совпадает с механизмом ферментативного действия, сформулированным на основе рентгеноструктурного анализа. Этот механизм не дает объяснения, почему в нативном белке находится ион 2п(П), а не более активный Со(И), и не дает исчерпывающего ответа на вопрос о природе каталитического действия карбоксипептидазы. Вероятно, однако, что механизм, постулированный Липскомбом и сотрудниками, правильно отражает природу центров связывания субстрата, включающих ион металла. Корреляция относительного ряда пептидазной активности с рядом прочности связи металл—лиганд [(3.7) и (3.8) ] может, следовательно, указывать на важную роль электронной структуры и геометрии координации катиона металла в протеолитическом действии металлокарбоксипептидаз. [c.97]

Роль переходных металлов в жизнедеятельности организмов в основном опеределяется их каталитическими свойствами. Многие ферменты представляют собой белок как таковой (т. е. являются полипептидами), тогда как другие состоят из белка (называемого в этом случае апоферментом ) и одной или более малых молекул или ионов (кофактор, кофермент или простетическая группа), которые вместе образуют весь фермент или холофермент. Кофермент может представлять собой органическую молекулу, например флавин, пиридоксаль, пнридиннуклеотид и др., соединенную с белком ковалентной связью, водородными связями или за счет вандерваальсовых взаимодействий. Кофактор может быть простым ионом металла, например ионом меди, или комплексом металла с одним или несколькими лигандами, например железопорфирины, кобальт-корриноиды. Если с ионом металла координируется один или несколько анионов аминокислот, то лигандом может служить сам белок, хотя это лиганд необычного типа. Очевидно, такие металлоферменты можно рассматривать как особую группу ферментов или как особую группу комплексов металлов и сопоставлять каталитическую активность ферментов, содержащих и не содержащих металл, или каталитическую активность комплексов переходного металла с белком и без белка. В рамках этого обзора мы не будем рассматривать металлоферменты, в которых ион металла выступает главным образом как льюисовая кислота (как в некоторых гидролитических ферментах [59]). Предметом обзора являются такие металлопротеины, которые сами претерпевают определенные (например, окислительно-восстановительные) превращения в ходе каталитического процесса и в которых в качестве лигандов принимают участие некоторые специфические компоненты, например молекулярный кислород, которые характерны для комплексов переходных металлов. [c.133]

Белок может изменять окислительно-восстановительный потенциал, например, пары Ре /Fe в железопорфиринах. Как и в пункте 2, значение Е° зависит от природы лигандов, напряжения, возникающего в двух комплексах металлов, и комплементарных изменений конфигурации полипептида. Рентгеноструктурный анализ ферро- и феррицитохромов с показал, что окислительно-восстановительная реакция сопровождается существенным изменением конформации белка [214]. Величина Е° может изменяться более чем на 0,4 В даже без замены аксиального лиганда так, при pH 7 потенциал гемоглобина равен приблизительно +0,2 В, а потенциал [c.239]

Были сделаны попытки определить места присоединения ионов металлов к большим белкам путем сравнения констант устойчивости комплексов модельных лигандов с теми же ионами металлов. Пожалуй, наиболее характерный пример представляет ме-таллофермент карбоксипептидаза А (КПА), который в естественном состоянии содержит ион Zn + и около 300 аминокислотных остатков. Определены константы устойчивости комплексов Zn + и некоторых других ионов металлов с апоКПА (фермент, с которого удален ион металла) и сравнены с соответствующими константами устойчивости комплексов модельных лигандов. На основании константы устойчивости, а также спектральных и других [c.125]

После этих первых открытий взаимодействие металлов с аминокислотами и пептидами стало привлекать внимание как явление, связанное с координацией, как модель реакций металлов с белками и как модель биологических систем, в которых свойства белка модифицированы присоединенными к нему атомами металлов. Первый обзор литературы по этому вопросу был сделан Гурдом и Уилкоксом в 1956 г. [3], а исчерпывающее описание основных химических свойств вплоть до 1957 г. дано Гринштейном и Виницем [4]. Интересные примеры комплексов металлов с аминокислотами и пептидами как лигандами встречаются повсеместно в книгах Мартелла и Калвина [5] и Накамото и МакКарти Спектроскопия и структура хелатных соединений металлов [6]. В последующих обзорах особое внимание уделено таким вопросам, как стереоселективность и реакционная способность [7], спектроскопическое поведение меди в комплексах с пептидами и белками [8], анализ кристаллической структуры [9] и роль модельных соединений для понимания активности ферментов [10]. Исчерпывающий обзор новейшей литературы вплоть до конца 1968 г. дан Гиллардом и Лаури [И] в первой периодической серии специальных сообщений. [c.152]

Часто утверждается, что комплексы такого типа, лак обсуждаемые в этой главе, представляют биологический интерес . Иногда это верно, так как некоторые комплексы встречаются в биологических системах. Однако гораздо чаще фраза биологический интерес выражает надежду, что систематическое изучение многих комплексов поможет понять закономерности, в соответствии с которыми осуществляется взаимодействие между ионами металлов и встречающимися в природе лигандами. Многие встречающиеся в природе лиганды — чрезвычайно сложные молекулы. Исследовать систематичеоки можно только комплексы с относительно простыми лигандами. Комплекс металла с пептидом может иметь некоторые общие свойства с комплексом металла с белком. Когда речь идет только об этих общих свойствах, простой комплекс является модельным соединением для биологического взаимодействия. Но мы должны помнить, что это модель, а не копия [154]. [c.196]

Взаимодействия ионов металлов с белками, естественно, отличаются от взаимодействий ионов металлов с аминокислотами и пептидами, поскольку в белках группы а-ННг и а-СООН длинных полипептидных цепей разделены ковалентными связями ряда расположенных между ними остатков. Эти взаимодействия отличаются также из-за влияния конформационного состояния пептидной цепи, в результате которого потенциальное место присоединения может блокироваться, а удаленная боковая цепь может оказаться в подходящем месте для образования хелатного кольца. Примерами подходящего расположения боковой цепи лиганда, делающего возможным образование прочного хелата со специфическим ионом металла, могут служить металлопротеины и металлоферменты, в которых сильное взаимодействие между металлом и белком играет решающую и специфическую биологическую роль. Металлопротеины и металлоферменты будут рассмотрены в последующих главах. В этой главе в основном будет обсуждено поведение белков in vitro в присутствии ионов металлов, с которыми они ие обязательно реагируют в природе. Биологическая функция двойных и других описанных здесь комплексов металлов с белками не известна, за исключением комплексов ио а меди (И) с альбумином и ионов цинка с инсулином, для которых было постулировано участие в транспорте и хранении соответственно. [c.274]

Многие из общих подходов к исследованию механизма действия ферментов также применимы и к изучению роли ионов металлов в ферментативном катализе. Схемы координации, описывающие взаимодействие фермента, металла и лиганда, могут быть изучены методами, применяемыми при определении стехиометрии и сродства связывания белками небольших молекул. Эти методы включают гель-фильтрацию в присутствии или в отсутствие небольших молекул [49], метод скоростного диализа [50], ультрафильтрацию, метод ультрацентрифугирования по Хейесу — Велику [52], равновесный диализ [53], а также методы для измерения только сродства взаимодействия [54—58]. Выбор схемы координации ионов металлов и лигандов с ферментами с помощью этих методов возможен только при отсутствии влияния других факторов. Например, если образуется комплекс Е — лиганд — М +, фермент должен проявлять значительное сродство к иону металла только в присутствии лиганда. И, наоборот, если образуется комплекс Е — М + — лиганд, то не должно происходить значительного связывания лиганда в отсутствие иона металла. Однако практически ферменты часто проявляют склонность к связыванию обоих компонентов комплекса, невзирая на выбранную схему координации. Следовательно, важны данные, полученные с учетом стехиометрических и кинетических критериев. Такие важные типы комплексов, как Е — лиганд — М + и Е — М + — лиганд, обычно содержат все три компонента в эквимолярных количествах. Более [c.449]

Можно утверждать, что в биосистемах свободных ионов /-металлов практически нет, так как они или гидролизуются, или находятся в составе координационных соединений. Чаще всего /-элементы участвуют в биохимических реакциях в составе комплексов с лигандами — аминокислотами, пептидами, белками, гормонами, нуклеиновыми кислотами и т. д. Наиболее распространенные металлоферменты, такие, как карбоангидраза, ксантинооксидаза, цитохромы и др., представляют собой биокомплексы /-металлов. Простетические группы гемоглобина, трансферрина и других сложных белков также представляют собой хелатные комплексы /-металлов (см. главу 5). [c.191]

В других белках ионы металла образуют комплекс с одной или несколькими группами лиганда, ассоциированного с белком. Иногда лиганд как бы изолирует атом металла. Наиболее изученный пример такого рода — гемсодержащие белки. В таких белках содержится четырехвалентный лиганд — порфириновое кольио. Комплекс порфирина с некоторыми металлами имеет два дополнительных места связывания, выше и ниже плоскости порфиринового кольца. В гемоглобине и миоглобине одно из этих мест занимает гистидин самого белка, тогда как другое остается свободным и может быть занято таким лигандом, как кислород (рис. 2.1,Г). Более сложные структуры содержатся в белках, связанных с ионами разных металлов. [c.62]

Феномен молекулярного импринтинга был впервые обнаружен в 1972 г. Для его реализации в водном растворе получают ма-кромолекулярные комплексы низкомолекулярных лигандов с полимерами, которые далее высушивают и промывают растворителем, избирательно освобождающим комплексы от лиганда, но не растворяющим макромолекулы [163]. Поскольку подвижность макромолекул в твердой фазе ограничена, они сохраняют конформацию, которая была индуцирована в них соответствующим лигандом, даже после его удаления из комплекса. В итоге образуется новый класс искусственных материалов, обладающих свойствами специфических рецепторов, поскольку заключают в себе отпечаток пространственной структуры лиганда-матрицы. Такие материалы обладают высоким сродством и избирательностью по отношению к лигандам, уникальной стабильностью, значительно превышающей таковую природных биоматериалов, и их довольно просто получать в большом количестве. Они активно внедряются в практику для синтеза, разделения, идентификации и связывания матричных лигандов и их производных, а также создания биосенсоров. Лигандами же могут служить микроорганизмы, белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, сахара, алкалоиды, стероидные соединения, токсины, гербициды, ароматические и гетероциклические химические соединения, ионы металлов и вещества в газообразной фазе. [c.374]

Многие металлопротеиды содержат особые металл-связывающие простетические группы, примером которых может служить порфириновая группа в гемоглобине (рис. 10-1). Иногда специфический центр связывания создается кластерами из карбоксильных, имидазольных или других групп. В качестве одного из лигандов в некоторых белках может выступать МН-группа пептидной связи, которая утратила протон. Небольшие пептиды реагируют с ионами Си +, образуя комплексы [30, 31] в некоторых из них ион меди ковалентно связан с азотом амидной группы [уравнение (4-38), стадия б]. [c.268]

Среди ферментов, содержащих ионы переходных металлов, важное место принадлежит нитрогеназе. Ряд видов бактерий (в частности, находящихся в симбиозе с бобовыми растениями) и водорослей обладает способностью восстанавливать азот воздуха до аммиака. В конечном счете именно этим способом в организмы доставляется азот, необходимый как для белков, так и для нуклеиновых кислот. Такая реакция, как N2 + ЗПг-> 2NПз, в газе требует гетерогенного катализатора, давления порядка 250 атм и температуры до 450°С (процесс Габера—Боша). В бактериях эта реакция идет с участием нитрогеназы — комплекса двух белков, один из которых содержит молибден и железо, а другой — только железо. Роль Мо является определяющей. Несмотря на то, что структура нитрогеназы пока еще мало изучена, с помощью качественных методов квантовой химии, основанных на теории поля лигандов, удалось выявить роль молибдена. Активация молекулярного азота N2 происходит, по- видимому, в комплексе Ме — N = N — Ме (Ме — металл). При этом связь NN в N2 из тройной превращается практически в единичную. Рентгеноструктурный анализ показал, что в модельных комплексах N2 с металлами длина связи NN равна 0,137 нм (длина связи N=N 0,110 нм, N=N 0,123 нм, N—N 0,144 нм). [c.218]

Токсическое действие. Р. отличается высокой токсичностью для любых форм жиз-Бш, широким спектром и большим разнообразием клинических проявлений токсического действия в зависимости от свойств веществ, в виде которых металл поступает в организм (пары Р., неорганические и органические соединения), пути поступления и дозы. В основе механизма действия Р. лежит блокада биологически активных групп белковой молекулы (сульфгидрильных, аминных, карбоксильных и др.) и низкомолекулярных соединений с образованием обратимых комплексов с нуклеофильными лигандами. Установлено включение Р.(II) в молекулу транспортной РНК, играющей центральную роль в биосинтезе белков. В начальные сроки воздействия малых концентраций Р. имеет место значительный выброс гормонов надпочечников и активирование их синтеза. Отмечены фазовые изменения в содержании катехоламинов в надпочечниках. Наблюдается возрастание моноаминоксидазной активности митохондриальной фракции печени. Показано стимулирующее действие неорганических соединений Р. на развитие атеросклеротических явлений, но эта связь нерезко выражена. Пары Р. проявляют нейротоксичность, особенно страдают высшие отделы нервной системы. Вначале возбудимость коры больших полушарий повышается, затем возникает инертность корковых процессов. В дальнейшем развивается запредельное торможение. Неорганические соединения Р. обладают нейротоксичностыо. Имеются сведения о гонадотоксическом, змбриотоксиче-ском и тератогенном действии соединениях Р. [c.484]

Иногда к Л. относят также ферменты, действующие аналогично Л., но без участия нуклеозидтрифосфата. Л. играют большую роль в биосинтезе белков, жиров и углеводов. ЛИГАНДООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ, основана на разл. способности разделяемых соед. образовывать комплексы с катионами металлов и фиксиров. группами (в т. ч. ионогенаыми) неподвижной фазы. Такие ко>тлексы наз. сорбционными. В зависимости от того, локализованы комплексообразующие катионы в неподвижной фазе или перемещаются вместе с разделяемыми в-вами в подвижной фазе, различают хроматографию лигандов и Л. х. комплексов. [c.300]

Шульман н сотр. [ИЗ—115] исследовали активный центр карбоксипептидазы А путем измерения релаксации малых молекул, связанных с этим ферментом. Карбоксипептидаза является протео-литическим металлсодержащим ферментом, который катализирует расщепление С-концевой пептидной связи в пептидах и белках. Она имеет молекулярную массу 34600 и содержит 1 атом цинка на молекулу, который обусловливает каталитическую активность, но фермент остается активным при замене 20 + на ионы Мп + или Со2+ [116]. Кристаллическая структура фермента известна [117, 118]. С атомом металла координированы три белковых лиганда, и имеются свободные положения по меньшей мере еще для двух лигандов. Связывание растворителя (НгО) [ИЗ], ингибиторов [114] или фторид-иона [115] на активном центре Мп2+-фермента влияет на релаксацию связанных ядер не только потому, что белок имеет длинное время корреляции, но также вследствие наличия парамагнитного иона металла. Уширение резонансных сигналов растворителя было объяснено тем, что одна молекула воды связывается с ионом Мп2+. Как следует из измерения уширения пиков метильных или метиленовых протонов конкурирующих ингибиторов — индо-лилуксусной, г/7ег-бутилуксусной, бромуксусной и метоюсиуксус-ной кислот — и одновременного определения времен корреляции взаимодействия протонов ингибитора с металлом, релаксация определяется главным образом временем обмена комплекса белок — ингибитор. Используя известные константы Михаэлиса — Ментен и эти данные, можно определить константы скорости всех отдельных стадий реакции фермента с субстратом. [c.393]

Использование в составе препаратов с соединений группы комплексонов — прочно хелатирующих металл агентов, может препятствовать взаимодействию радионуклида с белком в случае, если используемое соединение образует с индием комплекс, сравнимый по прочности с комплексом индия с трансферрином. Тогда поведение такого препарата в организме будет определяться специфическими свойствами хелатирующего лиганда. Так, комплекс индия с диэтилентриаминиентауксусной кислотой (ДТПА) достаточно быстро выводится из организма, что позволяет использовать соответствующий препарат — Индипедин, п для исследования клубочковой фильтрации почек. [c.395]

Очевидно, что для выявления ключевых стадий вероятного механизма каталитического действия фермента существенно количественное описание металл-лигандного центра как до, так и после связывания субстрата. Поэтому необходимо знать стереохимию координационного окружения иона металла и его ориентацию относительно ближайших аминокислотных остатков, вовлекаемых в связывание субстрата. Кроме того, детальное выяснение химической природы реакционной способности иона металла в ферментах тре- бует установления корреляции между молекулярной структурой, . Гч стереохимией, электронной структурой и биологической функцией. Описание принципиального механизма стадий ферментативной реакции на основе сведений о структуре должно соответствовать результатам кинетических исследований, указывающих на срод-ство к субстратам, вероятную природу промежуточных продуктов реакции и лимитирующие стадии. Предлагаемый механизм должен также находиться в согласии со спектроскопическими данными, которые характеризуют электронные и атомные перегруппировки, включающие фермент и молекулы субстрата. Как и в простых координационных комплексах, детальная информация о строении молекулы позволяет определить электронную структуру и характер связывания ионов металлов и лигандов в белках. Кроме того, характер изменении стереохимии металл-лигандных центров в ходе катализа позволяет понять, какие изменения электронной структуры ответственны за каталитическое действие. Исходя из этого, большое значение для понимания регуляции биологической активности и функции белков приобретает взаимосвязь между молекулярной структурой, стереохимией и электронной структурой центров координации металла. Экспериментальные средства, при по-мошл которых это понимание становится возможным, основываются на точном, детальном описании структуры белковой молекулы и [c.17]

Хотя трудно ожидать, чтобы эти результаты были непосредственно применимы ко всем металл-белковым системам, они помогают объяснить структурные особенности, благодаря которым активные центры некоторых ферментов, таких, как карбоксипептидаза и карбоангидраза, могут связывать ионы металлов с весьма различными координационными свойствами. Например, тетраэдрически координированный ион 2п(П) в карбоксипептидазе легко замещается многими ионами переходных металлов [84, 85] (разд. 3.3.2), причем двумя из четырех лигандов являются атомы гистидиновых остатков [29, 67[. Хорошо известны изоструктур ные тетраэдрические комплексы Со(П) и 2п(И), поэтому легко представить себе замещение ионов 2п(П) на Со(И). Однако связывание иона Сс1(П) является довольно неожиданным, учитывая его большой ионный радиус и предпочтительно гексакоординацион-ную структуру комплексов [86], поскольку для сохранения структурной целостности белка необходима строго определенная взаимная ориентация аминокислотных остатков. Из данных табл. 4 следует, что углы между связью металл — азот и плоскостью имидазольного кольца в тетраэдрическом комплексе 2п(П) и октаэдрическом комплексе Сс1(И) различны, хотя кристаллические структуры соответствующих бис-(ь -гистидинато)металло-комплексов сходны. Простой тригонометрический расчет в этом случае показывает, что для обоих комплексов величины смещений [c.30]

Существование этих четырех совершенно различных групп белков дает прекрасный пример того, как природа решает некоторые проблемы координационной химии (в данном случае обратимой координации кислорода) не одним, а несколькими способами. Даже механизм, связывающий константу равновесия со степенью оксигенации всего белка, был создан природой не только для гемоглобина, но и для гемоцианина. Однако полученные недавно функционально активные кобальтсодержащие аналоги гемоглобина и миоглобина показывают, что природа перепробовала не все возможные решения этой проблемы даже в пределах комплексов из тех металлов, аминокислот и других лигандов, которые имеются в ее распоряжении. Кобальтовые аналоги характеризуются меньшим сродством к кислороду, чем нативные белки [207], но pH и дифосфоглицерат влияют на них примерно так же, как и в случае гелюглобинов. Гем-гемовые или гомотропные взаимодействия в кобальтовых аналогах выражены слабее, чем в исходных белках [108]. Кобальтовые аналоги получены путем диссоциации гемоглобина или миоглобина на белок и железопорфирин (разд. 7.4) и последующей рекомбинацией белка с кобальтовым аналогом железопорфирина. [c.145]

Кроме того, вследствие мутаций в каждой из цепей гемоглобина возможна замена по крайней мере одной аминокислоты. В настоящее время известно около 100 таких мутантов [94, 170]. Изменения в составе гемоглобина можно произвести и искусственно (см. работу 18]) различными способами 1) путем образования гибридов с использованием а- и -цепей из гемоглобйнов различных видов 2) в результате протеолитического переваривания С-концевых остатков под действием карбоксипептидазы и 3) химическим модифицированием, например, сульфгидрильных групп цистеиновых остатков. Можно, разумеется, изменять валентность железа, а также природу шестого лиганда в координационной сфере железа, и даже удается получить гемоглобины, в которых состояние железа в каждой из цепей различно, например, путем смешивания растворов N- и 02. Из многих гемоглобйнов и миоглобинов удается удалить без денатурации белка железопорфириновый комплекс, а затем реконструировать полный белок из белка и порфиринового комплекса, взятых из различных источников, или вместо железопорфиринового комплекса взять при этом порфириновый комплекс другого металла (разд. 7.1 и 7.4). Исследование мутантных форм и химически модифицированных гемоглобйнов существенно расширило наши знания о природе реакций гемоглобина, и в последующих разделах мы часто будем использовать результаты, полученные с помощью мутантных и модифицированных белков. [c.148]

При pH, близких к 7, апопротеины связывают железо(П1)пор-фирин только в 3 раза прочнее, чем лиганд, не содержащий металла. Если пренебречь различиями в степени димеризации и тому подобных факторах, то можно сделать вывод, что железо играет сравнительно несущественную роль в связывании комплекса с белком [215]. Апопротеины могут рекомбинировать с комплексами железа самых различных порфиринов с образованием гемоглобйнов и мио- [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология