Железопротопорфирин

При этом железо(П) из высокоспинового состояния ( = 2) переходит в низкоспиновое ( = 0) с октаэдрическим координационным узлом FeN4(NIm)(02). Железо(11) втягивается в центр полости N4, т.е. комплекс вновь становится плоским, как в Ре(П)ПП. Нигде экстракоординация на металлопорфиринах не проявляется так отчетливо, как при оксигенации гемоглобина. В отсутствие имидазола (или другого азотистого основания) атом Ре(П) гема с О2 не взаимодействует. Собственная л-донорная способность железопротопорфирина оказывается недостаточной для образования ОгРеПП. Благоприятные условия для [c.287]

При окислении янтарной кислоты сукцинатдегидрогеназой восстановленный флавиновый кофермент передает электроны первоначально на ци тохром Ь, а затем на цитохром i и другие звенья цепи дыхания. Цитохром Ь содержит две винильные группы и является железопротопорфирином IX. [c.560]

Окисление альдегидов в карбоновые кислоты. Реакция протекает при участии альдегидоксидазы фермент из печени свиньи содержит ФАД, молибден, железопротопорфирин [4421 [c.564]

В работах [150, 153—156] на основании исследования температурной зависимости магнитной восприимчивости некоторых гемопротеинов было показано, что взаимодействие каркаса порфирина с окружающей полипептидной цепью существенно для регуляции спинового состояния гемового железа. Давно известно, что ферри-гемопротеины характеризуются зависящим от температуры равновесием между высоко- и низкоспиновыми состояниями, причем это равновесие зависит от природы лиганда, связанного по шестому координационному месту [107—112]. Анализ термодинамических параметров спинового равновесия [112, 153—156] показывает, что, в то время как разность энергии между двумя спиновыми состояниями зависит от природы лиганда, координированного по шестому месту, т. е. зависит от эффектов орбитального расщепления, создаваемого лигандом, температура перехода, при которой концентрации высоко- и низкоспиновых гемопротеинов равны, зависит от природы апопротеина, с которым связана группа железо-протопорфирина IX. Кроме того, зависящее от температуры равновесие изменяется при замещении железопротопорфирина IX в соответствующих апопротеинах на другие гемовые производные [150, 156]. Такие изменения зависят от неполярных контактов порфиринового кольца с остатками белка. Эти результаты были затем проанализированы теоретически 1157 с целью описания зависящего от температуры спинового равновесия в терминах кооперативного образования и разрыва контактов Ван-дер-Ваальса между порфирином и глобином. Вероятно, изменение спинового состоя- [c.63]

Большая часть гемоглобйнов, каталаз и пероксидаз представляет собой сравнительно простые и хорошо охарактеризованные белки. Они содержат один железопротопорфирин IX (рис. 29) на каждую полипептидную цепь, а каждая молекула белка состоит из одной или из четырех полипептидных цепей. Структуры нескольких гемоглобинов и миоглобинов установлены методом рентгеноструктурного анализа. Другие металлопротеины могут содержать несколько полипептидных субъединиц (свыше ста в случае некоторых гемоцианинов, разд. 7.1), а каждая полипептидная цепь может содержать большое число ионов металла (например, 40 ионов железа и 2 иона молибдена в некоторых нитрогеназах, разд. 9.2). Кроме того, ферменты (или ферментные системы) могут содержать только один белок (как в случае пероксидазы, разд. 8.1), два белка (нитрогеназа, разд. 9.2) или набор белков (цитохромная цепь переноса электронов). Мы пока не знаем, какова природа лигандов в ферментах, содержащих медь или молибден. Отсюда видно, насколько непроста ситуация в этой области исследований и насколько ограничены наши знания. Ясно, что любые заключения общего характера, которые можно будет сделать в этом обзоре, будут в лучшем случае лишь частично отражать истинное положение вещей. [c.137]

Отталкивание и притяжение между координированным лигандом и окружающими аминокислотами могут влиять на величину константы равновесия, хотя довольно трудно количественно оценить этот эффект. К сожалению, в нашем распоряжении нет небелковых комплексов с пятью лигандами вокруг центрального атома Ре(П), которые позволили бы сравнить соответствующие константы равновесия (разд. 7.3). Константы равновесия связывания N комплексами Ее" гемоглобина и миоглобина, по-видимому, не превышают 10 [121]. Это значение представляется очень низким (ср. сданными, приведенными в работе [77]) и, по всей вероятности, отражает упомянутые, выше пространственные затруднения, а также невыгодность переноса заряженной частицы — аниона — в более гидрофобное окружение внутри белка из-за ослабления сольватации. Гемоглобин в 5 раз сильнее связывает СО, чем железопротопорфирин в водном растворе в присутствии 5 10" М пиридина [155], что, по-видимому, определяется стабилизацией связи Ее—С белком. Однако это отношение следут, конечно, разделить на константу равновесия (которая неизвестна) связывания шестого лиганда (вода или пиридин) пентакоординационным комплексом Ее(И). Полученное отношение будет, вероятно, отражать существенное дестабилизирующее действие белка. Однако нас в основном интересует координация кислорода. Из рентгеноструктурных данных, по-видимому, следует, что аминокислотные остатки вокруг дистального координационного положения размещены таким образом, чтобы свести к минимуму всякие силы отталкивания и перегруппировки белка, которые могли бы уменьшить константу равновесия связывания кислорода, разумеется, в предположении, что кислород связывается, образуя структуру V. С другой стороны, не получено никаких данных о значительном увеличении константы равновесия, например вследствие образования водородной связи. В ероятно, этот фрагмент белка, рассматриваемый вне связи с остальной частью белковой глобулы, не влияет или оказывает лишь не- [c.162]

Железопорфирин может обратимо отш епляться от пероксидазы хрена и цитохром с-пероксидазы без денатурации белка, причем нативный фермент реконструируется без утраты активности. Правда, отделение железопорфирина от каталазы до сих пор не удается провести обратимо. Замещение железопротопорфирина на другие железопорфириновые комплексы и на комплексы порфиринов с другими металлами, а также на порфирины, совсем не содержащие металла, позволяет изучить некоторые факторы, влияющие на свя- [c.199]

Относительная каталитическая активность железопротопорфирина в реакции перекиси водорода с различными донорами в присутствии и в отсутствие различных белков [120] [c.210]

Сопоставление данных табл. 16 для ферментативно активной каталазы и пероксидазы хрена и для сравнительно инертных комплексов железопротопорфирина и миоглобина показывает, что наличие белка может усилить, подавить или вовсе не повлиять на скорости отдельных реакций. Сравнение миоглобина и железопротопорфирина показывает, что наличие белка само пи себе не влечет за собой автоматически усиления активности. Скорость может повыситься или уменьшиться вплоть до 10 раз или более. [c.211]

Следует иметь в виду, что данные о константах скорости различных реакций не всегда относятся к одинаковым условиям в отношении температуры, pH и ионной силы. Поэтому следует тщательно рассматривать все экспериментальные условия по оригинальным публикациям, в которых эти константы были получены. Однако изменения скорости, определяемые условиями эксперимента, по всей вероятности, не существенны по сравнению с изменениями, индуцированными белком, что позволяет в дальнейшем обсуждении пренебрегать влиянием условий опытов. В ряде случаев мы будем сравнивать активность различных комплексов и белков с активностью железодейтеропорфирина. Поскольку замена железопротопорфирина в цитохром с-пероксидазе на железодейтеропорфирин дает искусственный фермент с активностью, составляющей 97% активности нативного белка (разд. 8.2), мы будем предполагать, что и соответствующие небелковые комплексы также характеризуются одинаковой каталитической активностью. [c.213]

Во всех случаях скорость реакций практически не зависит от pH, по крайней мере в примерно нейтральных растворах, в соответствии с написанной выше схемой. Скорость аналогичной реакции каталазы с надуксусной кислотой, рК которой равна 8.2, также не зависит от pH. Количественная обработка имеющихся кинетических данных приводит к выводу, что недиссоциированная форма кислоты (СН3СО3Н) реагирует намного быстрее,чем анион [116], как и следовало бы ожидать, если бы реакции действительно были аналогичны. Значения 35 были также определены косвенным путем, исходя из кинетики суммарной реакции в присутствии железопротопорфирина при 0°С [83]. Однако для того, чтобы оценить кон- [c.214]

