Железо транспорт ионов

Трансферрины (сидерофилины) — группа сложных белков, полученных из разных источников и характеризующихся способностью специфично, прочно и обратимо связывать ионы железа Fe (III) и других переходных металлов. Наиболее подробно из этой группы белков изучен трансферрин сыворотки крови. Функция трансферрина заключается в транспорте ионов железа в ретикулоциты, в которых осуществляется биосинтез гемоглобина. Система трансферрин—ретикулоцит считается весьма перспективной для изучения взаимодействия металла с белком и белковой молекулы с клеткой. [c.85]

Железо функционирует как основной переносчик электронов в биологических реакциях окисления — восстановления [231]. Ионы железа, и Fe +, и Fe +, присутствуют в человеческом организме и, действуя как переносчики электронов, постоянно переходят из одного состояния окисления в другое. Это можно проиллюстрировать на примере цитохромов . Ионы железа также служат для транспорта и хранения молекулярного кислорода — функция, необходимая для жизнедеятельности всех позвоночных животных. В этой системе работает только Ре(П) [Fe(111)-гемоглобин не участвует в переносе кислорода]. Чтобы удовлетворить потребности метаболических процессов в кислороде, большинство животных имеет жидкость, циркулирующую по телу эта жидкость и переносит кислород, поглощая его из внешнего источника, в митохондрии тканей. Здесь он необходим для дыхательной цепи, чтобы обеспечивать окислительное фосфорилирование и производство АТР. Одиако растворимость кислорода в воде слишком низка для поддержания дыхания у живых существ. Поэтому в состав крови обычно входят белки, которые обратимо связывают кислород. Эти белковые молекулы способствуют проникновению кислорода в мышцы (ткани), а также могут служить хранилищем кислорода. [c.359]

Как следует из табл. 8.1, флоэмный сок содержит разнообразные ионы. С помощью радиоактивных изотопов установлено, что из ксилемного сока во флоэмный легко циркулируют калий, натрий, магний, фосфор, азот. Микроэлементы — железо, марганец, цинк, молибден - способны перемещаться по флоэме из зрелых в молодые растущие листья. Циркуляция ионов между ксилемой и флоэмой осуществляется следующим образом. В ситовидную трубку ионы могут попадать как путем транспорта из клеток мезофилла, так и не выходя за пределы листовой жилки, при участии паренхимных клеток, в клеточных стенках которых образуются многочисленные выросты цитоплазмы ( лабиринты ). Клетки с таким строением сгенки, как правило, активно участвуют в транспорте ионов и называются переходными передаточными). Лабиринты в стенках могут быть поляризованы. Например, у переходных клеток ксилемы стебля и листовых черешков выросты цитоплазмы есть лишь в стенке примыкающей к сосуду, что может [c.297]

Биологические функции биометаллов и их координационных соединений с биолигандами, другими словами, роль их в живых организмах давно интенсивно изучаются. И тем не менее на сегодня механизмы биологического действия ионов щелочных и щелочноземельных металлов окончательно не выяснены. Одной из важнейших проблем является распределение Ка+ и К+ между внутриклеточным и внеклеточным пространством. Наблюдается избыток во внеклеточном пространстве, К+ — во внутриклеточном. Эти ионы ответственны за передачу нервных импульсов. Мо2+ изменяет структуру РНК Са + играет особую роль в процессах сокращения и расслабления мышц. Ионы железа, меди н ванадия в биокомплексах присоединяют молекулярный кислород и выполняют, таким образом, функцию накопления, хранения и транспорта молекулярного кислорода, необходимого для реализации многих процессов с выделением энергии, а также для синтеза ряда веществ в организме. [c.568]

Электрохимическая коррозия железа в кислых средах протекает с водородной деполяризацией 41,42]. Пять последовательных стадий электрохимического вьщеления молекулярного водорода включают транспорт ионов из объема к металлу, разряд ионов, рекомбинацию в молекулы, десорбцию и вьщеление газообразного водорода. Вьщеляющийся на катоде водород либо уходит в виде газа в окружающую атмосферу, либо диффундирует в глубь металла. В обычных условиях лишь незначительная часть водорода попадает в металл, однако в условиях трения соотношение количества диффундирующего в металл и улетучивающегося водорода может резко меняться в пользу первого. Лимитирующими стадиями процесса диффузии водорода в металл могут быть разряд ионов гидроксония /Н О/" " + —> рекомбинация атомов водорода на поверхности металла [c.16]

Глобулины, представленные а -фракцией, содержатся в крови в комплексе с билирубином и с липопротеинами высокой плотности. Глобулины, мигрирующие при электрофорезе в виде а,-фракции, содержат глобулин и неизвестный гликопротеин. 3-Глобулины включают ряд важных в функциональном отношении белков, в частности трансферрин — белок, ответственный за транспорт железа. С этой же фракцией связан церулоплазмин — белок, транспортирующий ионы меди. Отсутствие этого белка приводит к развитию гепатоцеребральной дистрофии, при которой наблюдается отравление организма ионами свободной меди. В основе болезни лежит врожденный дефицит синтеза церулоплазмина. Наконец, во фракции 13-глобулинов содержится протромбин, являющийся предшественником тромбина-белка, ответственного за превращение фибриногена крови в фибрин при свертывании крови. [c.74]

Карбоангидраза играет важную роль и в других тканях — в почках, глазах, поджелудочной железе, желудке, где она косвенно участвует в транспорте ионов. Ее роль в этих процессах заключается в том, что она катализирует реакции с освобождением или поглощением ионов Н+ или ОН-. Эти ионы участвуют в различных клеточных транспортных процессах, которые могут заканчиваться секрецией бикарбоната (поджелудочная железа) или кислоты (желудок). Физиологические, фармакологические и химические аспекты карбоангидразы рассмотрены в обстоятельном и элегантном обзоре Марена [109]. Целью же этого раздела является суммирование физико-химических данных, непосредственно относящихся к механизму действия чистых препаратов фермента. [c.613]

Минералокортикоидные гормоны воздействуют на почки, стимулируя активный транспорт Ыа+ в дистальных извитых канальцах и собирательных трубочках, причем конечный результат состоит в задержке На+ в организме. Кроме того, эти гормоны способствуют выделению почками К+, Н+ и НН+4 и влияют на транспорт ионов в других эпителиальных тканях потовых железах, слизистой кишечника и слюнных железах. Активность альдостерона превышает активность 11-дезоксикортикостерона (ДО-К) в 30—50 раз, а активность кортизола и кортикостерона— в 1000 раз. Как самый мощный из природных минералокортикоидов именно альдостерон в основном обеспечивает минералокортикоидные эффекты в организме человека. Однако кортизол, хотя и гораздо менее активный, вырабатывается со значительно большей скоростью и потому вносит существенный вклаД в задержку Ыа+ и экскрецию. Что касается ДОК, то он секретируется в очень малом количестве и имеет намного меньшее значе- [c.216]

Поскольку в данной книге невозможно продемонстрировать применение констант устойчивости комплексов всех катионов металлов, которые важны для жизнедеятельности организма человека, то мы ограничим дальнейшее обсуждение тем, что рассмотрим работу натрий-калиевого ионного насоса и роль комплексов железа в транспорте и депонировании кислорода. [c.279]

Многочисленные белки связывают ионы металлов. Некоторые из них действуют как биологические хранилища металлов, в то время как другие служат для их транспорта. Ферритин запасает железо, главным образом в печени и селезенке, в виде оксигидро-ксифосфата Fe(HI) с приблизительным составом Fe(OOH)s, FeO, РО4Н2. Это соединение образует ядро диаметром 7 нм, окруженное 24 белковыми субъединицами, давая в результате сферическую молекулу общим диаметром около 12 нм. Трансферин, с другой стороны, является белком плазмы, переносящим ионы Fe + и Си +. Имеются данные, что в состав центра связывания металла входят тирозин и гистидин. Так, в спектре поглощения белка и-меется пик при 465 нм, соответствующий переносу заряда между фенолят- и Ре +-ионами. [c.561]

В первой реакции окисление иона двухвалентного железа — это потеря электрона. Во втором примере окисление углеродного субстрата можно в равной мере рассматривать как отрыв от него водорода (дегидрирование) или независимое удаление двух протонов (Н+) и электронов (ё). В биохимических процессах, как правило, перенос водорода осуществляется путем раздельного транспорта протонов и электронов протоны вьщеляются в среду и при необходимости поглощаются из нее, электроны обязательно должны быть переданы на соответствующие молекулы. Поэтому [c.93]

Важным моментом в эволюции порфиринов явилось включение ионов металла в центр порфиринового ядра. Все порфирины, обладающие фоторецепторным действием, являются магниевыми комплексами. Порфирины, участвующие в темновом транспорте электронов (цитохромы), а также ферменты каталаза и перокси-даза содержат в центре порфиринового кольца атом железа. [c.263]

ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, Через плаценту от матери плоду передаются глюкоза, аминокислоты, липиды, неорганические соли и витамины. Глюкоза передается в результате облегченной диффузии с помощью специальных белков-переносчиков, описанных в разд. 5.9.8, а такие ионы, как натрий, калий и кальций — главным образом путем активного транспорта, хотя не исключено, что в случае ионов частично имеет место диффузия. Аминокислоты, железо и витамины проникают через плаценту с помощью активного транспорта. Важность соблюдения диеты во время беременности рассматривается в гл. 8. [c.93]

Глюкагон (гипергликемический фактор) — гормон, вырабатывающийся -клетками островков Лангерганса и обладающий гликогенолитическим и глюконеогенетиче-ским действием, чем и обусловлен его гипергликемический эффект. Глюкагон влияет на транспорт ионов, липолиз и ряд других обменных процессов. Органами-мишенями для этого гормона является печень, жировая ткань, островки Лангерганса поджелудочной железы, миокард. [c.272]

В ходе эволюции переход от анаэробной к аэробной атмосфере потребовал мощных специальных агентов для очень малорастворимого иона Fe(III) [iKso гидроксида железа(III) ПР ь Ю- ]. Вследствие этого большинство аэробных и случайно аэробных микроорганизмов, по-видимому, способны накапливать и транспортировать железо и механизмы этих про цессов примерно эквивалентны тем, которые показаны схематически на рис. 5.1. В этой схеме можно выделить следующие основные черты а) биосинтез специфического лиганда для иона Fe(III) в ходе ферментативных реакций б) регуляция при помощи железа генетического аппарата, производящего описываемые здесь ферменты в) диффузия лиганда к мембране, поверхности клетки ли в среду, связывание иона Ре(П1) и активный транспорт иона металла в виде его комплексов в клетку г) накопление комплекса Fe(III) в клетке, последующее восстановление и доставка атома железа в требуемое место биосинтетическим аппаратом клетки. В условиях низких концентраций железа перепроизводство лиганда может привести к образованию значительного количества не связанных с металлом молекул лиганда, которые должны быть выведены из клетки в среду. [c.205]

Исследуя липиды мембран органов, отличающихся высоким транспортом ионов натрия, Карлсон и сотр. (Karlsson et al., 1972) обнаружили в солевой железе чайки цереброзиды, содержащие не гексозу, а пентозу (ксилозу), С 20 0-сфингозин и среди жирных кислот в основном С 22—С 25-оксикислоты. [c.52]

В настоящее время наблюдается мощный интеллектуальный подъем в неорганической химии, который сильнее всего затронул те ее области, которые лежат на стыке с соседними дисциплинами химию металлоорганических и бионеорганических соединений, химию твердого тела, биогеохимию и др. Возрастает, в частности, уверенность ученых в том, что неорганические элементы играют важную роль в живых системах. Живые существа вовсе не являются чисто органическими. Они весьма чувствительны к ионам металлов почти всей Периодической системы Д.И. Менделеева. Некоторые ионы играют важнейшую роль в таких жизненно важных процессах, как связывание и транспорт кислорода (железо в гемоглобине), поглощение и конверсия солнечной энергии (магний в хлорофилле, марганец в фотосистеме II, железо в ферродоксине, медь во фта-лоцианине), передача электрических импульсов между клетками (кальций, калий в нервных клетках), мышечное сокращение (кальций), ферментативный катализ (кобальт в витамине В12). Это привело к взрыву творческой активности ученых в области неорганической химии биосистем. Мы начинаем изучать строение ближайшего и дальнего окружения атомов металлов в биосистемах и учимся понимать, как это окружение позволяет атому металла с такой высокой чувствительностью реагировать на изменение pH, давление кислорода, присутствие доноров или акцепторов электронов. [c.158]

Биологическая роль. Рибофлавин входит в состав флавиновых коферментов, в частности ФМН и ФАД , являющихся в свою очередь простетическими группами ферментов ряда других сложных белков —флавопротеинов. Некоторые флавопротеины в дополнение к ФМН или ФАД содержат еще прочно связанные неорганические ионы, в частности железо или молибден, наделенные способностью катализировать транспорт электронов. Различают 2 типа химических реакций, катализируемых этими ферментами. К первому относятся реакции, в которых фермент осуществляет прямое окисление с участием кислорода, т.е. дегидрирование (отщепление электронов и протонов) исходного субстрата или промежуточного метаболита. К ферментам этой группы относятся оксидазы Ь- и О-аминокислот, глициноксидаза, альдегидоксидаза, ксантиноксидаза и др. Вторая группа реакций, катализируемых флавопротеинами, характеризуется переносом электронов и протонов не от исходного субстрата, а от восстановленных пиридиновых коферментов. Ферменты этой группы играют главную роль в биологическом окислении. В каталитическом цикле изоаллоксазиновый остаток ФАД или ФМН подвергается обратимому восстановлению с присоединением электронов и атомов водорода к и ФМН и ФАД прочно связываются с белковым компонентом, иногда даже ковалентно, как, например, в молекуле сукцинатдегидрогеназы. [c.224]

В организме человека содержится около 4,5—5,0 г железа. На долю гемоглобина крови из этого количества (если принять за 100% все железо в организме) приходится 60—70%, миоглобина — 3—5%, ферритина—20% (от 17 до 23%), трансферрина—около 0,18%, функционального железа тканей — до 5%. Содержание железа в организме регулируется главным образом интенсивностью всасывания в кишечнике поступающего с Ш1щей железа. Избыток его не всасывается. Потребность в железе резко возрастает при анемиях различного происхождения. Железо всасывается в кишечнике в виде неорганического двухвалентного иона Ре после освобождения его из комплексов с белками. В клетках слизистой оболочки кишечника железо уже в трехвалентной форме Ре соединяется с белком апоферритином с образованием стабильного комплекса ферритина. Дальнейший транспорт железа к местам кроветворения осуществляется в комплексе с 3 -глобу- [c.503]

Основной простетической группой, входящей в состав большинства протеинов и обнаруживающей при этом большое число парамагнитных взаимодействий, является порфирин и его производные. Порфирин образует хелатные комплексы с ионами металлов, такими, как железо, магний, цинк, никель, кобальт, медь и редкоземельные элементы. Важнейшим среди них является комплекс с железом - гем, который участвует не только в связывании с кислородом при образовании гемоглобина, но принимает участие также и в других реакциях, таких, как электронный транспорт цитохрома, в каталитических реакциях превращения Н2О2 или в реакциях оксидирования кислот жирного ряда в процессах, катализируемых присутствием пе-роксидазы. В этих комплексах ион железа в зависимости от стадии окисления или типа лигандов может быть либо диамагнитным, либо парамагнитным. Следовательно, имеются природные диамагнитные и парамагнитные комплексы одной и той же молекулы, при этом параметры ЯМР-спектров этих [c.122]

В кровеносной системе имеются и некоторые другие белки, обеспечивающие транспорт определенных компонентов по организму, например трансферрин, являющийся переносчиком ионов железа, и церулоплазмип — переносчик ионов меди. [c.36]

Транспорт железа. Для транспорта этого макроэлемента микробная клетка обладает специальным механизмом. В анаэробных условиях железо представлено двухвалентным ионом (Ке " ), и его концентрация может достигать 10 М/л, так что она не лимитирует рост микроорганизмов. Однако в аэробных условиях при pH 7,0 железо представлено в виде гидроксидного комплекса Ре , который почти нерастворим концентрация ионов трехвалентного железа составляет всего лишь 10 " М/л. Неудивительно поэтому, что микроорганизмы выделяют вещества, переводящие железо в растворимую форму. Эти вещества-так называемые сидерофоры-связывают ионы Ре в комплекс и в таком виде транспортируют его речь идет в основном о низкомолекулярных водорастворимых веществах (с мол. массой меньше 1500), связывающих железо координационными связями с высокой специфичностью и высоким сродством (константа устойчивости порядка 10 ). По своей химической природе это могут быть феноляты или гидроксаматы. К первым относится энтерохелин он обладает шестью фенольными гидрокси-группами, и его выделяют некоторые энтеробактерии. Выйдя в окружающую среду, он связывает железо, и образовавшийся ферри-энтеро-хелин поглощается клеткой. В клетке железо освобождается в результате ферментативного гидролиза ферри-энтерохелина (рис. 7,21). [c.261]

