Порфириновый цикл

Cтраница 4

В табл. 6.4 приведены соответствующие данные. Интерпретация магнитных и спектральных свойств тема основывается на квантовомеханическом анализе. Теоретические расчеты основаны на теории поля лигандов. Молекулярные орбитали системы представляются линейными комбинациями орбиталей Fe, порфиринового цикла и лигандов. [46]

Бактериальный фотосинтез, а затем и фотосинтез зеленых растений развивались примерно 3 - 2 109 лет назад. Фотосинтез состоит в поглощении света и преобразовании его энергии в химическую энергию биологических молекул. Для этого потребовались поглощающие свет соединения, в частности, содержащие порфириновые циклы - хлорофилл и цитохромы. В результате поглощения квантов света в хлорофилле электроны системы переходят на более высокие уровни энергии. Далее работает цепь переноса электронов, главными участниками которой являются окислительно-восстановительные ферменты - цитохромы. Запасенная первоначально в хлорофилле энергия выделяется в биологически полезной форме - в АТФ и НАДФ. [47]

Структура молекулы хлорофилла-а. Молекулы всех хлорофиллов имеют много общего и отличаются только своими боковыми цепями. [48]

Обратите внимание на то, что для образования одного моля сахара С6Н12О6 должно быть поглощено и использовано 48 молей фотонов. Фотоны поглощаются фотосинтетическими пигментами в листьях растений. К важнейшим из этих пигментов относятся хлорофиллы; структура наиболее распространенного хлорофилла, так называемого хлорофилла-а, показана на рис. 25.1. Хлорофилл представляет собой координационное соединение. Он содержит ион Mg2, связанный с четырьмя атомами азота, которые расположены вокруг него по вершинам квадрата в одной плоскости с металлом. Атомы азота входят в состав порфиринового цикла ( см. разд. Следует обратить внимание на то, что в окружающем ион металла цикле имеется ряд двойных связей, чередующихся с простыми связями. Благодаря такой системе чередующихся, или сопряженных, двойных связей хлорофилл способен сильно поглощать видимый свет. На рис. 25.2 показано соотношение между спектром поглощения хлорофилла и спектральным распределением солнечной энергии у поверхности Земли. [49]

Существенной частью аппарата для использования энергии света и является хлорофилл. Хлорофилл очень похож на гем: его молекула также содержит порфириновый цикл. Отличие хлорофилла от тема заключается прежде всего в том, что в первом веществе железо заменено магнием. Кроме того, в молекуле хлорофилла к порфириновому циклу присоединен еще и высокомолекулярный спирт - фитол. [50]

Порфиринам, как правило, присуща очень сильная окраска, поэтому наблюдение полос с переносом заряда в видимой области спектров поглощения должно быть затруднено. Общий эффект комплексообразования обнаруживается по сдвигу спектра поглощения порфирина. Однако энтальпия диссоциации очень хорошо коррелируют с наличием электроноакцепторных или электронодонорных групп. Так, этиопорфирин с восемью электронодонорными группами вокруг пиррольного цикла образует более прочные комплексы с тринитробензолом, чем тетрафенилпорфирин, имеющий только четыре такие группы, а этот последний в свою очередь является более слабым ком-плексообразователем, чем цинктетрафенилпорфирин. Можно предположить, что цинк в форме Zn2 должен оттягивать электроны от порфиринового цикла. Интересный момент, отмеченный этими авторами, заключается в том, что комплексообразующие свойства различных металлопорфиринов слабо зависят от типа иона металла, хотя поглощающая способность комплекса зависит от этого очень сильно. По-видимому, ион металла оказывает лишь небольшое влияние на взаимодействие порфиринового цикла с акцептором, несмотря на то что между порфириновым циклом и ионом металла совершенно очевидно возникают заметные взаимодействия. Установлено, что эффекты сольватации оказывают заметное влияние на константы устойчивости этих комплексов. К сожалению, имеется мало данных по влиянию растворителя на энтальпии диссоциации или, что, возможно, еще важнее, на изменения энтропии комплексов. [51]

В ряде случаев белки проявляют свою активность при наличии в их составе определенных компонентов, связанных с белковой молекулой. Известно большое число комплексов белков с гемом и некоторыми его структурными аналогами, которые объединяются пОд общим названием гемопротеиды. Центральный атом железа в геме способен образовывать шесть связей. Четыре из них расположены в плоскости гема и соединяют атом железа с четырьмя атомами азота плоской структуры порфиринового кольца, а пятая и шестая находятся перпендикулярно по обе стороны плоскости порфиринового цикла и могут давать дополнительные связи с определенными лигандами. Атом железа в геме может менять степень окисления и быть либо в ферроформе Fe2, либо в ферриформе Fe3 и таким образом играть роль переносчика электронов и участвовать в окислительно-восстановительных процессах. Если гем связан в комплекс со специфичным белком, это приводит к резкому усилению одной из выполняемых гемом функции. Например, образование комплекса с белком глобином ( ге-моглобин) усиливает координирующую способность гема, в особенности способность координировать молекулу Ог - Гемоглобин обратимо связывает кислород, который выступает в качестве одного из лигандов, и таким образом служит переносчиком кислорода в многоклеточных организмах. У высших позвоночных гемоглобин находится в специальных красных кровяных клетках эритроцитах), которые сорбируют кислород в легких и доставляют его ко всем органам и тканям с током крови. [52]

Страницы: 1 2 3 4