Молекулярные комплексы и их роль в метаболических процессах

Содержание

Введение
1. Состав и номенклатура комплексных соединений
2. Комплексы, содержащие молекулярные монодентантные лиганды
Унитиол.
Этилендиаминтетрауксусная кислота
3. Циклические комплексы, содержащие полидентатные лиганды
Глицин
Пуриновые основания
Гемоглобин
Железо крови
4. Комплексы, имеющие октаэдрическую конфигурацию – порфириновые комплексы
Витамин В12
Фармакокинетика
Выводы
Список литературы:

Молекулярные комплексы и их роль в метаболических процессах

Карбонилами металлов называются комплексы, в которых лигандами являются только молекулы оксида углерода, а комплексообразователем – атом металла, имеющий нулевую степень окисления.4
Молекулы этилендиамина H2N-(CH2)2 –NH2 содержат два донорных атома N. Каждый атом аминокислоты H2N – CHRCOOH может использовать два донорных атома N и О. это бидентантные лиганды. С ионом меди (II), например, этилендиамин и аминокислоты могут образовать квадратные комплексы: бис (этилендиамино) медь (II), бис (глицинато) медь (II). По внешнему сходству подобные соединения называют хелатными.5
Свойство ионов металлов образовывать прочные связи с серосодержащими лигандами используется и при подборе лекарств, применяемых для лечения при отравлениях. Такие лекарства имеют общее название – антидоты.
Унитиол. Хорошо растворимая соль, в молекулу которой входят две сульфгидрильные группы. Благодаря этому унитиол обладает высокими антидотными свойствами и успешно применяется при отравлениях мышьяком, ртутью, кадмием, свинцом, хромом, кобальтом и некоторыми элементами.
В качестве антидотов при отравлении цинком, кадмием и ртутью применяют также комплексоны. В медицинской практике наиболее широко используют комплексон (ЭДТА) - этилендиаминтетрауксусная кислота.6
Этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), трилонА, а ее натриевая соль Na2ЭДТА – трилон Б. Белый мелкокристаллический порошок, малорастворим в воде, нерастворим в большинстве органических растворителей, растворим в щелочах. ЭДТУ — четырехосновная кислота, важнейший представитель комплексонов, образующих прочные внутрикомплексные соединения (хелаты) с ионами металлов. Получают ЭДТУ конденсацией этилендиамина с монохлоруксусной кислотой.
В медицине ЭДТУ используют для выведения из организма радиоактивных и токсичных металлов, для консервации крови и др. В стоматологии используется при эндодонтической обработке каналов зуба.7
4. Циклические комплексы, содержащие полидентатные лиганды
Такой лиганд имеет не менее двух донорных атомов, расположенных на расстоянии, достаточном для их размещения на двух или более координационных местах вокруг комплексообразователя.
Если один атом полидентатного лиганда связан с комплексообразователем ковалентной (иногда ионной) связью, а другой «замыкает» на него цикл за счет донорно-акцепторного взаимодействия, то образовавшийся хелат является внутрикомплексным соединением. Классическим примером такого соединения служит комплексное соединение меди (II) с двумя анионами аминоуксусной кислоты (глицина) H2NCH2COOH:
H2N OCO
| |
H2C Cu CH2
| |
OCO NH2

Диглицинат меди(II)8
Глицин (аминоуксусная кислота) — простейшая алифатическая аминокислота, единственная аминокислота, не имеющая оптически изомеров.
Глицин входит в состав многих белков и биологически активных соединений. Из глицина в живых клетках синтезируются порфирины и пуриновые основания.
Глицин также является нейромедиаторной аминокислотой. Рецепторы к глицину имеются во многих участках головного мозга и спинного мозга и оказывают «тормозное» воздействие на нейроны, уменьшают выделение из нейронов «возбуждающих» аминокислот, таких, как глутаминовая кислота, и повышают выделение ГАМК.
Фармакологические свойства. Глицин является регулятором обмена веществ, нормализует и активирует процессы защитного торможения в центральной нервной системе, уменьшает психоэмоциональное напряжение, повышает умственную работоспособность.
Глицин обладает глицин- и ГАМК-ергическим, альфа1-адреноблокирующим, антиоксидантным, антитоксическим действием; регулирует деятельность глутаматных рецепторов.9
Препарат глицин способен:
- уменьшать психоэмоциональное напряжение, агрессивность, конфликтность, повышать социальную адаптацию
- улучшать настроение;
- облегчать засыпание и нормализовать сон;
- повышать умственную работоспособность;
- уменьшать вегето-сосудистые расстройства (в т.ч. и в климактерическом периоде);
- уменьшать выраженность общемозговых расстройств при ишемическом инсульте и черепно-мозговой травме;
- уменьшать токсическое действие алкоголя и других лекарственных средств, угнетающих функцию ЦНС.
Аминокислота глицин, как и другие аминокислоты, необходимая составляющая нашего организма.
Роль аминокислот в организме:
- аминокислоты входят в состав белков и пептидов;
- аминокислоты являются предшественниками биогенных аминов (нейромедиаторов и гормонов), некоторые аминокислоты сами могут выступать в качестве нейромедиаторов;
- аминокислоты могут окисляться, обеспечивая клетку АТФ;
- они могут использоваться на синтез глюкозы, гема, нуклеотидов и многих других соединений.10

Пуриновые основания
Пуриновые основания синтезируются из аминокислоты – глицин.
Мажорные основания пуринового ряда: аденин – А, гуанин – Г.
Нуклеотиды представляют собой соединения, образованные молекулой пентозы, гетероциклическим основанием (пуриновые основания) и молекулой фосфорной кислоты за счет эфирной связи по атому углерода С3 или С5 пентозы, т.е. нуклеотиды – это фосфорнокислые эфиры нуклеозидов.11
Мононуклеотиды выполняют в клетке исключительно важные функции. Они выступают в качестве источников энергии, причем АТФ является универсальным соединением, энергия которого используется почти во всех внутриклеточных реакциях, энергия ГТФ необходима в белоксинтезирующей деятельности рибосом. Производные нуклеотидов служат также переносчиками некоторых химических групп, например, НАД (никотинамиддинуклеотид) – переносчик атомов водорода.
Однако наиболее важная роль нуклеотидов состоит в том, что они служат строительными блоками для сборки полинуклеотидов: РНК и ДНК (рибонуклеиновых и дезоксирибонуклеиновых кислот).12
Гемоглобин
К внутрикомплексным соединениям относятся и важнейшие природные соединения, определяющие жизнь на Земле – гемоглобин и хлорофилл.
Структура их ядер одинакова, только у хлорофилла Ме = Mg+2, у гемоглобина Me = Fe+2. По двум вакантным координационным местам к этим комплексообразователям легко присоединяются еще две молекулы других веществ: в гемоглобине по одну сторону плоскости хелата железом молекула белка глобина, а по другую сторону – молекула кислорода, благодаря чему это соединение и является переносчиком кислорода.13
Гемоглобин – дыхательный пигмент, содержащийся в эритроцитах, с помощью которого осуществляется транспорт молекулярного кислорода из легких к тканям. Относится к сложным белкам – хромопротеидам. Молекула гемоглобина состоит из двух частей: простетической группы (гемма), в состав которой входит атом железа, и белка типа альбуминов – глобина. На долю гема приходится 4% молекулы гемоглобина, а глобина – 96%.14
Гем – это железосодержащая простетическая группа. Его молекула имеет форму плоского кольца, в центре которого находится атом железа (порфириновое кольцо). Гемм в организме выполняет ряд биологически важных функций.
Перенос электронов. В качестве простетической группы цитохромов гемм выступает как переносчик электронов. Присоединяя электроны, железо восстанавливается до Fe (II), а, отдавая их, окисляется до Fe (III).
Перенос кислорода. Гемоглобин и миоглобин – два гемсодержащих белка, осуществляющих перенос кислорода.
Каталитическая функция. Гем входит в состав каталаз и пероксидаз, катализирующих расщепления пероксида водорода до кислорода и воды. Содержится он также и в некоторых других ферментах. 15
При потере железа гем превращается в гематопорфирин. Как в оксигемоглобине, так и в редуцированном гемоглобине железо находится в двухвалентной закисной форме. Трехвалентная (окисная) форма железа, не способна переносить молекулярный кислород, может образовываться при окислении в метгемоглобин. При разрушении эритроцитов (гемоглобина) в конечном счете, в печени образуются желчные пигменты – билирубин и биливердин; в течение суток 3,6 г гемоглобина превращается в желчные пигменты.
Нарушение дыхательной функции крови может наблюдаться при уменьшении количества гемоглобина, эритроцитов в крови (анемии) и изменение качества гемоглобина: образование карбоксигемоглобина (отравление окисью углерода), метгемоглобина (отравление гемолитическими ядами), сульфгемоглобина.16
Железо крови
Основная часть железа крови находится в составе молекул гемоглобина эритроцитов (около 2,7 г), другая, меньшая часть – в плазме крови (негемоглобинное или транспортное железо), в соединении с белком – ß1-глобулином (трансферрин). Кроме того, в организме имеется запасное или депонированное железо в виде ферритина с атомами железа. Накопление ферритина происходит в ретикулоэндотелиальной системе печени, селезенки и костного мозга. Депонируется как экзогенное, так и эндогенное (из распадающихся эритроцитов).