ИМИ прием лучше всего можно продемонстрировать на примере сигналов при +3,3 м. д. в спектре восстановленного цитохрома и при +23,4 м. д. в спектре окисленного белка. Предполагается, что оба эти сигнала принадлежат метильной группе метионино-вого лиганда. Причины такого отнесения сигнала в восстановленном состоянии уже были рассмотрены, что же касается окисленного белка, то для него при отнесении указанного сигнала руководствовались следующими соображениями. Интенсивность сигнала соответствует трем эквивалентным протонам, а ширина достаточно велика, чтобы быть обусловленной релаксацией за счет близости атома железа. Кроме того, величина сдвига сигнала также соответствует ядрам, находящимся вблизи железа. Редфилд и Гупта взяли смесь восстановленного и окисленного цитохрома (1 1) и подвергли образец воздействию излучения при частоте, соответствующей сигналу +23,4 м. д., при мощности излучения, достаточной для насыщения сигнала в этом положении. Другими словами, они провели эксперимент по методике двойного резонанса таким образом, что сигнал при +23,4 м. д. исчез. Было замечено, что при этом уменьшился и сигнал при +3,3 м. д. Отсюда было сделано заключение, что электронный обмен между двумя формами белка идет быстрее, чем успевают релаксиро-вать метильные протоны метионина к своему равновесному состоянию в магнитном поле. Другими словами, насыщение резонансного сигнала метильных протонов в окисленном белке передается на резонансный сигнал тех же протонов в восстановленном белке. Эти эксперименты подтверждают, что указанные два сигнала действительно принадлежат одной и той же метильной группе. Следует отметить два обстоятельства. Во-первых, если насыщать сигнал, имеющий химический сдвиг 3,3 м. д., то это никак не влияет на сигнал при 23,4 м. д., поскольку последний очень быстро релаксирует. Во-вторых, два отдельных сигнала могут наблюдаться от смеси окисленного и восстановленного белка только в том случае, когда частота обмена между двумя состояниями окисления меньше, чем разность частот между двумя сигналами. Скорость переноса электрона между восстановленным и окисленным цитохромом с была оценена путем измерения степени уменьшения резонансного сигнала при 3,3 м. д. и времени спинрешеточной релаксации Т для этого сигнала с использованием некоторых теоретических построений [28, 29]. Было показано, что в отсутствие малых ионов транспорт электрона происходит быстрее при pH 10, т. е. в изоэлектрической точке цитохрома с, причем добавление солей при этом pH не влияет на скорость переноса электрона, тогда как уже при небольшом отклонении от изоэлектрической точки скорость обмена зависит от ионной силы [30]. [c.398]

Диффузия трехвалентного железа к месту реакции легче всего проходит по пути расположения сульфогрупп, как это свойственно транспортным процессам ионов в сульфополимерах. Одновременно ионы окислителя вступают во взаимодействие с гидрохинонными группами. Образующиеся ионы двухвалентного железа устремляются также к сульфогруппам, часть их сорбируется, а больщая часть выходит в раствор, поскольку в нем находится избыток Н+-И0Н0В. Встречный поток продуктов окисления замедляет транспорт окислителя в глубь зерна редоксита. [c.116]

Неравномерное распределение ионов в живых мембранах вызывает появление электрических потенциалов, которые имеют важное физиологическое значение. Гидростатические давления по обе стороны от мембраны могут быть одинаковыми или различными. Если они одинаковы, то для миграции воды через мембрану препятствий нет. Способность некоторых мембран концентрировать ионы поразительна. Например, в носовых солевых железах альбатроса, буревестника и некоторых других морских птиц имеются мембраны, которые осуществляют транспорт хлористого натрия из внутренних тканей на поверхность желез в таких высоких концентрациях, что с конца игичьего [c.159]

Особую группу хромопротеинов составляют гемопротеины, содержащие в качестве простетической группы протопорфирин железа(П) — координационное соединение лиганда протопорфирина с ионом Ре " . Ион металла в составе металлопорфиринов зачастую оказывается координационно ненасыщенным, и именно это свойство определяет биологические функции хлорофилла, гема крови, цитохромов в процессах транспорта газообразных молекул и передачи электронов. Подробнее об особенностях химического строения и биологических функциях порфиринов и их комплексов с ионами металлов в живых организмах см. главу 5. [c.91]

Смотреть страницы где упоминается термин Железо транспорт ионов: [c.120] [c.319] [c.83] [c.306] [c.91] [c.92] [c.83] [c.18] [c.128] [c.526] [c.420] [c.50] [c.566] [c.207] [c.208] [c.218] [c.221] [c.229] [c.233] [c.343] [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология