8. Приклади біокомплексів та їх біологічне значення

Комплекси з амінокислотами

Амiнокислоти (особливо ті, що мають додатковi електронодонорнi групи, що входять до складу молекул деяких амiнокислот − цистеїну, цистину або гiсти­дину) утворюють з d-елементами дуже стiйкi комплекси. Так, рβ комплексної сполуки Zn(ІІ) з цистеiном (Cys) дорiвнює 17,54, а з глiцином − 9,96. Гiстидин (Нis) i цистеїн координуються за допомогою груп –NН₂ i -SH, причому карбоксильна група –СОО− залишається незвʼязаною. Аспарагiнова кислота (Asp), що мiстить у молекулі двi карбоксильнi та одну амiногрупу, виступае як тридснтатний лiганд.

Отже, анiони амiнокислот утворюють стiйкi комплекси з йонами d-елементiв, причому бiльшiсть амiнокислот взаємодiють як бiдентатнi лiганди. Стiйкiсть комплексiв бiометалiв з амiнокислотами та бiлками має важливе значения для функцiонування живих систем.

Комплекси з білками

Бiлки − це бiологiчнi полiмери, якi складаються з залишкiв рiзних α-амiнокислот, обʼєднаних у макромолекулу за допомогою пептидного звʼязку.

При утвореннi комплексiв бiометалу з молекулами бiлкiв донорами електронних пар виступають кiнцевi карбоксильнi – СОО− i амiногрупи −NH₂ залишкiв амiнокислот i рiдко − атоми Нiтрогену пептидного звʼязку. У комплексних сполуках з бiлками йони перехiдних металiв є складовими фрагментами активних центрiв бiльшостi металоферментiв.

Наприклад, активним центром мiоглобiну та гемоглобiну, тобто мiсцем звʼязування молекул кисню з цими сполуками, є гем.

Комплекси з гормонами, нуклеотідами, нуклеїновими кислотами

Iншi важливі бiологiчно активнi речовини − гормони, нуклеотиди та нуклеїновi кислоти теж здатнi вступати в реакцiї комплексоутворення з бiометалами, оскiльки вони мiстять в складi молекул електронодонорнi атоми: О, N, S, Р.

Гормони виконують в органiзмi функцiю активаторiв або iнгiбiтopiв ферментiв. За хiмiчною природою гормони − це похiднi амiнокислот, або полiпептиди. Тому вони мiстять такі ж функціональні групи, що й амінокислоти.

Так, бiлково-пептидний гормон iнсулiн легко утворює координацiйнi сполуки з іонами d-елементiв, особливо стiйкi з такими йонами, як Zn²⁺ та Со²⁺. Це використовують у фармацевтичнiй практицi для виготовлення лiкарських форм цинк-iнсулiну, який характеризується пролонгованою дiєю.

Важливу роль у функцiонуваннi органiзму відiграють такi природнi бiологiчно активнi сполуки, як нуклеотиди та нуклеїновi кислоти. Наприклад, АТФ бєре безпосередню участь у процесах енергообмiну в органiзмi. Проте для змiщення рiвноваги реакцiї гiдролiзу АТФ необхiднi йони Mg²⁺, Са²⁺. Вони утворюють стiйкi комплекси з продуктами гідролізу, внаслідок чого досяrаеться максимальна повнота перебiгу цiєї реакцiї.

Комплекси вітамінів

При утвореннi комплексiв з металами в ролi лiгандiв можуть виступати й деякi вiтамiни, що мiстять донорнi атоми. Це наприклад, вiтамiни rрупи В − тiамiн (В₁), рибофлавiн (B₂), пантотенова кислота (В₃), пiридоксин (В₆), фолiєва кислота (В₁₀), В₁₂ (хелат Co(III) з кориновим циклом), а також вiтамiни Н (бiотин), РР (нiкотинова кислота) та iї амід.

Отже, в орrанiзмi кожний бiометал i бiолiганд виконуе свої специфiчнi функції, причому один йон металу, як правило, не може бути замiнений на iнший. Тiльки метали, що маютъ однаковi значення координацiйних чисел, близькi величини йонних радiусiв та ентальпiй йонiзацiї здатнi замiщувати один одного у бiокомплексах.

Формула	Назва	Скорочене позначення
H2N–CH2–COOH	Гліцин	глі
H 3C–CH–COOH NH2	Аланін	ала
H 3C–СН–CH–COOH H3C NH2	Валін	вал
H3C–СН–СН3–CH–COOH H 3C NH2	Лейцин	лей
H 3C–CH2–CH–CH–COOH CH3 NH2	Ізолейцин	іле
HOOC—CH2—CH—COOH NH2	Аспарагінова кислота	асп
HOOC–CH2–CH2–CH–COOH NH2	Глютамінова кислота	глу

Кориновий цикл Гем гемоглобіну