Muhim biokimyoviy molekulalar ligandlar

Sincaplar. Bu a-aminokislotalardan tashkil topgan yuqori molekulyar tabiiy birikmalardir. Ko'pchilik borligi uchun rahmat funktsional guruhlar va yuqori fazoviy tashkilot tuzilmalar (birlamchi, ikkilamchi, uchinchi va to'rtlamchi) oqsillar ga nisbatan noyob komplekslashtiruvchi moddalardir metallar. Protein laming roli ma'ruzada batafsilroq ko'rib chiqiladi ular organizmda bajaradigan funktsiyalariga qarab material.
Fermentlar. Bu katalitik funktsiyaga ega bo'lgan oqsillardir ularning tuzilishida substratga juda xos bo'lgan faol markazlarning mavjudligi - o'tayotgan modda fermentativ ta'sir. Fermentlarning kimyoviy tuzilishi oqsillar (oddiy oqsillar) va oqsillarga bo'linadi, ularning faolligi oqsil bo'lmagan tabiat guruhlariga bog'liq - kofaktorlar (bir vaqtning o'zida Proteinning oqsil qismi apoenzim deb ataladi. Kofaktorlar metallar ham, organik molekulalar ham xizmat qilishi mumkin; ular prostetik guruhlarga (apoferment, masalan, gem bilan kuchli bog'lanish) va kofermentlarga (bo'sh bog'lanish, oson) bo'linadi. oqsil qismidan ajratiladi va mustaqil ravishda mavjud bo'lishi mumkin, masalan, vitaminlar). Gormonlar. Bu guruhga ishlab chiqarilgan moddalar kiradi endokrin bezlar tomonidan past konsentratsiyalar va ishtirok etadi bilan o'zaro ta'sir qilish orqali organizmdagi jarayonlarni tartibga solish ferment yoki membrana o'tkazuvchanligining o'zgarishi.
Gormonlar quyidagilarga bo'linadi
uch guruh:
1) aminokislotalarning hosilalari; 2) peptidlar va oqsillar;
3) steroidlar (masalan, uning molekulasida testosteron mavjud gidroksil va karbonil guruhlari). Qon oqsillari. Bularga albuminlar kiradi, ular tufayli osmotik bosim va pH doimiy saqlanadi, va moddalarni o'tkazish jarayonlarida ishtirok etadigan globulinlar qon ivishi. g-globulinlar muhim rol o'ynaydi. immunitetni shakllantirish, organizmga yot bo'lgan moddalar - antijenlarni komplekslarga bog'lash va ularni zararsizlantirish. Nuklein kislotalar va nukleoproteinlar.
Nuklein kislotalar molekulyar ishtirok etadigan polinukleotidlardir genetik axborotni saqlash va uzatish mexanizmlari. Qism ularning molekulalariga quyidagilar kiradi: uglevod (RNKda riboza va DNKda dezoksiriboza), azotli geterotsiklik asoslar (purin pirimidin) va fosfor kislotasi qoldiqlari. Uglevodlarni bog'lash fosfor kislotasi - ester va azotli uglevodlar asosi glikoziddir. Fiziologik pH qiymatlarida fosfatlar deprotonatsiyalanadi, bu esa polimerning salbiy ta'siriga olib keladi zaryadlangan, bu nuklein kislotalarning kompleks hosil bo'lishiga yordam beradi
metall ionlari bilan kislotalar. Azotli asoslar bir nechta o'z ichiga oladi ishtirok etgan azot va kislorodning elektron donor atomlari murakkablashuv. Aminoguruhlarning ekzotsiklik azot atomlari azotli asoslar tarkibida hech qachon qatnashmaydi metall ionlari bilan to'g'ridan-to'g'ri kompleks hosil bo'lishi,
bog'lanish faqat akva ionlari orqali sodir bo'lishi mumkin. Nukleoproteinlar - bu nuklein kislotalarning elektrostatik o'zaro ta'sirida tutilgan oqsillar bilan komplekslari. Ular RNP va DNP ga bo'linadi va reproduktiv funktsiya uchun zarurdir organizm.
Uglevodlar, lipidlar va karboksilik kislotalar. uglevodlardagi kabi ligandlar, elektron donorlar spirtli va keto guruhlari bo'lishi mumkin; ichida karboksilik kislotalar - qon pH darajasida bo'lgan karboksil guruhi ion shaklida bo'ladi. Inson tanasida uglevodlar o'ynaydi energiya manbasining roli va uni saqlash. Lipidlar deyiladi tarkibiga kiradigan tabiiy suvda erimaydigan moddalar
hujayra membranalari. Lipidlarning harxil turlari mavjud: triglitseridlar (yog'lar) va yog' kislotalari, fosfatidlar - glitserid yoki spirt qoldiqlari bilan almashtirilgan fosfor kislotasining efirlari.
kislotalar, terpenlar (masalan, A vitamini), steroidlar (bir qismi hujayra membranalari, masalan, xolesterin). Suv va noorganik anionlar. Suv massaning 70% ni tashkil qiladi inson tanasi, shundan 49% hujayralar ichida, 17% - ichida hujayralararo suyuqliklar va qon plazmasida 4%. Metall kationlari Tana suv molekulalarini birinchi bo'lib ligand sifatida bog'laydi muvofiqlashtirish maydoni. Tananing makromolekulalari, masalan, qon, suv kolloidla molekulalari tufayli oladi.
Tashqi tomondan gidrofil guruhlar bilan ma'lum konformatsiya yuzalar. Anion ligandlarga karbonat, fosfat va sulfat ionlari, galoid ionlari, bikarbonat va gidrofosfat ionlari.

4. METAL FERMANTLARI VA KO'P MARKAZLI

fermentlar
4.1. Metallofermentlar haqida umumiy ma'lumot
Metallofermentlar oqsil sinfining fermentlari, uchun ularning katalitik ta'siri metall ionlarini talab qiladi. Jami 700 ga yaqin ferment ma'lum, ularning to'rtdan bir qismi metallofermentlar. Ular asosan o'tish ionlaridan iborat.
metallar (masalan, temir 70 ferment tarkibiga kiradi, mis - 30, marganets -12). Metall- fermentlar ikki guruhga bo'linadi: 1. Metall-ferment komplekslari yoki metall bilan faollashtirilgan
quyidagi xususiyatlarga ega tizimlar:

• 
  minimumga ega bo'lgan apoferment bilan zaif aloqa
  

fermentativ faollik, metall osonlik bilan ajralib turadi apoenzim; • metall apoferment bilan qattiq bog'lanmaydi stokiometrik nisbatlar;

• 
  bir metall boshqasi bilan almashtirilishi mumkin, ya'ni. metall rol o'ynaydi
  

ferment faollashtiruvchisi (masalan, fermentdagi magniy marganets, kobalt va nikel o'rnini bosishi mumkin).
2. Haqiqiy metallofermentlar. Ularning asosiy xususiyatlari quyidagilarga: •
metall apoferment bilan mustahkam bog'lanadi va katalitik faollik, inklyuziya uchun mas'ul klaster hosil qiladi. faol markazga metall ioni faqat jarayonda sodir bo'ladi metalloenzimning biosintezi; • metall apoferment bilan qat'iy belgilangan holda bog'langan stoxiometrik nisbatlar (1 mol apoferment uchun 1-2 dan 4-6 gacha metall atomlarini tashkil qiladi); • Faol markazning bir metallini boshqasiga almashtira olmaysiz. Bu bo'linish juda o'zboshimchalik bilan, doimiyning qiymati murakkab fermentning barqarorligi - metall ioni 107 - 108 M-1 haqiqiy metallofermentlar orasidagi chegarani belgilaydi va metall-ferment komplekslari. Metallofermentlar
tomonidan katalizlanadigan reaktsiyalarni ajratish mumkin ikkita katta guruh: gidrolitik reaktsiyalar va oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari. Gidrolitik reaktsiyalarda elektron o'tkazilmaydi, faqat kimyoviy bog'lanishlar yo'q qilinadi va turli xil shakllarda hosil bo'ladi.
substratlar. Masalan, sink karbonat angidraz bu jarayonni katalizlaydi karbonat angidridni bikarbonat ioniga aylantirish. Gidroliz ta'sirida N- va C-terminal bo'limlarining peptid bog'lanishi sodir bo'ladi faol joyda magniy, sink yoki marganets bilan aminopeptidazalar va sink faol joyi bo'lgan karboksipeptidaza. o'ziga xos bo'lmagan har qanday joyda polipeptid bog'lanishining gidrolizi katalizlanadi kaltsiy o'z ichiga olgan proteaz.
Oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari (transfer bilan elektronlar) hayotiy jarayonlarda muhim rol o'ynaydi. Biologik jarayonlarda asosiy oksidlovchi vosita hisoblanadi
atmosfera yoki suvning molekulyar kislorodi. Asosiy mahsulotlar oksidlanish - suv va karbonat angidrid. Redoks mumkin
organizmda nafaqat elektronlarning o'tkazilishi, balki amalga oshiriladi
va atomlarni (О, H va boshqalar) va ionlarni (masalan, gidrid ionini) o'tkazish orqali
H-). Bir elektronni o'tkazish reaktsiyalari
faqat ikkita zarrachaning ishtiroki - bir elektronli oksidlovchi moddalar va mos ravishda kamaytiruvchi vositalar. Katta guruh ma'lum metallofermentlar - dehidrogenazlar (faol markazda sink bilan), turli gidrid ionlarini yo'q qilish reaktsiyalarini katalizlash
substratlar, masalan, spirt dehidrogenaza, gidrid ionlarini spirtlardan ajratib, ularni aldegidlarga aylantiradi. Oksidlanish reaksiyalari aldegidlardan karboksilik kislotalar tarkibida molibden bo'lgan aldegid oksidazlar tomonidan katalizlanadi. Metallofermentlar va ular katalizlaydigan reaksiyalarga misollar 3-jadvalda keltirilgan.

3-jadval. Metallofermentlar

	Katalizlangan reaksiya	Metall
Karboksipeptidaza	Peptidlarning gidrolizi	Zn
fermenti ishqoriy fosfataza	Fosforik efirlarning gidrolizi kislotalar	Zn
Karbonat angidraz	Hidratsion	Zn
Alkogol dehidrogenaza aldolaz	Dehidrogenatsiya (NAD)	Zn
	Karbonilgua qo’shilishi guruh	Zn
Glikoldegidraz	Fosfat guruhini qayta	Co
Karboksitransfosforilaza Fenol	tashkil etish Oksidlanish (oksidaza	Co
Oksidaza	ko aralash funksiyalar) Oksidlanish	Cu (Fe)
stoxrom oksidaza	(oxirgi havola sitoxromlar zanjiri qaysi o’tkazilmoqda elektronlar)	Cu, Fe
Pirouzum oksidaza kislotalar	Oksidlanish	Mn
Sitokrom c	Electron uzatish xuddi	Fe
Ferredoksin	shunday	Fe
Ksantin oksidaza	Oksidlanish	Fe, Mo

Agar metallofermentda bir nechta metall ionlari bo'lsa, unda ular ko'p markazli metallofermentlar deyiladi. Ulardan iborat bir nechta kichik birliklar, lekin bitta funktsiyani bajaradi (4-jadval).

4-jadval. Ba'zi ko'p markazli metallofermentlar (metall atomlari soni qavs ichida ko'rsatilgan)

Ferredoksin	Mol. Vazn (*103)	Metal	Funksiyalar
fermenti	5 – 10	Fe(2-7)	Bo’linish H yoki uzatish elektron
NAD H-oksidaza	-	Fe(2-7)	Bo’linish H
Flavin oksidaz	-	Fe(4)	Bir xil
Ksantiooksidaza	250	Fe(6) oy (2)	Oksidlanish Ksantin
Dehidrogenaza Dihidroorotik Kislotalar	62	Fe(2)	Bo’linish H
Oksidaza Askorbin Kislotalar	150	Cu (6)	Ajratish H atomlari
Fenol oksidaza	30 - 300	Cu (2-8)	Ajratish H atomlari
Lakkaza	120	Cu (4)	Bir xil
Monoamin oksidaza	225	Cu (2)	Amin aldegid (koenzim Piridoksal)
Plastosiyanin	20	Cu (8)	Transfer Electron
Seruloplazmin	160	Fe (2)	Misni uzatish oksidlanish Temir
RHP oqsili	30		Bacterial nafas

Bundan tashqari, bunday fermentlar tarkibida turli metallar yoki bir xil metallning bir nechta atomlari bir xil yoki turli darajadagi oksidlanish. Masalan, ko'p qirrali ferment alkogol dehidrogenaza, alkogollarni aldegidlarga oksidlaydi
2 dan 4 gacha sink atomlari va ularning roli boshqacha: sink atomlarining bir qismi oqsil molekulasining tuzilishini saqlaydi, qolganlari yo'naltiruvchi koordinatsion markazlardir, spirtning gidroksil guruhi va HAD+ koenzimi ishtirok etish reaktsiyalar. Metall o'z ichiga olgan klasterning tuzilishi o'rganilgan bioanorganik kimyo, juda buzilgan geometriya bilan tavsiflanadi va nisbatan past simmetriya. past simmetriya raqamga ko'ra, metalloenzimdagi metallarning eng yaqin muhiti tadqiqotchilar va ularning yuqori katalitikligi uchun sabab bor faoliyat.
Kam simmetriya ko'p bo'lishga imkon beradi o'tish holatlari. Metall o'z ichiga olgan klaster ba'zan farq qiladi va g'ayrioddiy elektron tuzilmada namoyon bo'ladi oksidlanish darajasini aniqlashning asosiy mumkin emasligi metall.
Shunday qilib, tanadagi metall ishtirok etishi mumkin turli yo'llar bilan fermentativ reaktsiyalar: • metall faol markazning ajralmas qismi bo'lishi mumkin ferment;

• 
  metall bu konformatsiyani yaratishi va barqarorlashtirishi mumkin
  

ega bo'lgan kosmosdagi oqsil molekulasi maksimal katalitik faollik; • metall substratga ta'sir qilishi mumkin, uni o'zgartiradi
elektron tuzilishini shunday qilish osonroq bo'ladi fermentativ reaktsiyalarga kirish;

• 
  metall "ko'prik" bog'lovchi vazifasini bajarishi mumkin ferment-substrat hosil bo'lishida ferment va substrat Michaelis majmuasi.
  

Metallofermentlarni modellashtirish eng murakkab va ayni paytda bioanorganik kimyoning eng dolzarb muammolari. Metalloenzim modeli kamida o'z ichiga olishi kerak faol markaz (klaster) modeli va substrat molekulalarini mos ravishda "tayyorlovchi" bo'shliq modeli reaktsiyaga.