Протопорфирин образование

Цитохромы состоят из различных по структуре белков и связанных с ними гемов, которые могут иметь структуру протопорфирина железа (см. V) или существенно отличаются от него системой боковых заместителей в пиррольных ядрах. Так порфирин железа в цито-хроме(с) имеет вместо двух винильных групп тиоэфирные, образованные остатками цистеина белковых молекул [c.289]

Железо может быть введено в протопорфирин IX без участия ферментов путем нагревания с солью железа(II) в уксусной кислоте или в пиридине. При физиологических значениях pH, однако, неферментативное включение железа осуществляется довольно медленно. Железо вообще не включается в порфириногены, конформация пиррольных колец которых не столь идеально соответствует образованию комплекса, как планарная сопряженная кольцевая система порфирина. В то же время цинк способен связываться с порфириногенами и порфиринами как ферментативным путем, так и без участия ферментов нежелательное образование комплексных соединений с цинком затрудняет изучение железопорфиринов. [c.658]

Гемоглобин осуществляет в организме транспорт кислорода от легких к тканям. 1 г гемоглобина при нормальном давлении связывает 1,35 см кислорода, что соответствует соотношению Ре 02= 1 1. В гемоглобине железо находится в двухвалентном состоянии. Соответствующее соединение железа, свободное от белковой компоненты [т. е. комплекс железа(II) с протопорфирином], называют гемом. Было показано, что молекула кислорода обратимо реагирует с гемоглобином с образованием оксигемоглобина, причем железо сохраняет свою степень окисления и остается двухвалентным. Положение равновесия зависит от парциального давления кислорода [c.612]

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]

Гемоглобин красных кровяных телец (молекулярная масса около 67 тыс.) состоит 1) из гема — неустойчивого, почти плоского комплексного соединения протопорфирина с ионом двухвалентного железа (Ре , ферро-состояние), входящего в состав гемоглобина в количестве четырех частиц, взаимно расположенных на расстоянии примерно 3 нм в углублениях, образованных белковой цепью 2) из растворимого в воде белка глобина, содержащего четыре полипептидные цепи — субъединицы (две имеют а- и две — р-спиральное строение, с. 281) [c.543]

Гемин. Гемоглобин красных кровяных шариков представляет собой комбинацию глобина—растворимого в воде протеина, обладающего слабыми основными свойствами, и гемина—комплекса, образованного ионом железа и протопорфирином (стр. 543). [c.539]

Организм человека использует не весь образующийся порфобилиноген в норме небольшие его количества обычно выводятся с мочой, главным образом в виде копропорфиринов (гл. 10, разд. Б, 1). Существуют наследственные и приобретенные нарушения, при которых содержание порфиринов в крови повышено и с мочой выделяются значительно большие 1 количества (порфирия). Бывают случаи, когда порфирия протекает в легкой форме и почти не сопровождается какими-либо симптомами, но в других случаях в коже под роговым слоем откладываются интенсивно флуоресцирующие свободные порфирины, что сопровождается фотосенсибилизацией и приводит к изъязвлению кожи. В наиболее тяжелых случаях экскретируемые порфирины придают моче винно-красный цвет. У больных развиваются тяжелые неврологические поражения. Наблюдается и целый ряд других симптомов . При одной форме врожденной порфирии с мочой выделяются большие количества уропорфирина I. Биохимический дефект в этом случае, по-видимому, сводится к недостаточному синтезу косинтетазы, необходимой для образования протопорфирина IX. Другая форма порфирии обусловлена образованием в печени избыточных количеств б-аминолевулиновой кислоты. Существует предположение, что лечить таких больных, возможно, следует введением бензоата или я-аминобензоата [87]. Смысл такого воздействия состоит в том, чтобы переключить обмен глицина на синтез гиппуровой кислоты (дополнение 9-А) или ее п-аминопроизводного, снижая тем самым скорость синтеза порфиринов. [c.129]

Гем, ответственный за связывание кислорода, находитси в гидрофобном кармане , образованном особыми, для этого предназначенными аминокислотами. Гем представляет собой макроцикл протопорфирина с координационно связанным ионом двухвалентного железа, находящимся в центре молекулы. Ион железа координационно связан с четырьмя расположенными по сфере атомами азота протопорфирина и двумя остатками гистидина (Р8 и Е7), относящимися к глобиновому компоненту. Такая пространственная фиксация гема делает возможным связывание молекулы кислорода в качестве шестого лнганда со стороны гема, повернутой к гистидину Р8. Имидазольное кольцо гистидина Е7 непрямо, через молекулу кислорода, координирует с центральным ионом железа (II) (рис. 3-38). [c.414]

В цитохромоксидазе, функции которой состоят в переносе электрона от цитохрома(с) к молекуле О2, в качестве активного комплекса содержится гем(а), наиболее разнообразно замещенный порфирин из группы протопорфирина (см. XV). Роль многочисленных функциональных групп сводится в (XV) к образованию связи с белком, с мембранами клетки, с реагентами (субстратами), к созданию гидрофобной части "псевдосольватной" оболочки (-С1ЙН27), к регулированию электронной структуры центрального атома Ре и макроцикла порфирина. [c.289]

К настоящему времени почти полностью выяснены основные пути образования порфиринов и протопорфиринов, являющихся непосредственными предшественниками гема и хлорофилла. Благодаря исследованиям Д. Шемина и др. выяснены основные пути синтеза гема. С помощью меченых предшественников было показано, что в синтезе гема в бесклеточных экстрактах эритроцитов птиц специфическое участие принимают глицин, уксусная и янтарная кислоты. Источником всех 4 атомов азота и 8 атомов углерода тетрапиррольного кольца оказался глицин, а источником остальных 26 из 34 атомов углерода-янтарная кислота (сукцинат), точнее ее производное сукцинил-КоА. Последовательность химических реакций синтеза тетрапирролов в организме животных можно условно разделить на несколько стадий. [c.504]

Фермент, катализирующий эту стадию,- порфобилиногенсинтаза также является регуляторным ферментом, подвергаясь ингибированию конечными продуктами синтеза. Предполагают, что механизм этой сложной реакции дегидратации включает образование кетиминной связи (шиффово основание) между кетогруппой одной молекулы б-аминолевулиновой кислоты и б-аминогруппой лизина молекулы фермента. В следующей многоступенчатой стадии, катализируемой соответствующими ферментами, из 4 монопиррольных молекул порфобилиногена синтезируется тетра-пиррольный комплекс протопорфирин IX, являющийся непосредственным предшественником гема. Некоторые этапы сложного пути синтеза окончательно не установлены. [c.505]

Основное место образования билирубина—печень, селезенка и, по-видимому, эритроциты (при распаде их иногда разрывается одна из мегиновых связей в протопорфирине). Образовавшийся во всех этих клетках билирубин поступает в печень, откуда вместе с желчью попадает в желчный пузырь (см. главу 16). Билирубин, образовавшийся в ютетках системы макрофагов, называется свободным, или непрямым, билирубином, поскольку вследствие плохой растворимости в воде он легко адсорбируется на белках плазмы крови и для его определения в крови необходимо предварительное осаждение белков спиртом. После этого билирубин вступает во взаимодействие с диазореактивом Эрлиха. [c.507]

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]

Рис. 5 22 А. Превращение протопорфириногена IX в протопорфирин IX Б. Хелатирование Ре + с образованием гема В Введ< чие магния с образованием метилмагнийпротопорфирина IX

Номенклатура. Хлорофилловые пигменты-магниевые комплексы различных тетрапирролов (см. формулы). Их можно рассматривать как производные протопорфирина-порфирина с двумя карбоксильными заместителями (свободными или этерифицированными). Так, хлорофилл а имеет карбоксиметильную группу при Сю, фитоловый эфир пропионовой кислоты-при С . Удаление магния, легко достигаемое мягкой кислотной обработкой, дает продукт, известный как феофитин. Гидролиз фитоловой эфирной связи хлорофилла приводит к образованию хлорофиллида (хлоро-филлид, лишенный атома металла, известен как феофорбид). [c.178]

Порфирины образуют комплексы с ионами многих мeтaJ лoв, таких, как магний, железо, цинк, никель, кобальт, медь и серебро. В таких комплексах ион металла находится в центре порфиринового ядра, причем его четыре ли-гандных места заняты атомами азота пиррола. Наиболее важное биохимическое значение имеют комплексы, образованные железом и протопорфирином IX (гл. 3). Комплекс, в котором железо находится в двухвалентном состоянии, называется гемом, а комплекс с трехвалентным железом — гемином. [c.411]

Следующая стадия сводится к конденсации четырех монопиррольных молекул порфобилиногена с образованием тетрапиррольного комплекса протопорфирина IX, являющегося непосредственным предщественником гема. [c.414]

Рис. 8-2. Гемогруппа, присутствующая в миоглобияе, гемоглобине и многих других гемопротеинах. Она представляет собой сложную полидиклическую структуру, назьшаемую протопорфирином, с которой связан атом железа в [Ре (П)]-форме (ферроформа). Атом железа имеет шесть координационных связей, четыре из которых участвуют в образовании комплекса железа с плоской молекулой порфирина, а две другие направлены перпендикулярно порфириновому кольцу. В миоглобине и гемоглобине одна из этих двух связей занята атомом азота, принадлежащим остатку гистидина. Другая связь свободна и служит для связывания молекулы кислорода, как это показано в боковой проекции внизу права. В миоглобине и гемоглобине за эту свободную связь помимо молекулы О2 может конкурировать молекула окиси углерода (СО), которая образует с атомом железа в 200 раз более прочную связь, чем О . При отравлении угарным газом (окисью углерода) значительная часть гемоглобина переходит в форму карбоксигемоглобина, что препятствует переносу из легких в ткани.

