Имидазол координационное связывание

Подробнее остановимся на свойствах цитохрома Р-450 (цитохром типа Ь). Он выделяется в лаборатории из клеток печени, коры надпочечников, бактерий и др. Ферментная система цитохрома Р-450, гидроксилирующая связи С-Н субстратов, содержит три компоненты. Первая - это ассоциат из НАДФ (см. XVI), из цитохрома Р-450 вторая - цитохром Р-450 и третья - это фосфолипиды. Исследователи наиболее глубоко проникли в структуру, функции и механизм действия этой ферментной системы. Однако вопросы механизма активации молекулы О2 этим ферментом не решены. Известно, что при функционировании Р-450 происходит экстракоординация фазу двух лигандов -атома S цистеинового остатка белка и О2. Следует учесть то, что атом серы в тиоспиртах и тиоэфирах является слабым экстралигандом даже для атома железа, имеющего достаточное сродство к S и образующего сульфиды с низким значением произведения растворимости. В отличие от имидазола, атом S, подобно гемоглобину, не обеспечивает прочного связывания О2. Поэтому механизм окислительного воздействия О2 должен быть связан с изменением окислительного состояния железа в цитохроме. На рис. 5.4 приведен каталитический цикл цитохрома Р-450. Координационные взаимодействия на атоме железа (экстракоординация) выступают здесь также четко, как в фотосинтезе и фиксации-переносе О2. [c.290]

В гемоглобине атом Ре(П) прикрыт (экранирован) в плоскости молекулы гема атомами макроцикла, а сверху и снизу — остатками имвдазола (Im) аминокислотного фрагмента гистидина (His), находящегося в составе молекулы белка. Один из имндазолов Irai образует донорно-акцепторную связь с железом, а второй Imi находится на значительном удалении от железа и не координирован с ним. Второй имидазол бережет шестое координационное место во внутренней координационной сфере железа (П) для молекулы О2, не допуская к нему никаких молекул, даже Н2О. Сам химизм обратимого связывания кислорода воздуха прост [c.745]

Механизм связывания кислорода молекулами гема не совсем ясен. Молекулы гема как бы спрятаны в складках белковой молекулы и экранированы ее гидрофобными участками. Гем, лишенный такой заш,иты, чрезвычайно легко окисляется воздухом в соответствующий комплекс Fe , и гемоглобин теряет свою уникальную способность к обратимому связыванию кислорода. По-видимому, молекула кислорода присоединяется сбоку , как в 021г(РРЬз)2-( O) l( M. стр. 457). Имеются доказательства того, что присоединение молекулы кислорода сопровождается разрывом одной связи железо — имидазол. Но если это так, то атом железа должен стать формально четырехвалентным с координационным числом 8 (29.Д. IV) молекула кислорода при этом должна располагаться ниже плоскости. Присоединение дюлекулы кислорода сопровождается резким изменением магнитных свойств системы гемоглобин имеет магнитный момент 5,4 [Хв, что соответствует высокоспиновому комплексу, а оксигемоглобин диамагнитен. Причина заключается, по-видимому, в том, что в образующейся системе с координационным числом 8 энергия d-орбиталей значительно понижается. [c.269]

Обратимое связывание кислорода гемоглобинами и миоглоби-нами включает реакцию кислорода с пентакоординационным желе-зо(П)порфирииовым комплексом, в котором аксиальным лигандом является имидазол гистидина Р7, с образованием комплекса с шестью лигандами [109, 162, 169]. Кислород, таким образом, занимает вакантное место в координационной сфере железа. Пен-такоординационный комплекс Ре(П) находится в высокоспиновом (ионном) состоянии и имеет четыре неспаренных электрона, тогда как кислородный аддукт является низкоспиновым (ковалентным) и диамагнитным соединением. Поскольку кислород также имеет два неспаренных электрона, то реакция сопровождается одновременным спариванием шести спинов. Это, несомненно, самое большое изменение спинового состояния, которое известно для какой бы то ни было реакции. К другим лигандам, которые могут реагировать таким же способом, относятся СО, имидазол, изоцианиды, СМ и др. (см. [8]). [c.151]

М—N (имидазольный) и тремя другими связями металл—лиганд (и, следовательно, в случае Си перпендикулярными к единственной занятой 02-орбитали). Два имидазольных кольца, занимающих смежные координационные положения в октаэдрическом или квадратно-плоскостном комплексе, соприкасались бы одно с другим, если бы они были копланарны, поэтому кольца так повернуты относительно связи М—N (имидазольный), чтобы между ними не было контакта [64]. В целом вращение вокруг связи М—N (имидазольный), по-видимому, определяется не электронными факторами, а стерическими требованиями остатка гистидина, находящегося в состоянии покоя, которые возникают за счет контактов между имидазольными группами и соседними лигандами, а также за счет связывания водородными связями свободного (пиррольно-го) атома азота имидазола. [c.179]

Связывание кислорода миоглобином и гемоглобином есть не что иное, как процесс аксиальной координации молекулярного лиганда (в данном случае О2) на координационно ненасыщенном Ре(П) в составе гема. Остановимся на механизме присоединения О2 к Ре(П) в составе гема с электронных позиций. Кристаллическое поле Н-донорных атомов порфирина и аксиальных лигандов (имидазол гистидина и О2) переводит / е -кон-фигурацию иона Ре в На вакантные е -орбитали переходят а-элек-тронные пары имидазола и кислорода (рис. 5.6). Молекула О2, являясь 71-акцептором, связывается с Ре(П) также за счет обратной дативной л-свя-зи. Координированный ион железа(П) поставляет электронную пару на вакантную я -разрыхляющую орбиталь молекулы кислорода. Образованию я-связи Ре(П) О2 благоприятствует высокая электронодонорная способность я-системы макроцикла порфирина и проксимального имидазола. Таким образом, все выщесказанное свидетельствует о создании природой оптимальных условий для связывания гемом такого слабого а-донора (но я-акцептора), как О2, в то время как многие более сильные ст-доноры в данных условиях не способны к такому взаимодействию (поэтому вода с гемом связана слабо). С электронных позиций можно также [c.210]

Причину конформационных изменений можно уяснить, если рассмотреть эффект от связывания молекулы О2 с железом гема. В дезоксигемоглобине каждый атом железа образует координационные связи с пятью лигандами. На рис. 17.26 видно, что четыре лиганда принадлежат порфирину, а пятым является атом азота имидазола ближайшего гистидина. Атом железа находится в высокоспиновом состоянии, поэтому он смещен на 0,3 А из плоскости гема. При оксигенации молекула О2 занимает координационное место шестого лиганда и переводит железо в низкоспиновое состояние. Вследствие этого атом железа перемешается в плоскость гема, порфириновое кольцо смещается, и это в свою очередь вызывает другие структурные изменения в белке, в том числе разрыв солевых мостиков. Перестройка дезокси- в оксиструктуру (у которой все солевые мостики разорваны) происходит постепенно по мере того, как связывается кислород и разрьшаются солевые мостики. Однако о деталях строения промежуточных структур в настоящее время можно только догадываться. [c.118]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология