Oʻzbekiston respublikasi oliy va oʻrta maxsus ta’lim vazirligi mirzo ulug‘bek nomidagi oʻzbekiston milliy universiteti huzuridagi pedagog kadrlarni qayta tayyorlash va ularning malakasini oshirish tarmoq (mintaqaviy) markazi

1.3. d-elementlarga mansub biometallar va ularning biologik roli
Temir birikmalarining biologik roli. Gemoglobin
Tirik organizmda temir muhim mikroelement hisoblanib, kislorod almashinuvi(nafas olislih) jarayonini katazlaydi. Katta odam organizmida 3,5 gramm atrofida temir tutadi (0,02% atrofida), shundan 78% i qon gemoglobini tarkibiga kirib uning asosiy ta’sir elementi hisoblanadi, qolgan qismi boshqa hujayra fermentlari tarkibiga kirib, ularning nafas olish jarayonini katalizlaydi.
Odatda temir gem deb nomlanuvchi kompleks holida fermentlar tarkibiga kiradi. Gemoglobinda temir gemning porfirin halqasi bilan xelat kompleks hosil qiladi(4-rasm). Gemoglobin qon orqali odam va hayvonlarning barcha organizmlariga kislorod tashilishini ta’minlaydiga muhim oqsil hisoblanadi. Aynan u qonni xarakterli qizil rangga boʻyaydi.

4-rasm. Gemoglobinning tuzilishi.
Temir hayot faoliyatining deyarli barcha jarayonlari uchun zarurdir. Lekin, birinchidan, temir atrof muhitdan yomon oʻzlashtiriladigan element hisoblansa, ikkinchidan, organizmda temir miqdorining koʻpayishi zaharlanishga olib keladi. Temir oʻzlashtirilishining oʻziga xos qiyinchiligi shundan iboratki, Fe (III) birikmalari suvda yomon eriydi. Fe (III) birikmalari eritmaga oʻtkazilgan taqdirda ham pH ning ozgina oʻzgarishi (~2,0) gidrolizga sabab boʻladi va gidratlangan oksidning choʻkishiga olib keladi. Temirning zaharli ta’siri OH• radikallarining hosil boʻlish jarayonida Fe (III) ionlarining katalizatorlik vazifasini bajarishida namoyon boʻladi. Lekin tabiat Fe (II) va Fe (III) ionlarining gidrolizga chidamli va juda mustahkam kompleks birikmalarni hosil qilishga asoslangan sistemani yaratib, temirning oʻzlashtirilishi, koʻchirilishi va toʻplanishini ta’minlab turadi.
+2, +3, +4 oksidlanish darajalari hamda 4 va 6 koordinatsion sonlarni namoyon etgan holda temir oʻz birikmalarida juda harakatchan boʻlib, bioligandlar-ning koʻpgina turlari bilan osongina komplekslar hosil qiladi. Atrof mufitdan temirning oʻzlashtirilishi sideroforalar deb nomlanuvchi oʻziga xos ligandlar yordamida amalga oshadi; yuqori organizmlarning biosuyuqliklarida temirning aylanishi transferrin oqsillari ishtirokida sodir boʻlib, ular ferritinlar bilan birgalikda organizmda temirning toʻplanishiga javob beradi. Kislorod tashuvchi oqsillar orasida temirning porfirin bilan kompleksini ajratish mumkin. Organizmda temirning mavjud boʻlish shakllarini “gem tutgan” (gemoglobin, mioglobin) va “gemsiz” (transferrin) larga boʻlish mumkin.
Sideroforalar – Fe³⁺ ga moyilligi yuqori boʻlgan polidentat ligandlar. Ular koʻpgina bakteriyalar tomonidan ishlab chiqariladi va tashqi muhitga tashlanib, u yerda temirni bogʻlab oladi. Sideroforalarning 2 ta asosiy turlari mavjud:
1) Fe³⁺ ioni bilan bogʻlanish konstantasi ~10⁵² ga teng boʻlgan fenolyatlar va katexolatlar (enterobaktin); 2) gidroksam ligandlar (ferrixrom). Fe (III) bilan bogʻlangan barcha sidoroforalar oktaedrik tuzilishli komplekslar hisoblanadi.
Ferritinlar – bu Fe-saqlovchi oqsillar boʻlib, temirni tashish va toʻplash uchun xizmat qiladi. Ferritinlar hayvonlar organizmidagi gemsiz temirning asosiy “omborxonasi” hisoblanadi. Ulardan zardob albumini (qon plazmasida), ovotrans-ferrin (tuxum oqida) va laktoferrin (sutda) koʻproq oʻrganilgan.
Barcha transferrinlar glikoproteinlarga mansub boʻlib, temirni bogʻlaydigan 2 ta alohida-alohida va bir-biriga ekvivalent joyi mavjud. Transferrinlarda (5-rasm) Fe (III) ioni bilan tirozindagi fenol guruhlarining 2 ta kislorod atomi, gistidindagi imidazolning N atomi, shuningdek, asparaginatning COO^– guruhi va HCO₃^– yoki CO₃^2– guruhlari oktaedrik bogʻlanadi. Fe (III) har bitta guruh bilan bogʻlanish konstantasi ~10²² – 10²⁶ ni tashkil etadi va pH ga kuchli bogʻliq boʻladi.
Temir gemoglobin va mioglobin oqsillari koʻrinishida kislorod tashuvchisi sifatida nafas olish siklida ishtirok etadi (4-rasm). Nafas olish siklida gemoglobin ishtirokining asosiy momenti quyidagilardan iborat: O₂ molekulalari gemoglobinga bogʻlanadi, gemoglobinning Fe – O₂ qismi “imodazolli choʻntakka” kiritiladi, O₂ qon oqimi orqali tomirlarda taqsimlanadi. CN^–, CO va boshqa molekulalarning zaharli ta’siriga ularning O₂ ga nisbatan Fe ioni bilan mustahkamroq bogʻlarni hosil qilishi sabab boʻladi.
Mioglobin – koʻkimtir-qizil rangli modda boʻlib, koordinatsion soni 5 ga teng boʻlgan yuqori spinli Fe²⁺ ionini saqlaydi. Mioglobin O₂ molekulasi bilan tez va qaytar birikib, koordinatsion soni 6 boʻlgan quyi spinli Fe (II) ning yorqin qizil rangli kompleksini hosil qiladi. Keyingi bosqichda autooksidlanish reaksiyasi sodir boʻlib, O^2– ioni ajraladi va Fe (III) kompleksi (metmioglobin) hosil boʻladi. Endi bu kompleks O₂ ni bogʻlashda faollik koʻrsatmaydi. Sogʻlom toʻqimalarda metgemoglobin-reduktaza fermenti ta’siri ostida Fe (III) kompleksining Fe (II) kompleksigacha qaytarilishi sodir boʻladi.
Mioglobin O₂ molekulasini asosan singlet holatda bogʻlaydi, bunda kislorodning toʻlgan boʻshashtiruvchi molekulyar π-orbitali elektron juftning donori, boʻsh orbital esa akseptor hisoblanadi. Donor elektron juft Fe²⁺ ning -orbitalida joylashadi, boʻsh molekulyar orbital esa, gistidindagi imidazol NH guruhining azot atomlari juftini qabul qiladi. Shunday qilib, kislorod molekulasi koʻprikcha vazifasini bajaradi hamda kislorod molekulasining π-akseptorli xossalari hisobiga Fe(II) yuqori spinli holatdan quyi spinli holatga oʻtadi va porfirinli xalqa tekisligiga qaytadi.
Gemoglobin – mioglobinga oʻxshash birliklardan iborat tetramer boʻlib, kislorodni birgalikda bogʻlovchi 4 ta temir atomlariga egadir. Gemoglobin kislorodni tashuvchi oqsil hisoblanib, maxsus hujayralar – erittrotsitlarda (qizil qon tanachalarida) uchraydi. Odamning 1 litr qonida ~150 g gemoglobin boʻladi. Umuman olganda gemoglobinning kislorodga nisbatan faolligi uncha yuqori emas va shu sababli u O₂ ni mioglobinga tashib bilmaydi. Kislorod bosimi oshganda gemoglobinning O₂ ga moyilligi ortadi va natijada oʻpkalardagi gemoglobin O₂ ni bogʻlab oladi. Shuning uchun gemoglobinning 2 xil konfiguratsiyasi mavjud: O₂ ga moyilligi yuqori va O₂ ga moyilligi quyi boʻlgan gemoglobin.
O₂ ni tashuvchi Fe saqlagan oqsillardan – sitoxromlar ham mavjud boʻlib, ularning tarkibida ba’zi metallar, jumladan temir ham mavjud boʻladi. Modomiki, temir Fe^2+/Fe³⁺ oksidlanish-qaytarilish juftini hosil qilar ekan, aynan shu juftning potensiali elektronlar koʻchishini ta’minlaydi. Fe-saqlovchi sitoxromlarda temirning koordinatsion soni odatda 6 ga teng boʻladi, aminokislota qoldiqlari doimo aksial holatlarda joylashadi (gemoglobindan farqli oʻlaroq, aksial holat boʻsh boʻladi yoki uni suv molekulasi egallaydi), temir esa ikkala oksidlanish darajasida ham quyi spinli holatda boʻladi.
Katalaza va peroksidazalar antioksidant himoya tizimining ishlashida muhim rol oʻynaydi. Ushbu fermentlar vodorod peroksidning parchalanish jarayonini aktivlashtiradi. Katalaza va peroksidazalar hayvon hamda oʻsimlik toʻqimalarida keng tarqalgan. Katalaza ham peroksidaza va sitoxromoksidaza singari Fe-porfirinli fermentlar jumlasiga kiradi. Ular kimyoviy tabiatiga koʻra gemoprotein boʻlib, prostetik guruhining tarkibi Fe-porfirindan iborat.
Elektron tashuvchi oqsillarga temir-oltingugurtli oqsillarni (5-rasm) ham kiritish mumkin, ular (Fe – S)n klasterini saqlab, feredoksinlar deb nomlanadi.

• 
  
  

5-rasm. “Gemsiz” temir-oltingugurtli oqsilning tuzilishi (Cys – sistein qoldigʻi)
Ularda temir atrofida sisteindagi tiolatli qoldiqlarning oltingugurt atomlari tetraedrik joylashadi. Oltingugurt atomlaridan tashqari temirning shuningdek, karboksilatli ligandlar, imidazol, aloksi guruhlar hamda tashqi ligandlar H₂O va OH^– bilan koordinatsion bogʻlangan birikmalari ham ma’lum. Bunda temir atomining koordinatsion soni 6 gacha koʻtariladi. Kub shaklida [4Fe–4S] koʻrinishdagi klasterlardan tashqari yanada murakkabroq klasterlar ham mavjud:
[8Fe – 7S] va [Mo – 7Fe – 8S–X] (nitrogenazada).
Hayvon va inson organizmiga temir oziq-ovqat orqali kiradi. Jigar, goʻsht, tuxum, dukkakli oʻsimliklar, non, krupa, lavlagida temir miqdori koʻp boʻladi. Temirga boʻlgan sutkalik ehtiyoj: bolalar uchun – 4 mg dan 18 mg gacha, erkaklar uchun – 10 mg, ayollar uchun – 18 mg , homilador ayollar (homiladorlikning 2-yarmida) – 33 mg.
Ayollarda temirga bolgan talab erkaklarga nisbatan yuqori. Aslida ovqat orqali tushadigan temirning oʻzi organizm uchun yetarlidir, lekin ayrim hollarda (anemiya, shuningdek qon donorlik qilganda) temir saqlovchi preparatlar va ovqatga qoʻshiladigan qoʻshimchalarni ishlatish kerak boʻladi. Temirga boʻlgan sutkalik ehtiyoj kam va shu sababli uni oson qoplash mumkin. Ammo emizikli ayollar va ularning bolalarida temir tanqisligi koʻp hollarda yuzaga keladi.

• 
  Temirning ortiqcha dozasi (200 mg va undan yuqori) toksik ta’sir koʻrsatishi mumkin. Temirning ortiqcha dozasi organizmning antioksidant tizimini susaytiradi, shu sababli sogʻlom odamlarga temir tutuvchi preparatlarni qabul qilish tavsiya etilmaydi.
  

6-rasm. Fe ga boy oziq-ovqat mahsulotlari
Qiziqarli jihati shuki, qadimgi zamondan to hozirgi kungacha temir tanqisligi anemiyasini davolash uchun temirli vino-ichimligi ishlatilib kelinadi. Ushbu ichimlik uzum vinosiga temir qirindisi qoʻshib tayyorlanadi. Hayratlanarlisi shundaki, temir vinoda (kislotali muhit) erib tabiiy organik moddalar bilan kompleks hosil qiladi, unda temir miqdori koʻp boʻladi. Tushunarliki, qadimgi dorivor ichimlik bilan zamonaviy preparatlarning ta’sir mexanizmi deyarli bir xil.