Лекция (32) (1097155)
Текст из файла
БионеорганическаяхимияВ.Эллиот, Д.Эллиот «Биохимия и молекулярная биология»«Неорганическая химия» (под ред. Ю.Д.Третьякова)Проф. Е.Р.Милаева (milaeva@med.chem.msu.ru)Предмет бионеорганической химии•••Исследование роли «неорганических» элементов (в основном, металлов) в живыхорганизмах и окружающей средеИзучение оксилительно – восстановительных и ферментативных процессов сучастием «неорганических» элементовПолучение биологически – активных соединений, лекарств, биоматериаловКлассификация:• по биологическому действию• по применению• по содержанию (г/70 кг)Органическая химия – химия углерода (а также азота, кислорода, водородаЭлементорганическая химия – органическая химия + химия «неорганических»элементов (обычно непереходных)Элементы жизни и для жизниПочему металлы?Содержание некоторых металлов в организме человека (г/70 кг):Особенности свойств металлов:-Широкие возможности проведения редокс – процессов (разные степениокисления, перенос электронов)-Формирование координационных соединений-Формирование сложных кластерных группировок-Формирование ионных соединений, в том числе малорастворимых (фосфаты,карбонаты)K, Na – контроль клеточного потенциала, передача нервных импульсовCa – костный скелет, ферментативные реакцииMg – фотосинтезZn, Mo, Co – ферментативные реакцииFe (Cu, V) – процессы окисления – восстановления, дыханиеБиомиметика (CaCO3)5Скелеты диатомовых водорослей•Изображения панциря одноклеточной водоросли Pinnularia sp.
из группыдиатомовых водорослей : (a,b) контрольные клетки, выращенные в отсутствиетитана; (c,d) панцири клеток, содержащие биогенный диоксид титана.Кость как композит (иерархия строения)Коллаген (20 масс%),OHPфосфаты кальция (69 масс%),z(Ca10-x(HPO4)x(PO4)6-x(OH)2-x)вода (9 масс%)+белки, полисахариды, липиды7xyO CaВлияние примесейBone compositionMg2+wt. %Ca2+PCa/P (molar)Na+Mg2+K+CO32FClP2O74Trace: Sr2+, Pb2+, Zn2+,Cu2+, Fe3+, etc.34.815.21.710.90.720.037.40.030.130.07Total inorganicTotal organicAbsorbed water65.025.010.0Crystallite size (aver.), Å250 x 30F-CO32-Zn2+БиомиметикаПриродные фотонные кристаллыInsectsOpalsNa, K - насос••••1. “ворота” натрий-калиевого канала открыты только с внутренней стороны мембраны, и тудазаходят 3 Na+2. отщепление от конца молекулы АТФ одной фосфатной группы PO43−, расход энергии наперенос Na+ во внешнее пространство3.
когда канал открывается для того, чтобы Na+ вышел наружу, он остается открытым, и в негопопадают два иона К+ – их притягивают отрицательные заряды протеинов изнутри4. присутствие ионов калия теперь в свою очередь воздействует на канал так, что внешние“ворота” закрываются, а внутренние открываются, и К+ поступают во внутреннюю средунейрона, внутренний положительный заряд клеточной мембраны снижается, а внешний –увеличивается.Железо – элемент жизниO2, CO2, CO, NON. Brazhe, et al.
Biophys. J. 2009. 97 (12). 3206–321412Хлорофилл13лиллиллолоилоГемоцианинГЕМОЦИАНИНдыхательныйпигментгемолимфынекоторыхбеспозвоночных животных, обеспечивающий транспорт кислорода ворганизме(обратимоеприсоединениекислородасобразованиепероксокомплекса меди (I)), голубая кровь. По химической природе 14медьсодержащийбелок (0.1 - 0.3 масс.% меди).Биологическая роль ванадияАмавадин – комплекс ванадия (III / IV) с бис (2,2’-оксиимино)дипропионатом)МитохондрииNAD+ / NADH - никотинамидадениндинуклеотидЦитохромы участвуют в окислительном фосфорилировании в митохондриях сокислением пирувата, образующимся при впервичном оксилении углеводом, ведущем кформированию высокоэнергетических молекул АТФ (аденозинтрифосфат).KCNН.А.Браже и др.16Митохондриальное дыханиеФерритинФерритин - белок, в форме которого восновном запасается железо в организме.Оно всасывается из пищи и затемпереносится трансферрином – специальнымбелком, который образуется в печени.
Онявляется главным участником метаболизмажелеза. Известно, что свободные атомыжелеза токсичны для организма. Благодаряферритинуцитозольные запасы железаподдерживаются в растворимой инетоксичной форме. Обычный уровеньрастворимости железа низок: 10−18 M,ферритин увеличивает его до 10−4 M. Именнов форме ферритина депонируется железо (до30%, хотя расходуется только 0,1%), котороепри необходимости расходуется на нуждыорганизма. Ферритин используется в качествепоказателя запасов железа в организме, атакже для дифференциальной диагностикижелезодефицитных анемий и анемий прихронических заболеваниях.Магнитосомы бактерий• (a) Magnetospirillum magneticum с цепочками магнитосомвнутри; (b) нанокристаллы магнетита, соединенныефосфолипидной мембраной.Локальная гипертермия43-450С: гибель раковых клеток,выживание нормальных20Интенсивность люминесценции (отн.
ед.)Передача энергии от экситонов внанокристаллах Si к молекулам О211115 mm13nc-Siin vacuumНанокристаллкремния-5nc-Si +10 bar O2X5T= 5 K01.01.21.41.61.82.0Энергия квантов света (эВ)D. Kovalev, V.Timoshenko et al., Phys. Rev. Lett. 89 (2002)СинглетныйкислородКобальт• Витамин В12Кобаламин – комплекс кобальта с корриноидами,природными порфиринами, содержащими циклкоррина (Д. Кроуфут – Ходжкин, Нобелевскаяпремия по химии 1964 г.). Участвует визомеризации карбоновых кислот, переносеионов водорода и пр. При отсутствии витаминаВ12 возникают анемии и невротическиерасстройства.ПрипередозировкеВ12наблюдаются токсические проявления.Цинк в составе ферментовКарбоангидраза содержится в эритроцитахкрови человека (1 г / 1л). Наличие этогофермента дает организму возможностьосвобождаться от избытка СО2.
Цинкоказывает влияние на активность половыхи гонадотропных гормонов гипофиза. Цинквходитвсоставкристаллическогоинсулина. Цинк увеличивает активностьферментов: фосфатаз кишечной и костной,катализирующих гидролиз. Тесная связьцинка с гормонами и ферментамиобъясняет его влияние на углеводный,жировой и белковый обмен веществ, наокислительно-восстановительныепроцессы, на синтетическую способностьпечени. Цинк обладает липотропнымэффектом, т.е.
способствует повышениюинтенсивностираспадажиров,чтопроявляется уменьшением содержанияжира в печени. Суточная потребностьсоставляет12-16мгдлявзрослых.Наиболеебогатыцинкомдрожжи,пшеничные, рисовые и ржаные отруби,зерна злаков и бобовых, какао, грибы (130200 мг на 1 кг сухого вещества). В луке –100,0 мг, в картофеле -11,3 мг. Придефиците цинка наблюдается задержкароста, перевозбуждение нервной системыи быстрое утомление. Недостаточностьцинка приводит к бесплодию.В 23организме человека: 2,4*10-3% цинка, 7*10-5% кадмия, 2*10-5% ртутиМолибден в составе ферментовСеребро«Волшебная пуля» и ГКР –спектроскопияPt – мостик для ДНК1844 Синтез М.Пироном1965 Эксперимент Б.Розенберга(открытие активности,подавляющей рост клеток)1969 Установлениепротивораковойактивности цисплатина ивлияния цис- конфигурациина активность1978 Разрешение на применениев терапии ракаПротивоопухолеваяактивностьЛиганд:2-циклобутилмалоновая к-таАСМПЭМЦис- [Pt(NH3)2Cl2](«цисплатин») подавляет репликациюДНК, э/н комплексы саминами + анионы в трансположении (0.35 нм – шагСпирали ДНК)26Основное• Металлы и «неорганические» элементы играютважнейшую роль в реализации жизненных процессов усамых различных организмов• Основные химические свойства металлов, которыеиспользуются природными процессами – окислительно –восстановительные свойства и способность к образованиюсложных координационных соединений, в том числе всоставе активных центров ферментов• Дальнейшееразвитиебионеорганическойхимиинепосредственно связано с реализацией новыхбиохимических производств, медицинской химией инанохимией, которые направлены на совершенствованиездравоохранения и персональную медицину.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