Однако между этими ферментами в реакциях с аскорбиновой кислотой, ароматическими аминами и фенолами имеются существенные различия. Все указанные восстановители реагируют со скоростью, которая практически не зависит от pH, по крайней мере вблизи pH 7. И в этих случаях 54 > 43 и для каталазы, и для пероксидазы хрена, однако обе константы скорости в случае каталазы существенно меньше, чем соответствующие константы скорости для пероксидазы. Гваякол и л-аминобензойная кислота восстанавливает Fe -пероксидазу хрена ( 54 = 9-10 и 5-10 л-моль - с 1 соответственно) примерно в 25—30 раз быстрее, чем комплекс Fe того же фермента ( 43 = 3-10 и 2-10 л-моль - "i) [34]. Для каталазы соответствующие константы скорости не получены. Пирогаллол восстанавливает Fe -каталазу ( 54=2,4 10%-моль - с 1) [159] примерно в 30 раз быстрее, чем Ре -каталазу ( 43 = = 80 л -моль -с ) [159]. Однако последняя константа скорости на несколько порядков меньше, чем соответствуюшле константы для пероксидазы хрена ( 43 = 3-10 л-моль 1-с ) или для небелкового комплекса железопротопорфирина в присутствии избытка гистидина (( 43 = 6-10 л-моль" -с ) [219]. Можно также сравнить скорости реакций аскорбиновой кислоты при pH 7 с комплексами Fe -каталазы ( 54 = 300 л-моль -с ) 159], пероксидазы хрена ( 54 = 1,8-10 ) [49] и небелковым Fe -дейтеропорфирином ( 54 10 л-моль 1-с 1) [178]. Реакция с Fe -каталазой идет слишком медленно, чтобы ее можно было практически наблюдать. Таким образом, низкая активность каталазы в реакциях перекиси водорода с пирогаллолом и аскорбиновой кислотой обусловлена необычно низкими значениями констант 54 и 43 (табл. 16). По-видимому, белок в каталазе в действительности подавляет восстановление Fe и Fe такими большими молекулами, как пирогаллол или аскорбиновая кислота (примерно в 1000 раз), но не такими малыми частицами, как нитрит-ион. Как видно из данных табл. 16, эффект ингибирования становится еще больше (примерно в 10 раз) в случае таких реагентов, как гваякол и адреналин. То, что ингибирующий эффект белка обусловлен пространственными за- [c.216]

Лмеется ряд данных, позволяющих сравнить свойства пероксидазы хрена и небелковых железопорфиринов. Были определены константы скорости реакций второго порядка восстановления Ре -дейтеропорфирина до Ре " различными восстановителями при pH 7,4 [178]. По кинетическим данным не обнаружено отклонений от ожидаемого поведения для простой одностадийной реакции. Если считать, что исходный комплекс был правильно идентифицирован как комплекс Ре (а не Ре ), то это означает, что реакция идет в одну двухэлектронную стадию или 54 < 43, так что экспериментально определяемая константа скорости — 54, а не 43- Но, так как в случае пероксидазы хрена константы 54 и 43, по-видимому, различаются не более чем на два порядка, а мы рассматриваем гораздо большие различия в скоростях, можно пренебречь этим различием в константах. Зависимость скорости реакции от pH не изучена. В табл. 18 приведены данные по скоростям реакций пероксидазы хрена и железодейтеропорфирина с одними и теми же восстановителями и в сопоставимых условиях эксперимента. Как отмечено в работе [178], белок, по-видимому, слабо влияет на константы скорости 54 и (или) 43 по сравнению с тем большим эффектом белка, который наблюдается в отношении констант 35 и 53- Другими словами, белок не обладает общим свойством ускорять все реакции или влиять на субстратную специфичность путем изменения относительных скоростей реакций с различными восстановителями. Были также определены константы скорости железопротопорфирина в присутствии 0,3 М гистидина при pH 6,3— 6,5 с восстановителями лейкоформой красителя малахитового зеленого, гваяколом и пирогаллолом [219]. Константы скорости оценивали, исходя из общей каталитической активности в предположении (по аналогии с пероксидазой хрена), что лимитирующая стадия соответствует k s ( 4 в обозначениях авторов), однако нель- [c.217]

