(O2) disproporsionlanishini tezlashtiradi:
2O2→O2+O2
Hosil bo’lgan vodorod peroksidi katalaza fermenti bilan parchalanadi. Demak, superoksidismutaza va katalaza organizmning hujayralarini nafas olish paytlarida hosil bo’lgan zaharli moddalardan saqlaydi. Superoksid-dismutazada mis atomining konfiguratsiyasn noto’g’ri tekis-kvadrat, rux atomining konfiguratsiyasi esa tetraedr. Mis va rux atomlari bir-biri bilan His- 61 qoldig’ining imidazol fragment orqali bog’langan:
Endi biologik sistemalarda uchraydigan murakkab koordinatsion birikmalarning molekulyar kislorodni saqlash va transport jarayonlarida qatnashishini ko’rib chiqamiz. Bunday funksiyalarni tarkibida temir va mis tutgan fermentlar bajaradilar. Ular 34-jadvalda keltirilgan.
34-jadval Kislorodni saqlaydigan va tashiydigan fermentlar
Ferment
|
Metall
|
Funksiya
|
M
O2
|
Ligandlar
|
Rang
|
Oksi holat
|
dezoksi
-holat
|
|
Gemoglobin
|
Fe
|
Tashish
|
1:1
|
Porfirin
|
qizil
|
Qizil zangori
|
|
Mioglobin
|
Fe
|
Saqlash
|
1:1
|
Porfirin
|
qizil
|
Qizil zangori
|
|
Gemeritirin
|
Fe
|
saqlash
|
1:2
|
Oqsil
|
binafsha
|
rangsiz
|
|
Gemotsiain
|
Si
|
tashish
|
1:2
|
Oqsil
|
zangori
|
|
|
Bu jadvaldan kislorod tashuvchi vazifani ham gemproteinlar, ham gemsiz temir proteinlar bajarishi mumkinligi ko’rinib turibdi. Gemli kislorod tashuvchi fermentlar (gemoglobin, mioglobin) odam qonini rangi qizil bo’lishiga sababchidir. Har xil mollyuskalarni va bo’g’imoyoqlilarni qoni zangori rangga ega bo’lishiga ularning qonida misli gemotsianin pigmenti borligidan kelib chiqsadi. Baʼzi dengiz ilonchuvanlarning ranggi binafsha bo’lishiga esa gemeritrin sababchidir.
Gemoglobin va mioglobin tarkibida gem-guruh kiradi. Gem-guruh odatda qisqacha gem deb nomlanadi, u temirning protoporfirinli kompleksidir. Kompleksda temirning oksidlanish darajasi +2 ga teng. Protoporfirin deb porfirinni pirrol yadrolarida metil, vinil va β-karboksietil guruhlar bo’lgan moddaga aytiladi. Bu kompleksda (101-rasm) temir(II) azot atomi bilan birikkan (Fe-N masofalar bir xil va 2,18 A°ga teng). Temir atomi porfirin halqaning tekisligiga nisbatan 0,8 A° ga yuqoriga ko’tarilgan.
Gemda markaziy temir atomning beshinchi va oltinchi koordinatsion joylari bo’sh. Sof holatda gem kislorod va suv taʼsirida juda tez oksid-
101-rasm. Gemning tuzilishi.
lanadi. Mioglobin va gemoglobinning oksidlangan holatlari metmioglobin va metgemoglobin deb nomlanadi. Ularda temirning oksidlanishi darajasi. +3 ga teng. Metmioglobin va metgemlobin kislorodni o’zlariga biriktira olmaydi. Gemning mioglobin va gemoglobinda barqarorligi shundan iboratki, u Oqsil zanjiri bilan qurshab olingan. Mioglobinni molekulyar massasi 17000 u.b. ga teng. Oqsil zanjir gem atrofida gidrofobr qurshovni tashkil qiladi. Temir atomi Oqsil zanjirning gistidin qoldig’idagi azot atomi bilan qo’shimcha bog’langan. Oltinchi koordinatsion joyga molekulyar kislorod birikadi (102-rasm).
102-rasm. Mioglobinga kislorod molekulasini biriktirish sxemasi.
Mioglobinda bitta qqsil molekulasiga bitta gem-guruhi to’g’ri keladi. Gemoglobin esa tetramer tuzilishga ega. Unda to’rtta mioglobin molekulasi bir-biri bilan assotsiat hosil qiladi. To’rtta gem to’rtta Oqsil zanjiri bilan bog’langan. Mioglobin bilan gemoglobin orasidagi farq ularning kislorodga nisbatan moyilliklaridan iborat.
Mioglobinning kislorodga moyilligi gemoglobinga qaraganda katta. Shuning uchun gemoglobin kislorodni monoglobinga yetkazib beradi. Bu kislorod muskul hujayralarining nafas olishida ishtirok etadi. Mioglobinga nisbatan gemoglobinni o’ziga kislorod biriktirishi murakkab jarayondir. Gemoglobinni to’rtta qismi bosqichma-bosqich kislorod molekulalarini biriktiradi. Gemdagi temir(II) atomi kislorodni o’ziga biriktirganda yuqori spinli holatdan kichik spinli holtatga o’tadi. Kichik spinli temir(II) ning radiusi yuqori spinli temir(II) ning radiusiga nisbatan 0,17A0 ga kichik. Natijada bo’sh gemga nisbatan Fe-N masofa 2,18A0 dan 2,00 A0 ga kamayadi va temir(II) ioni porfirin halqaga juda mos keladi. Oqibatda temir (II) porfirin halqaning tekiligida joylashadi. Temir bilan koordinatsiyaga uchragan oqsilning imidazol guruhi ham temir tomonga siljiydi. Natijada oqsil zanjiri bukilishi sodir bo’ladi. Bitta oqsil zanjirini bunday konfiguratsion deformatsiyasi gemoglobindagi ikkinchi gemning aktivligini oshiradi va hokazo. Natijada gemoglobinni ikkinchi, uchinchi va to’rtinchi gemlari kislorod biriktirish qobiliyatlari, birinchi gemga nisbatan 4,29 va 9 baravar ortadi. Bunday hodisa ”kooperativ effekt” deb nomlanadi.
Gemoglobindan kislorod molekulalari bittama-bitta ajralgan paytda teskari jarayon sodir bo’ladi, yaʼni gemoglobin har qaysi keyingi kislorod molekulasini berishi qiyinlashib ketaveradi, chunki gemoglobin bunda o’ziga xos o’zgarishlarga uchraydi. Keltirilgan hodisani ahamiyati juda katta, chunki gemoglobin hamma kislorod molekulalarini berib qo’ysa, unda organizmdagi kislorodning miqdori keskin ortib, u kislorod bilan zaharlanib qolar edi. Gemotsianinlarning molekulyar massalari juda katta (M-106). Bunday oqsillarning tarkibidagi mis(I) kislorod molekulasini bevosita o’ziga bog’laydi va natijada molekulyar kislorodning addukti hosil bo’ladi.
Tirik organizmda temir ionlarini kerakli joyga tashish va tanlash funksiyalarni transferrinlar deb nomlangan oqsillar bajaradi. Transferrin klassli birikmalarga temir bog’lovchi laktoferrin (suvdan), konalbumin (tuxum oqsilidan) va zardobli transferrinlar kiradilar. Odamning zardobli transferrini bir kunda suyak miyaga 40 mg atrofida temirni yetkazib beradi. Metallfermentlar atmosferadan azotni biriktirish va biologik sistemalar bilan o’zlashtirish jarayonlarida ham katta rol o’ynaydi. Maʼlumki, azot molekulasi kimyoviy reaksiyalarga juda kam uchraydi, chunki uch karrali bog’ning energiyasi (945 kJ/mol) katta aktivlanish energiyasini talab qiladi. Shunga qaramay baʼzi bakteriyalar va ko’k zangori suv o’tlari molekulyar azotni biriktirish qobiliyatiga ega. Bunday xossa bor nitrogenaza metall- fermentiga xosdir.
Aktiv metallferment bo’lgan nitrogenazaning tarkibida ikkita oqsil bor. Birinchi oqsilning molekulyar massasi 57000-73000 atrofida, uning tarkibida Fe4S4 guruhlar bor. Ikkinchi oqsil – tetramer α2β2, uning molekulyar massasi 220000-240000 atrofida. Bu oqsilning tarkibida ikkita molibden atomi va 30 dan iborat temir va sulfid-ionlar bor. Fe4S4– fragmentlar oksidlanish-qaytarilish markazlarini bajaradi deb xulosa qilingan.
Molibden bir nechta oltingugurt atomlari bilan bog’langan (Mo-S masofa 2,35 A° ga yaqin). Nitrogenazani taxmin qilingan aktiv markazining tuzilishi 103-rasmda ko’rsatilgan.
103–rasm. Nitrogenazaning taxmin qilingan aktiv markazi tuzilishi.
Molekulyar azotni qaytarilishi uchun piruvat (pirouzum kislotaning tuzlari) elektronlarni nitrogenazaga ferredoksin orqali beradi. Azotning qaytarilishi uchun molibden (III) ion ham elektronlarni berishi mumkin. Boshqa taklif etilgan mexanizmda molibden oksidlanish darajasini o’zgartirmaydi va faqat azotni va uning qaytarilgan holatlarini ushlab turadi. Elektronlarni esa oqsil tarkibida ko’p bo’lgan ferredoksinlar yetkazib turadi. Natijada umumiy katalitik halqa quyidagi sxema yordamida aks ettirsa bo`ladi:
Kobaltning eng katta biologik ahamiyatga ega bo’lgan kompleksi -vitamin B12 (sianokobalamin)dir, Vitamin B12 - tabiatda uchraydigan eng murakkab tuzilishga ega bo’lgan koordinatsion birikmalardan biri. Bu birikma va unga struktura jihatidan yaqin birikmalar organizmda xilma-xil biologik vazifalarni bajaradi. Odam hayvon organizmlari va o’simliklar uchun bu vitamin kerakli modda bo’lib,uning kamligi pernitsioz anemiyaga olib keladi. Vitamin B12 strukturasining (104-rasm) asosiy qismi kobalt(III) ni korrin halqa bilan hosil qilgan koordinatsion fragmentidir. Kobaltning beshinchi va oltinchi koordinatsion joylari imidazol halqani azot atomi va CN– -ion bilan band. CN– ion biologik sistemasida suv molekulesiga almashadi. Sianid-ion boshqa ligandga almashgan kompleks kobalamin deb nomlanadi. Vitamin B12 ni sunʼiy yo’l bilan olish sxemasi 8.4. bo’limda ko’rsatilgan.
104-rasm. Vitamin B12 (sianokobalamin) ning tuzilishi.
Tabiat vitamin B12 faqat bakteriyalar bilan sintez ko’payadi. Vitamin B12 biologik taʼsir qilish uchun, u uchta shartga javob berishi kerak bo’ladi. Birinchidan, kobalt(III) ning oltinchi ligand bilan (CN–, H2O va boshqa) koordinatsion bog’i beqaror bo’ladi. Ikkinchidan kobalt(III) ning elektron holati shundayki, u oksidlanib birikish va qaytarilib parchalanish reaksiyalariga uchrashi uchun aktivlanish energiyasi kichik bo’ladi. Uchinchidan, korrin halqa yengil konfiguratsion o’zgarishga uchrashi mumkin. Organizmda vitamin B12r tarkibida kobalt(II) ion bor vitamin B12s yoki tarkibida kobalt(III) ion bor vitamin B12s gacha qaytarilishi mumkin. Vitamin B12 organizmdagi organik birikmalarni qaytarish xossasiga va metil guruhni o’ziga biriktirish xossasiga ega. Uning metall uglerod bog’ hosil qilish qobiliyati ajoyib. Vitamin B12 adenozinuchfosfat (AUF) bilan reaksiyaga kirishganda alkillanish va Co-C (adenozin molekulasidagi) bog’ hosil bo’ladi. Hosil bo’lgan birikma vitamin B12 qatorining kofermenta deb nomlanadi. Koferment boshqa fermentlar bilan har xil organizmda ketadigan reaksiyalarni tezlatadi.
10.6 TIBBIYOTDA KOORDINATSION BIRIKMALARNING QO’LLANILISHI
Sintetik usulda olinib dori sifatida tibbiyotda qo’llanayotgan kimyoviy birikmalar orasida koordinatsion birikmalarning soni ortib bormoqda. Bundan tashqari maʼlumki, tirik organizmda metallarning ionlari kompleks birikma holatida bo’ladi. Shuning uchun ko’pincha dori-darmon sifatida qo’llanayotgan organik birikmalar ham organizmda doim bor bo’lgan "hayot metallari" deb nomlangan natriy, kaliy, kalsiy, marganets, temir, kobalt, mis, rux va molibden bilan kompleks birikmalarni hosil qila oladi.
Ko’p kasalliklar metallning organizmda bo’lgan kimyoviy holatiga va uning konsentratsiyasiga bog’liq. Masalan, sarkoma M-1 va boshqa kasalliklari paytida organizmda DNK va RNK da rux temir va kobaltning konsentratsiyalari sog` organizmga nisbatan katta bo’ladi, leykemiya kasalligida seziy ionining konsentratsiyasi bir necha baravar kamayadi, anemiyada temir va mis ionlari orasida kerakli muvozanat buziladi, Xodjkin kasalligida qon zardobida bo’lgan mis ionlarni konsentratsiyasi 5 baravar ortadi. Keltirilgan misollarni uzoq davom ettirish mumkin.
Tibbiyotda qo’llanayotgan kompleks birikmalar odatda organizmda transport, akkumulyator funksiyalarni, inert molekulalarini aktivatorlari va biokatalizator rollarini o’ynaydi.
Hozirgi zamonda organizmda bo’lgan va 10.5 bo’limda ko’rib chiqqan muhim vazifalarni bajaradigan biokomplekslarning ko’pini sodda modellari sintez qilingan. Bu modellar ko’pincha biokompleksga tegishli baʼzi funksional rollarni bajarishi mumkin (masalan, kislorodni va azotni biriktirish, temirni tashish, oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari).
Tibbiyotda qo’llanishi va taʼsiri jihatidan organizmda kompleks hosil qila oladigan organik birikmalarni va komplekslarini quyidagi ravishda klassifikatsiya qilish mumkin: 1) antidotlar; 2) mineral almashishni muntazam holatga keltirilgan moddalar; 3) bakteretsid va viruslarga qarshi preparatlar; 4) onkologik kasalliklarga qarshi qo’llanadigan moddalar; 5) Qimizoq moddalar. Dorivor moddalarni keltirilgan klassifikatsiyasiga qarab qisqa ravishda ko’rib chiqamiz.
Maʼlumki, organizmga zaharli metallarni ortiqcha miqdorda kirishi unda sodir bo’layotgan normal jarayonlarni buzadi. Natijada tirik organizmda metall yoki metallardan zaharlanadi va og’ir kasalliklarga uchraydi.
|
