Протопорфирин биосинтез

Протопорфирин — органический компонент важного кофактора оксидоредуктаз, гема — необходим животным в значительных количествах, в первую очередь для получения гемоглобина, поэтому у всех животных, включая человека, функционирует система биосинтеза протопорфирина из недефицитных предшественников (см. рис. 111, 9.5). [c.155]

Глицин используется в качестве строительного блока при синтезе пуриновых колец (см. 9.6). Кроме того, он является одним из участников биосинтеза такой чрезвычайно важной структуры, как порфириновая. На рис. 111 приведена схема биосинтеза важнейшего порфирина — протопорфирина IX, непосредственного предшественника гема (1, 1.1) и предшественника хлорофилла (122, 8.7). [c.393]

Рис. 22-12. Биосинтез протопорфирина IX (порфирина, содержащегося в гемоглобине и миоглобине). Атомы углерода и азота, происходящие из глицина, выделены красным. Остальные углеродные атомы происходят из сук-цивильной группы сукцинил-СоА.

Представление о том, что образованию как хлорофиллов, так и гемов предшествует синтез протопорфирина, после чего пути биосинтеза расходятся, в настоящее время стало общепризнанным. Включение в молекулу протопорфирина атома магния приводит через ряд последовательных превращений к синтезу хлорофилла, тогда как включение железа сопровождается образованием гема. Все это еще раз свидетельствует о новом подтверждении функциональной близости М - и Ре-производных порфиринов. Таким образом, вопрос о путях синтеза хлорофилла и гемоглобина в организмах перешел за последние годы из области чисто теоретических построений на твердую почву эксперимента. [c.192]

Данные С-ЯМР-спектров протопорфирина IX были использованы для выяснения тонких механизмов биосинтеза порфиринов [9]. [c.110]

Ключ к пониманию механизма образования уропорфириногена III дает биосинтез протопорфирина IX из порфобилиногена, содержащего С в двух положениях. С-ЯМР-спектры показывают, что в процессе образования макроцикла происходит интрамолекулярная перегруппировка пиррольного ядра, образующего кольцо D [63]. [c.144]

В природе не найдены Ре-комплексы уро- и копропорфирина, поэтому возможно, что железо включается в биосинтез гема на стадии протопорфирина. Подтверждение этому было получено в опытах с микроорганизмами, для которых протопорфирин или гемин служат ростовыми факторами. Оказалось, что железо (Ре2+) координируется с протопорфирином спонтанно. [c.231]

В заключительной стадии протопорфирин IX присоединяет молекулу железа при участии феррохелатазы (гемсинтазы), и образуется гем. Последний используется для биосинтеза всех гемсодержащих хромопротеинов. [c.505]

Удобнее всего рассматривать биосинтез порфиринов по стадиям а) образование б-аминолевулиновой кислоты (АЛК) , б) образование монопиррола, порфобилиногена в) образование уропорфириногена — первого тетрапиррольного макроцикла г) модификация путем введения боковых цепей, приводящая к образованию протопорфириногена д) дегидрирование макроцикла, приводящее к образованию протопорфирина IX е) образование хелатного комплекса с ионом металла, приводящее к гему или предшественнику хлорофилла — магнийсодержащему протопорфирину IX ж) последующие модификации, ведущие к образованию хлорофилла. [c.195]

Прежде чем произойдет образование хелатного комплекса с металлом, порфириногенный макроцикл в результате удаления шести водородных атомов должен быть превращен в сопряженный окрашенный порфирин (рис. 5.22, Л). Последовательность их удаления неизвестна. Продукт этой реакции— протопорфирин IX (5.60) является последним промежуточным продуктом, общим для биосинтеза хлорофилла и гема. [c.201]

Биосинтез хлорофилла. Хотя считают, что введение иона магния при биосинтезе хлорофилла также происходит на стадии протопорфирина IX (рис. 5.22, В), на практике чрезвычайно трудно разделить образование хелатного комплекса с металлом от метилирования пропионатной боковой цепи при С-13. [c.201]

Порфобилиноген был выделен из мочи больных острой порфинурией (И. Валь-денштрем и Б. Вальквист, 1939 г.). При обработке 0,5 н. НС1 порфобилиноген превращается в уропорфирин III. Как S-аминолевулиновая кислота, так и порфобилиноген превращаются при обработке гемолизированной птичьей кровью (содержащей специфический фермент) в присутствии воздуха (окисление) в уро-, конро-и протопорфирин. Следовательно, уропорфирин и копропорфирин являются промежуточными продуктами в биосинтезе протопорфирина. [c.630]

На основании имеющихся данных можно предположить, что по тому же пути идет биосинтез порфиринового кольца цитохромов, пероксидаз, каталазы и хлорофилла. В экстрактах из зеленых листьев обнаружены ферментные системы, катализирующие реакции У, 2 и 5, а превращение уроиорфириногена П1 в протопорфирин катализируется замороженными и затем оттаявшими клетками hlorella. Согласно Гранину [14], ферментные системы, участвующие в биосинтезе хлорофилла (реакции 1—7), локализуются в пластидах. О биосинтезе гема в растениях имеется очень мало данных. Однако у животных ферменты, катализирующие реакции 1, 5 v. 6, по-видимому, содержатся в митохондриях. Подробности сложного ряда реакций, приведенных на фиг. 58, еще не выяснены. Высказывались самые различные соображения по поводу того механизма, посредством которого 4 пиррольных кольца (порфобилиноген) связываются друг с другом так, что боковые цепи оказываются асимметрично расположенными. Однако до сих пор многое остается еще неясным. Предполагаемые этапы биосинтеза хлорофилла из протопорфирина IX будут рассмотрены на стр. 259. [c.216]

Имеются данные, говорящие о том, что окисление иротопорфириногена до протопорфирина происходит ферментативным путем. Основные аргументы в пользу того, что окисление происходит в норме на этом участке рассматриваемого пути биосинтеза, таковы [c.449]

Железопорфириновые простетические группы различных цитохромов отличаются друг от друга по характеру своих боковых цепей. Гемы различных цитохромов могут образоваться, во-первых, путем ферментативного изменения боковых цепей протогема и, во-вторых, в результате включения железа в порфирины, отличные от протопорфирина. Порра и Джоунс предполагают, что если на самом деле суш ествует семейство феррохелатаз, то вполне возможен второй из двух указанных путей образования гемов. Однако участки в последовательности реакций биосинтеза порфиринов, на которых образуются специфические гемы, отличные от протогема, а также механизм метаболического связывания с соот-ветствуюш,им белком в настоящее время неизвестны (фиг. 187). [c.450]

В настоящее время считается общепризнанным, что образованию хлорофиллов, как и гемов, предшествует синтез протопорфирина IX. Включение атома железа в молекулу прото-порфприна приводит к образованию гема, а включение атома магния приводит через ряд последовательных превращений к синтезу хлорофилла. Т. Н. Годнев (1959) считает, что ход биосинтеза хлорофилла может быть представлен следующей схемой [c.303]

Биосинтез порфиринов. Исследования синтеза порфиринов в организме начались в 1946 г., когда было показано, что азот глицина, меченного N, внедряется в гем, и, таким образом, глицин является одним из предшественников гема в организме. Была определена последовательность реакций, в результате которой можно установить, в какое именно положение протопорфирина IX внедряются С- или N-атомы предшественника. Мезопорфирин IX, полученный из гемина, при окислении хромовой кислотой давал 2 моль метилэтилмалеинимида (из колец Л и В) и 2 моль имида гематиновой кислоты (из колец С и Z)) [c.142]

Определяя радиоактивность СОг, выделившегося на различных стадиях деградации, можно судить, в какое положение внедрялся С. Опыты с глицином, меченным С, показали, что углерод метиленовой группы глицина внедряется в положения 4, 9, 14, 16 колец А, В, С м О порфинового ядра и образует, кроме того, все четыре метеновых мостика, но карбоксильная группа глицина не участвует в образовании порфирина. Остальные двадцать шесть углеродных атомов молекулы протопорфирина образуются из метильной и карбоксильной групп уксусной кислоты однако из распределения активности в молекуле протопорфирина видно, что уксусная кислота участвует в биосинтезе порфиринов в виде какой-то четырехуглеродной единицы. Как было показано, такой четырехуглеродной единицей является янтарная кислота, возникающая из ацети кофермента А в цикле трикарбоновых кислот (см. стр. 399). Лимонная и а-кетоглутаровая кислоты, лежащие на пути превращения уксусной кислоты в янтарную в этом цикле, таким образом, также участвуют в биосинтезе порфиринов. [c.143]

На стадии протопорфирина происходит разветвление путей биосинтеза порфиринов в животных и растительных организмах. У растений в порфириновое ядро внедряется магний, и магниевый комплекс через ряд стадий превращается в хлорофилл. У животных образуется железо-протопорфириновый комплекс — гем. Внедрение железа катализируется ферментом феррохелатазой (или гем-синтетазой), связанным с митохондриями. По-видимому, винильные группы не играют существенной роли в образовании комплекса с железом, как это считалось раньше, так как фермент внедряет железо и в другие порфирины (гемато-, мезо-, дейтеро-). Ионы других металлов (Mg, Са, Си, РЬ и др.) ингибируют реакцию. [c.145]