Превращение протопорфирина IX в гем состоит просто во включении Fe2+, а для образования цитохромных простетиче- [c.328]

Новые данные позволили наметить следующую схему образования красящего вещества крови — гема ацетат, включаясь в цикл трикарбоновых кислот, превращается в производное янтарной кислоты (сукцинил — коэнзим А) и дает с гликоколом молекулы аминолевулиновой кислоты. Две молекулы этой кислоты образуют пиррол, который после взаимодействия с амино-метиленом, уксусной и пропионовой кислотами дает порфобил-линоген. Порфобиллиноген способен превращаться в уропор-фирин П1, лежащий в основе натуральных пигментов, а тот в ре зультате дегидрирования и декарбоксилирования, возможно, через стадию копропорфирина III дает протопорфирин. Последний, окисляясь и присоединяя атом железа, завершает образование гема. Весь этот процесс можно представить в следующем виде [c.190]

Отстаивая правомочность такого подхода к решению вопроса, они опирались на многочисленные случаи в истории изучения простетических групп гемоглобина и хлорофилла, когда результаты, полученные при работе с одним пигментом, с успехом использовались в исследованиях другого. Правильность их точки зрения подтвердили также последующие данные о том, что начальные стадии темновых реакций образования молекулы хлорофилла полностью совпадают вплоть до протопорфирина с описанными выше стадиями образования гема. Как показал Годневодним из главных источников углеродных атомов в молекуле протопорфирина являются глюкоза и другие монозы, дающие начало ацетату, и, возможно, значительной части молекул гликокола. Не останавливаясь детально на последующих этапах синтеза хлорофилла, приведем схему этого процесса (по Годневу, 1959) [c.191]

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]

В литературе имеется предварительное сообщение о последовательности 505 аминокислот в субъединице каталазы из печени быка, образованной одной полипептидной цепью [2011. Однако ни одна из гидропероксидаз не была изучена до настоящего времени методом рентгеноструктурного анализа. Сходство спектров аддукта протопорфирина, не содержащего металла, с апоферментом цитохром с-пероксидазы и свободного порфирина в органических растворителях указывает на то, что порфирин в ферментативной глобуле находится в гидрофобном окружении [10]. Это согласуется с результатами рентгеноструктурного анализа миоглобина и гемоглобина (разд. 7.2 и 7.4). [c.200]

После этого в молекулу протопорфирина включается магний или железо с образованием Mg- или Fe-протопорфирина. Железосодержащий протопорфирин служит непосредственно в качестве простетической группы некоторых гемопротеидов (фиг. 187). [c.441]

Mg-протопорфирин участвует в первой из ряда реакций, ведущих в конечном итоге к образованию хлорофилла. В этих реакциях происходят дополнительные изменения в боковых цепях и, наконец, частичное восстановление пиррольного кольца D или же, в случае бактерпохлорофилла, колец D и В (фиг. 188). [c.441]

Таким образом, вопрос о механизме синтеза уропорфириногена III, который не может образоваться из ПБГ простым способом по типу уропорфириногена I, является одновременно и трудным, и очень важным с биологической точки зрения. Нельзя считать, что уронорфири-поген I образуется сначала, с тем чтобы затем превратиться в уропорфириноген III. Если бы это было так, то оба изомера, очевидно, могли бы служить предшественниками протопорфирина IX в системах in vitro. Каким же образом все атомы углерода ПБГ используются только и исключительно для образования тетрапиррола, у которого одно кольцо оказывается перевернутым Или рассмотрим эту проблему с другой стороны. Углеродный атом 6-мостика уропорфириногена III, как предполагается, вступает в реакцию как часть амино-метильного заместителя при а-углеродном атоме на ацетатной стороне молекулы ПБГ, которая образует кольцо D порфириногена. Каков же механизм переключателя в данном случае Было предложено несколько механизмов (подробное обсуждение см. в работе [10]) в настоящее время доказано, что некоторые из них абсолютно невозможны в то же время ни один из предложенных механизмов пока не получил достаточного подтверждения. [c.448]

Феррохелатаза , или торфирин-железо — хелирующий фермент , катализирует образование протогема из протопорфирина и Fe +. Фермент этот частично очищен, главным образом из объектов животного нроисхождения [70—73, 96, 100, 105, 106, 113]. Фермент из печени крысы активирует включение ионов [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]

Представление о том, что монометиловый эфир Mg-протопорфирина IX мог бы быть промежуточным продуктом в образовании хлорофилла, базируется на открытии Грани-ком [49] этого соединения у hlorella vulga- [c.450]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология