Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений (гемоглобин, цитохромы, кобаламины). Физико-химические принципы транспорта кислорода гемоглобином.

Подобный сдвиг кривой наблюдается и при повышении температуры тела. Повышение температуры тела, например, по причинеусиления активности скелетных мышц, приводит к снижению сродства гемоглобина к кислороду.Заключительные выводыШироко известны натуральные металлоферменты, которые содержат один или несколько ионов переходных металлов, таких как Fe, Cu, Zn, Ni и Co, в белковой матрице. Металлоферменты принимают участие в основных каталитических реакциях биосинтеза и метаболизма. Все ионы металлов в основном действуют как кислоты Льюиса или как окислительно-восстановительные центры.Металлопротеиды (группа ферментов, частью которыхявляются металлоферменты) также являются катализаторами некоторыхсложных процессов в природе, таких как фотосинтез и окисление воды. Но натуральные металлопротеиды не позволяют широко изучить структуру биокомплексов Поэтому основной задачей в области изучения металлопротеидов являетсяполучение новых синтетических металлопротеидов. Эти соединения не только позволяют выявить скрытые структурные характеристики, которые не обнаруживаются при изучении натуральных металлопротеидов и их вариантов, но также позволяют получать новые металлоферменты для биотехнологической и фармацевтической промышленности.Список литературыУлахович Н.А., Медянцева Э.П., Бабкина С.С., Кутырева М.П., Гатаулина А.Р. Металлы в живых организмах: учебное пособие для лекционного курса«Основы бионеорганической химии»[Электронный источник]. URL:http://window.edu.ru/catalog/pdf2txt/078/78078/58996?p_page=2Н. В. Кудряшова, С. Д. Мызина Физиологическая химия/Химические аспекты физиологических процессов/Учебное пособие [Текст]. Издательство: Новосибирский государственный университет, 2021М.В. Волькштейн Молекулярная биофизика[Текст]. Изд.: М: Наука, 1975 – 616 c.Metalloenzymes[Электронный ресурс]. URL:https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-1-4020-9212-1_134#:~:text=Metalloenzymes%20are%20enzyme%20proteins%20containing,1996%20for%20a%20general%20overview).Transport of oxygen in the blood[Электронныйресурс]. URL:https://www.rsb.org.uk/images/13_Transport_of_oxygen_in_the_blood.pdfMaton, Anthea; Jean Hopkins; Charles William McLaughlin; Susan Johnson; Maryanna Quon Warner; David LaHart; Jill D. Wright (1993). Human Biology and Health. Englewood Cliffs, New Jersey, US: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-981176-0.Dominguez de Villota ED, Ruiz Carmona MT, Rubio JJ, de Andrés S (1981). "Equality of the in vivo and in vitro oxygen-binding capacity of hemoglobin in patients with severe respiratory disease". Br J Anaesth. 53 (12): 1325–28. doi:10.1093/bja/53.12.1325. PMID 7317251. S2CID 10029560.Patton, Kevin T. (2015-02-10). Anatomy and Physiology. Elsevier Health Sciences. ISBN 978-0-323-31687-3. Archived from the original on 2016-04-26. Retrieved 2016-01-09.Saha, D.; Reddy, K. V. R.; Patgaonkar, M.; Ayyar, K.; Bashir, T.; Shroff, A. (2014). "Hemoglobin Expression in Nonerythroid Cells: Novel or Ubiquitous?". International Journal of Inflammation. 2014 (803237): 1–8. doi:10.1155/2014/803237.Weber RE, Vinogradov SN (2001). "Nonvertebrate hemoglobins: functions and molecular adaptations". Physiol. Rev. 81 (2): 569–628. doi:10.1152/physrev.2001.81.2.569. PMID 11274340. S2CID 10863037. Archived from the original on 2022-03-04. Retrieved 2019-12-16.PDB: 1GZX Proteopedia Hemoglobin[Электронный ресурс]Amarapurka DN, Patel ND (September 2004). "Gastric Antral Vascular Ectasia (GAVE) Syndrome" (PDF). Journal of the Association of Physicians of India. 52: 757. Archived (PDF) from the original on 2016-03-04.Chapter 20. The Respiratory System/ 20.4 Transport of Gases in Human Bodily Fluids/[Электронный ресурс]. URL:https://opentextbc.ca/biology/chapter/20-4-transport-of-gases-in-human-bodily-fluids/ПРИЛОЖЕНИЕ 1Рисунки, графики, таблицыРисунок 1 – Строение фермента [3]< CuРисунок 2 – Ряд переходных металлов по каталитической активности при неферментативном катализе [3]Рисунок 3 – Скорости реакций, катализируемых металлоферментами, и скорости реакций в модельной системе [3]a) Карбоксипептидаза, действующая как пептидаза (сплошная линия); карбоксипептидаза, действующая как эстераза(пунктир); б) карбоангидраза; в) идеализированная модельная системаРисунок 4 –Связывание белковых функциональных групп и металлов в составе металлоферментов[3]< CuРисунок 5 – Ряд металлов по константам связывания для модельных систем [3]Таблица 1 – Характеристики полос поглощения комплексов Cu (A), Fe (Б) и Со (В) и белков, содержащих эти металлы 1)[3]Веществоλ, ÅСимметрияА.1. ПростыеCu (II)-комплексы [Cu(NН3)4]2+Бис (3-фенил-2,4-пентандитионат)-Cu (II)[Cu(Н2О)2]2+6600 (~20)4900 (~50)7000 (~5)6600 (~40)5200 (~25)7900 (~10)7500 (~25)5800 (~50)6500 (~50)9500 (~5)ТетрагональнаяОсь второго порядкаТетрагональная2. Комплексы белка с CuCu (II)-карбоангидразаCu (II)-альбумин плазмы760570широкаяширокая(120)(90)Неизвестная низкая симметрия3. «Инертные» Cu-белки ЭритрокупреинЦереброкупреин650650широкаяширокая(280)(400)Неизвестная симметрияВозможно тетрагональная4. «Активные» Cu-белкиПластоцианинЛакказаСиний белок из Pseudomonasaeruginosa4600(500)4500 (970)5000 (сл)5970 (4400)6080(4000)6250(3000)7700(1600) 8500(700)7250 (сл)Неизвестная низкая симметрияСинийбелокизPseudomonas dentrificans4500 (сл)59*10(3000)8000(1000)Б.[Fе(СN)6]3-[Fе(Н2О)5ОН]2+Ферредоксин (шпинат)Одна или две дискретныеполосы3250 (5160) 5200 (5160) 4630(4650)5700 (плечо)Октаэдрическая?В.[Сo(Н2О)6]2+[СоСl4]2-Со-карбоангидразаСо-щелочная фосфатаза5100(10)6850 (700)5100 (280)5150(265)1200(2)1700(100)5500 (380)555 (350)615 (300)640 (280)605 (180)640 (230)ОктаэдрическаяТетраэдрическаяНерегулярно тетраэдрическая или с координационным числом 51) В скобках указаны величины молярного поглощения при всех длинах волн в единицах моль-1 см-1.Таблица 3 –Примеры металлоферментов и катализируемых ими реакций [1]ФерментКатализируемая реакцияМеталлКарбоксипептидазаГидролиз пептидовZnЩелочная фосфотазаГидролиз эфиров фосфорнойкислотыZnКарбоангидразаГидратацияZnАлькогольдегидрогеназаДегидрирование (НАД)ZnАльдолазаПрисоединение по карбонильнойгруппеZnГликольдегидразаПерегруппировкаСоКарбокситрансфосфорилазаПеренос фосфатной группыСоФенолоксидазаОкисление (оксидаза сосмешанными функциями)Сu (Fe)ЦитохромооксидазаОкисление (последнее звено вцепочке из цитохромов, черезкоторую происходит переносэлектронов)Сu, ЕеОксидаза пировинограднойкислотыОкислениеMnЦитохромПеренос электронаFeФерредоксинТо жеFeКсантиноксидазаОкислениеFe, МоТаблица 4 –Примеры некоторых металлоферментов организма животных [1]Название ферментаМеталлСтехиометрияИсточник полученияМоноамннооксидазиУриказаЦнтохромоксидазаCuCuCu1 Cu1 Cu1 Cu/гемПлазмакрупногоПеченьрогатогоСердцескотаНАДН-дегилрогеназаСукцинатдегидрогеназаАльдегидоксидазаFeFeFe, Мо4 Fe4 Fe8 Fe, 2МоСердце свиньиСердце свиньиПечень свиньиПируваткарбоксилазаMn4 MnПечень цыплятКсантиноксидазаМо1,5Мо, 8 FeМолоко коровьеКарбоангидразаКарбоксипептидаза АКарбоксипептидаза БАлкогольдегидрогеназаЛейцинаминопептидазаZnZnZnZnZn1 Zn1 Zn1 Zn4 Zn4-6 ZnЭритроцитыкрупногоПанкреасрогатого скота Панкреас свиньиПечень лошадиПочки свиньиГлютатионпероксидазаSe4 SeЭритроциты крупного рогатого скотаРисунок 6 - Структура гемоглобина человека.Альфа- и бета-субъединицы отмечены красным и синим цветом, соответственно, а железосодержащие гем-группы – зеленымРисунок 7 – Структура цитохрома с с гемом сРисунок 8 – Структура кобаламинаПо оси абсцисс: парциальное давление кислорода (мм рт.ст.)По оси ординат: процентное насыщениеРисунок 9 - Кривая диссоциации кислородаТаблица 5 – Примеры многоцентровых металлоферментовФерментМол. масса (4103)МеталлФункцииФерредоксин5-10Fе (2-7)Отщепление Нили переносэлектронаНАД Н-оксидазы-Fe (2-7)Отщепление НФлавиноксидазы-Fe (4)То жеКсантиоксидаза250Fe(6) Мо (2)ОкислениексантинаДегидрогеназадигидрооротовойкислоты62Fe (2)Отщепление НОксидаза аскорбиновой кислоты150Cu (6)Отщеплениеатомов НФенолоксидаза30 - 300Cu (2-8)Отщеплениеатомов НЛакказы120Cu (4)То жеМоноаминоксидаза225Cu (2)Амин альдегид(кофермент- пиридоксаль)Пластоцианин20Cu (8)ПереносэлектронаЦерулоплазмин160Fe (2)Перенос меди(Окислениежелеза)RHP-белок30Бактериальноедыхание