Негізгі микроэлементердің ағзалар құрамындағы энергетикалық жасушалардағы маңызы

Негізгі микроэлементердің ағзалар құрамындағы энергетикалық жасушалардағы маңызы

Бұл екі металл адамзаттың техникалық мәдениетінде де, ағзасындада маңызы зор. Техникада бұлар бос металл немесе құйма күйінде қолданылып, ал ағзада темір мен мыстың иондары әрекет етеді.

Табиғат әрқашанда үнемді, металдардың күрделі комплексті қосылыстар жасай отырып, оны әртүрлі биохимиялық «міндеттерді» атқаруға қабілетті қылып түзеді. Темірдің бір ғана қосылысы әртүрлі жұмыстар атқаруға қабілетті болып шықты. Ол қосылыс қандай ақуызбен байланысқанына және қандай валенттік күйде болғанына қарай әртүрлі жұмыс түрін атқара береді.

Сондықтан темірде мыс тәрізді тәрізді ферменттердің қалыпты әрекеті үшін, қан түзілу үрдісі үшін, оттек тасымалы үшін, зат алмасу үрдісінде бір молекуладан екіншісіне электрондар қозғалысын ұйымдастыру үшін қажет.

Темір.Темірдің иондары көп жағдайда протопорфиринмен комплексті қосылыс формасында кездеседі (3-сурет). Темір иондары (+2 тотығу дәрежесіндегі) протопорфириннің ішкі аймағына өтіп, NH топтарындағы сутегінің екі атомының орнын басады, ал қалған басқа екі азот атомдары өздерінің бос электрондық жұптары арқылы темір ионымен байланысады. Бұл жағдайда күрделі электрондық орбитальдар түзіліп С және N атомдарынан түзілген сақинаны толық көмкере жауап орталық ионды қоршап тұрады. Түзілген қосылыс – ферропротопорфирин (4-сурет) гем деп аталады. Бұл жазылыңқы циклдің (макроцикл) ортасында темір (ІІ) болады. Осы гем гемоглобиннің құрамына кіреді

[pic 1][pic 2]

Сурет 3 - Протопорфирин                      Сурет 4 - Ферропротопорфирин

Бұндай структура (құрылым) циклі жиі кездеседі, оны миоглобиннен, көптеген цитохромдардан табуға болады.

Гемоглобин - гемнің ерекше ақуыз-глобинмен қосылу өнімі.  Гем онда өте берік байланысқан (5-сурет) Ағза жасушасы тіршілік әрекеті үшін оттегіне мұқтаж. Судағы жай ғана еріген оттегі, демек жасуша сұйықтығында болуы мүмкін, оттегі жасушаға жеткіліксіз.   1л суда 900 С-та және қалыпты қысымда бар болғаны 6,6 см3 оттегі ериді (Бұл 1 л суда 310-4 моль мөлшеріне сәйкес келеді). Ауадағы оттек суда еріп өтуі үрдісінен зат алмасу үрдісі едәуір тез жүреді. Осындай еріткіштіктен жасушалар тіпті тұншығып қалады, бірақ қанның ерекше қасиеті бар, дәл осындай жағдайда адамның 1 л қанында 200 см3 оттегі ериді. Бұл гемоглобиннің оттегін байланыстыруының нәтижесі. Гемоглобин - қан пигменті қызыл қан түйіршіктері – эритроциттерде болады. Гемоглобин - өкпеден жасушаларға қан тасымалы жұмысын атқарады, сол кезде темір ионының тотығу дәрежесі өзгермейді. Бұл оксигемоглобин деп аталатын қосылыс берік қосылыс емес - жоғары қысымда оттегі (өкпе альвеолдарында) түзіліп жатса, ал қанда қысым төмен болса (тыныс алушы жасушада) ыдырап, оттегін бөліп шығарады. Үрдіс мынадай схематикалық теңдеумен өрнектеледі: [pic 3]

О2 +гемоглобин → оксигемоглобин

Тепе-теңдік өкпеде оң жаққа, ал жасушада сол жаққа қарай ығысады. Оксигемоглобиннің түсі неғұрлым ашық түсті болады. Вена қан түсі оттегінен айырылғандықтан, артерия қан түсіне қарағанда қоңырқай түсті болады. Әрбір эритроцит өзінде 280 млн гемоглобин молекуласын ұстайды.

Глобин - ақуыздың молекулалық массасы 65000 шамасында болады. Осы үлкен орасан зор құрлымды жасушаларға оттекті жеткізу үшін эритроциттер сүйреттеді. Бір молекула глобинде 4 атом темір бар, яғни 4 бөлек гем бар. Әр гем күрделі ақуыз қабықшасымен қоршалған олардың әрқайсысы 574 аминқышқылдардан тұрады. Бұнда осындай 4 тізбек бар. Екеуі -тізбек және екі -тізбек деп аталады.[pic 4][pic 5]

Темірдің атомына 1 молекула оттегі қосылады. Яғни бір гемоглобин бөлшегі 4 молекула оттегін қосып алады. Гемоглобиндегі барлық темір атомдары ерекше сиқырлы байланыс бар. Егер 3 темір атомы О2 қосылса, онда 4-атомға оттегінің қосылуы тездетіледі. Ал гидрокарбонаттар, сүт қышқылдары сияқты тіршілік өнімдері оттектің бөлініп шығуын тездетеді.

    Оттегінің темірмен байланысуы гемоглобиндегі 6-шы координациялық орынға түсуінен болуы мүмкін. Протопорфирин-жазылыңқы молекула (тақташа). Темірдің атомы пирролдың ядродағы азоттың 4 атомымен қоршалған. Оның координациялық сферасын 5-орынды бүкіл комплексті ақуызбен жалғап тұратын амин қышқылы ұстап тұр. Ал 6-орын бос тұр, міне осы зонаға О2 молекуласы түседі. Темірдің ағзадағы айналымы төмендегі суретте көрсетілген (6-сурет).