Метаболизм - железо
Cтраница 1
Метаболизм железа необходим для накопления и транспорта железа. В организме человека и многих высших животных оно накапливается и сохраняется в виде ферритина и гемосидерина, которые скапливаются в печени, селезенке и костном мозге. Фер-ритин - растворимое в воде кристаллическое вещество, состоящее из белковой оболочки грубо сферической формы с внутренним диаметром около 75 А и внешним диаметром около 120 А, которая построена в свою очередь примерно из 20 субъединиц. Внутри этой оболочки находится мицелла с Ре2Оз - Н2О - фосфатом в коллоидном состоянии. До 23 % от сухой массы ферритина может составлять железо. В гемосидерине процентное содержание гидроксида железа еще выше, но его строение различно в разных организмах и определено значительно хуже, чем строение ферритина. [1]
Ферритин, обеспечивающий метаболизм железа в организмах млекопитающих, является металлопротеином, также изученным с помощью мес-сбауэровской спектроскопии. При температурах ниже 30 К в спектрах появлялась сверхтонкая структура, особенно заметная при 4 2 К. Авторы этой работы считают, что особенности мессбауэровского спектра согласуются с предположением о существовании суперпарамагнетизма в ферритине. [2]
Сидерохромную активность можно обнаружить IB почве и навозе, откуда можно заключить, что такие соединения имеют общее значение в метаболизме железа микробами. Ге-мин активен для дативных ( ауксотрофов; нет со-мнения, что такие штаммы адаптировались к использованию нескольких природных железосодерж-ащих соединений. Возможно, Fe ( II) достаточно растворимо в культурной среде анаэробных частиц для того, чтобы отпала необходимость в си-дерохромных носителях, но эта точка зрения нуждается в экспериментальной проверке. Специфические транспортные системы для ионов металлов, отличных от железа, могут и не требоваться, поскольку такие ионы обычно гораздо более растворимы, чем железо, и, кроме того, они требуются в меньших количествах. [3]
Все эти данные заставляют предположить, что по крайней мере у Arthrobacter сидерохромы не являются специфическими коферментами, участвующими во внутреннем метаболизме железа в клетке, а просто служат для передачи иона металла в то место, где он может быть превращен в физиологически функциональное производное. [4]
И наконец, два реагента, связывающих ионы Fe ( II) и продуцируемые микроорганизмами, заслуживают внимания, хотя сейчас эти соединения и нельзя связать с метаболизмом железа. Каждый атом железа связан с фенолятным кислородом и азотом нитрозо-группы в итрозофенольном лиганде. [5]
Отсутствие в пище витамина С, который обильно содержится в цитрусовых и шиповнике, приводит к развитию цинги. Этот витамин регулирует метаболизм железа и некоторых аминокислот. Даже при достаточном количестве железа в пище в случае недостатка витамина С оно полностью не усваивается. Этот пример иллюстрирует сложность диагностики заболеваний, вызванных неполноценным питанием, и показывает, что биохимические процессы тесно связаны между собой. [6]
 |
Фенолятные ( внизу и гидроксаматные ( вверху комплексы железа ( III, найденные в микробных железотранспортирующих соединениях. [7] |
В настоящее время мы различаем два главных типа сидеро-хромов-феноляты и гидроксаматы. Вещества, ближе других связанные с метаболизмом железа, представлены энтеро-бактином ( I) [2] и феррихромом ( Va) [3], относящимися соответственно к фенолятной и тидроксаматной сериям; их молекулы содержат по 6 атомов кислорода каждая. Кроме того, здесь будет описан ряд соединений, которые, как полагают, также участвуют в транспорте железа, но содержат меньше шести связующих атомов в молекуле; но главное внимание будет уделено системам типа энтеробактина и феррихрома. [8]
Так, у животных не существует никакого механизма для выведения железа. Этот элемент всасывается через стенки кишечника по мере необходимости. Сидерохромы должны присутствовать в кишечнике высших животных, но значение этих веществ для метаболизма железа в организме-хозяине пока неясно. [9]
 |
Содержание железа в некоторых белках. [10] |
К этой проблеме тесно примыкает вопрос о возможности изучения парамагнитной релаксации из сверхтонкого расщепления мессбауэровских спектров. Анализ важнейших параметров мессбауэровских спектров - изомерного сдвига, квадрупольного расщепления, эффективного внутреннего магнитного поля, асимметрии линий - и результата влияний на них температуры и внешних магнитных полей позволяет во многих случаях получать уникальную картину электронного строения железа в гемо - и металлопротеинах, а также молекулярных групп ближайшего окружения железа. Измерение интенсивности резонансного поглощения у-квантов без отдачи в образцах, находящихся в различных температурных условиях и агрегатных состояниях, часто дает возможность сделать выводы относительно прочности связи атома или иона железа с другими атомами или молекулярными группами. Наконец, не менее перспективным и важным является использование мессбауэровской спектроскопии для изучения метаболизма железа в разных организмах. [11]
Мошковский и др. [4] наблюдали отчетливые спектры от интактных клеток Hydrogenomonas Z-I. По-видимому, эффект давало железо, которое находилось главным образом в цитохромной системе, сильно развитой в этих бактериях. Мессбауэровский спектр лиофильно высушенных клеток бактерий Hydrogenomonas Z-I состоит из двух линий, расположенных при скоростях 0 56 и 4 36 мм / сек. Интенсивность последней линии приблизительно в 2 раза меньше интенсивности линии малой энергии. Создается впечатление, что регистрируемый спектр является наложением двух спектров, из которых один синглетный с изомерным сдвигом 0 56 мм / сек, а другой дублетный с квадруполь-ным расщеплением 3 1 мм / сек и изомерным сдвигом 2 16 мм / сек. Первый спектр характерен для ионов трехвалентного железа. Дублетный спектр с большим квадрупольным расщеплением обычно связывают с присутствием в образце высокоспинового двухвалентного железа. Таким образом, из анализа мессбауэровских спектров можно сделать вывод, что железо в клетках Hydrogenomonas Z-I, находится как в двухвалентном, так и в трехвалентном состояниях, хотя в среде находились только трехвалентные ионы железа. Эта работа открывает широкие перспективы для изучения состояния железа в различных органеллах клеток, а также метаболизма железа в зависимости от условий среды. [12]
Страницы: 1