В-четвертых, природа позаботилась также о том, чтобы воспрепятствовать разрушению порфиринового кольца и его боковых цепей. Железопротопорфирин в растворах медленно разрушается кислородом и очень быстро — перекисью водорода, причем реакция, по-видимому, включает окисление винильных боковых цепей. Перекись может реагировть и с самим порфирииовым кольцом. Перекись атакует также каталазу и пероксидазу, однако с гораздо меньшей скоростью. Можно заключить, что белки в каталазе и пероксидазе, как и в миоглобине, выполняют функцию защиты — создание гидрофобного окружения для таких чувствительных групп, как винильные боковые цепи [36, 37]. [c.227]

Особенно отчетливо это обстоятельство видно при сравнении каталазной активности железопротопорфирина с активностью простого гидратированного иона Ре(1П). Реакции последнего можно изучать только в кислых средах, предотвращающих образование и осаждение полимерных гидроксокомплексов. Однако сходство в кинетике наталкивает на мысль об аналогии в механизмах реакций [35, 135]. Рассмотрение рис. 33 приводит к выводу, что в сопоставимых условиях эти комплексы имели бы одинаковую активность (см., однако, работу [226]). Как указали Джонс и сотр. [35], координационное связывание иона железа в порфирине не обязательно должно приводить к существенному изменению активности железа, но может обеспечить условия для протекания реакции при более высоких pH. Такое кажущееся отсутствие влияния лигандов на реакционную способность может быть связано с тем, что реакции каталазы и пероксидазы сильно экзотермичны и в них участвуют окислительно-восстановительные пары с довольно высокими потенциалами (около 1 В). Все это приводит к смазыванию тех небольших изменений в окислительно-восстановительных потенциалах, которые определяются изменениями аксиальных лигандов. [c.228]

Хлорофилл — растительный пигмент фотосинтезирующей системы и гем — железопротопорфирин гемоглобина животных синтезируются в живых клетках по общему метаболическому пути. Исходным материалом являются активный сукцинат — сукцинил-СоА, образующийся в митохондриях в реакциях цикла лимонной кислоты, и аминокислота глицин. Необходима также активация глицина пиридоксальфосфатом. Вероятно, глицин образует [c.357]

Различные цитохромы идентифицируют по спектрам поглощения их восстановленных форм. В процессе функционирования они поочередно восстанавливаются мембранным компонентом с более низким потенциалом и вновь окисляются компонентом с более высоким потенциалом. Из всех цитохромов цитохромы Ь, которые также содержат железопротопорфирин IX в качестве простетической группы, имеют самый низкий потенциал, который увеличивается в последовательности от цитохромов с и i к цитохромам а и Оз. Последняя пара составляет цитохромоксидазу — содержащий медь белок, связанный со специальной формой гема (разд. 13.3). Восстановленный цитохром Оз — единственный компонент митохондрий, который способен легко восстанавливать молекулярный кислород это главный механизм восстановления кислорода в тканях млекопитающих. [c.429]

Цитохромы Ь обладают самым низким потенциалом Ео для выделенного из сердца цитохрома Ь в водном растворе составляет —340 мВ, тогда как в митохондрии, судя по его поведению, Е о составляет около -ЬЗО мВ. Два, по-видимому, различных цитохрома Ь обнаружены в мито.хондриях, оба в комплексе III (разд. 12.4.1). Их спектральные свойства показаны в табл. 13.5. Особенно примечателен тот факт, что для цитохрома bt Е о увеличивается от —30 до - -245 мВ в присутствии АТР. Физиологический смысл этого явления неизвестен. Посредством экстракции детергентом удалось выделить только денатурированные формы этого цитохрома (мол. масса 28 000). Простетической группой, по-видимому, является гем (железопротопорфирин IX разд. 12.4). Восстановленная форма не подвергается аутоокнслению, а окисленная форма не реагирует с цианидом. [c.488]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология