生命体中的配合物VIP专享VIP免费

生命体中的配合物2011.11.16内容导览3配位化合物，特别是螯合物在生物体中具有重要作用，至少有就九种过渡元素是生命必需元素，即V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn和Mo。这些金属元素的生物学效应大都是通过与生物配体的配位作用而产生的。卟啉类化合物和咕啉类化合物是两类重要的生物配体，前者含有卟啉环结构，后者含咕啉环结构。什么是卟吩？卟吩是一类由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥（=CH-）互联而形成的大分子杂环化合物。卟啉的骨架结构是卟吩。卟吩的所有衍生物总称为卟啉。而它们的金属衍生物称作金属卟啉。事实上，许多卟啉都是以与金属离子配合的形式存在于自然界中。例如叶绿素是含镁的卟啉化合物，血红素是含铁卟啉化合物,维生素B12是含钴的咕啉化合物，它们在生物体内都有作重要的生理功能。什么是光合作用？光合作用（Photosynthesis）是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。生命体系中的一个最重要的氧化还原反应要算下述光合成反应nH2O+nCO2(CH2O)n+nO2太阳光叶绿素a1光合过程所需的能量通过镁－大环叶绿素a1（一个镁二氢卟啉络合物）从太阳光吸收，然后利用此光能生产氧气和有机物.叶绿素a1生物固氮作用生物固氮作用：大气中的氮被还原为氨的过程。生物固氮只发生在少数的细菌和藻类中。估计全球每年生物固氮作用所固定的氮（N2）约达17500万吨，其中耕地土壤约有4400万吨，超过了每年施入土壤4000万吨肥料氮素（工业固氮）的量。因此，生物固氮作用有很大潜力。固氮酶是一种能够将分子氮还原成氨的酶。固氮酶是由两种蛋白质组成的：一种含有铁，叫做铁蛋白，另一种含铁和钼Mo2+，称为钼铁蛋白。只有钼铁蛋白和铁蛋白同时存在，固氮酶才具有固氮的作用。固氮酶广泛存在于与豆科植物（苜蓿、紫花苜蓿、大豆、豌豆）共生的根瘤菌中，存在于土壤中的细菌如克雷白氏杆菌、固氮菌、蓝藻细菌以及赤杨树上生长的固氮根瘤中。该过程的特征，也是最诱人的地方是它可以在常温、常压的温和条件下进行。这一过程就是靠一种叫“固氮酶”的生物催化剂的作用。固氮酶固氮酶的固氮作用，要求厌氧条件，非常不稳定，在空气中容易失活。钼铁蛋白的活性中心由两个铁钼辅因子（FeMoco）及两个铁硫簇（P簇）组成，铁蛋白的活性中心由两个铁硫簇组成。固氮机理的细节至今不详，但知道其关键问题是如何去克服N≡N分子的极大惰性。知道固氮酶靠着这两种蛋白的协同作用，催化还原N2生成NH3.铁蛋白是催化还原N2时的电子给与体。铁钼辅因子是底物络合还原的活性部位。生物化学家已分离出该催化过程中的含金属辅酶。该领域近年来取得的一个重要突破是获得了辅酶MoFe7S8(b)和与之相关的“P”簇合物（a）的晶体，并用X-射线单晶衍射法测定了它们的结构。“P”簇含有两个Fe4S4簇通过S原子连接(图.a).Mo-Fe-S簇含有一个开放的部位，N2的还原就发生在这个Mo-Fe-S簇上.N2可能进入它的中心孔腔中并按图b中Y的方式与铁原子结合，N≡N被削弱，进而发生还原与加氢作用。人体中，Fe是最丰富的过渡金属，含量4.2~6.1g,在哺乳动物中，大约70%的Fe以卟啉配合物或血红素的形式存在。例如血红蛋白、肌红蛋白、过氧化氢酶、细胞色素c及色氨酸双加氧酶等。人体内的配合物------O2的传输与贮存Hb和Mb的功能血红蛋白是我们最熟悉，分布最广的氧载体。它存在于红血细胞中，脊椎动物利用血红蛋白将氧气从肺或腮运送到各种机体组织中去，在那儿，O2被用于生物氧化过程，并最后还原成CO2。脊椎动物也利用氧贮存蛋白－肌红蛋白，肌红蛋白对肌肉组织提供氧气以维持肌肉活力。血红蛋白Hb与肌红蛋白Mb血红蛋白亚单元Fe(II)－卟啉配合物（血红素）Hb和Mb的结构血红蛋白(Mr=64500D)由4个蛋白质亚单元构成，每个亚单元含有一个Fe(II)－卟啉配合物（血红素）。其中两个亚单元具有相同的氨基酸序列，形成α-链.另外两个亚单元形成β-链;就是靠着血红素的这4个亚单元结构，发挥其重要的生物功能。肌红蛋白(Mr=17000D)由一条单一多肽链(珠蛋白)和一个Fe(II)－原卟啉...