Нарушения биосинтеза, вызванные недостатком некоторых вещ еств. Биосинтез гемоглобина может нарушаться не только в тех случаях, когда имеются какие-то неправильности в структуре генетического материала, но и при недостатке некоторых веществ, необходимых для его синтеза. В случае недостатка железа в пище или при потерях крови, включающих и потерю железа, развивается микроцитарная анемия, характеризующаяся малыми размерами эритроцитов и понижением содержания в них НЬ. Железо необходимо на двух этапах синтеза порфиринов при конденсации глицина и сукцинил-кофермента А с образованием б-аминолевулиновой кислоты и при внедрении железа в протопорфирин IX, поэтому отсутствие его блокирует синтез сразу в двух местах. Этот недостаток легко восполняется принятием внутрь соли двухвалентного железа, обычно в виде карбоната. [c.147]

Согласно современным представлениям, в биосинтезе гемоглобина наблюдаются следующие этапы образование тетрапиррольного кольца протопорфирина, включение в него атома железа и соединение железопорфири-нового комплекса (гема) с глобином (П. А. Верболо-вич, 1961). [c.57]

В результате дальнейших работ (Т. Н. Годнев, К. Шемин и сотр.) был подробно изучен химический путь образования зеленых пигментов (рис. 45). В настоящее время известно, что важным этапом на пути синтеза хлорофилла является образование протопорфирина IX. От протопорфирина IX путь биосинтеза раздваивается, образуя М -ветвь и Ре-ветвь. Первая ветвь приводит к образованию хлорофиллов, тогда как при внедрении в кольцо протопорфирина IX атома Ре возникают темы, являющиеся простетическими группами гемоглобина и ряда окислительных ферментов (каталаза, пероксидаза, цитохромоксидаза, цитохромы). [c.129]

Ключевым порфирином в животных и растительных клетках является протопорфирин IX. От него начинается синтез металло-порфиринов железной ветви , с одной стороны, и магниевой ветви — с другой. Путь биосинтеза протопорфирина IX и хлорофиллов изучался многими исследователями (Годнев, 1963 Шлык, 1965 Grani k, 1955, 1961). [c.228]

Ниже приведена гипотетическая схема контроля синтеза протопорфиринов, основанная на гипотезе о внутримолекулярной компартментации различных энзимов биосинтеза порфиринов внутри и вне митохондрий. [c.228]

Промежуточными продуктами в биосинтезе гема, как показано, являются уропорфириноген П1 и копропорфириноген П1, но не соответствующие порфирины. Показано, что восстановленная форма протопорфирина вероятно и есть протопорфириноген она образуется в процессе энзиматического превращения копропор-фириногена П1 в протопорфирин IX. [c.232]

Все большее применение находят методы получения порфиринов путем направленного микробиологического синтеза с использованием видов и штаммов организмов, секретирующих в культуральную среду различные промежуточные соединения биосинтеза функциональных тетрапирролов (протопорфирина, коррина, билинов и др.). [c.228]

Свободные фотодинамически активные эндогенные порфирины являются предшественниками на путях синтеза функционально активных металлопорфиринов. Так, протопорфирин IX служит непосредственным предшественником при образовании гемов. Скорость синтеза гемов и, соответственно, интермедиатов порфириновой природы, определяется уровнем активности фермента синтазы 5-аминолевули-новой кислоты. Эта стадия, являющаяся узким местом синтеза гема и находящаяся под контролем со стороны конечного продукта, может быть преодолена при введении в организм экзогенной 5-аминолевулиновой кислоты. Это соединение само по себе не обладает фотодинамической активностью, однако в его присутствии происходит избыточный синтез и внутриклеточное накопление (преимущественно в раковых клетках) достаточных для эффективной фотосенсибилизации количеств протопорфирина IX. Индуцированный биосинтез порфиринов и последующие фотодеструктивные реакции делают также возможным использование 5-аминолевулино-вой кислоты в качестве гербицида и инсектицида. [c.456]

Самыми распространенными в природе окрашенными соединениями являются пир рольные пигменты в первую очередь хлорофилл, а также порфирины, связанные с биосинтезом гема и пигменты Ж 1ЧИ. Кроме того, комплекс железа с протопорфирином является простегической группой гемоглобина аналогичные порфирины входят также в состав цитохромов (разд. 6,5) и ферментов каталаза и пероксидаза, [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология