Цитохромы

Цитохромами называются гемсодержащие белки, принцип действия которых состоит в переносе электронов в результате обратимого изменения степени окисления атома железа в теме. Цитохромы — широко распространенная группа внутриклеточных окислительно-восстановительных катализаторов. Все клетки содержат по крайней мере три близких по строению белка, названных цитохромами а, b, и с.

Наиболее изучены цитохромы с, у которых гем связан с белком через боковую цепь пор-фирина. Все цитохромы с млекопитающих содержат одну группу тема и полипептидную цепь. Гем является железным комплексом порфирина, а пятое и шестое координационные места заняты гистидиновым и метиониновым остатками полипептидной цепи (порфирино-вый цикл показан схематично в виде четырех атомов азота):

ностью строения цитохрома с является наличие «двух каналов», которые ведут с поверхно­сти молекулы внутрь, к гемогруппе и пространственно приспособлены для входа и выхода электронов.

Перенос электрона цитохромом с сопровождается изменением степени окисления железа:

Интересно, что при переходах железа между состояниями Fe(II) и Fe(III) не наблюда­ется каких-либо конформационных изменений в биокомплексе, что исключает изменение характеристик связи металл-лиганд в ходе реакции.

Было замечено, что при отравлениях цианидами венозная кровь приобретает алый цвет, т.е. цвет артериальной крови, насыщенной кислородом. Значит, под влиянием цианид-иона организм теряет способность усваивать кислород. Механизм токсического действия в дан­ном случае объясняется образованием прочного комплекса иона CN^- с Fe³⁺ в окисленной форме цитохрома. Модификация фермента делает его неактивным, становится невозмож­ным перенос электрона на кислород, нарушается процесс клеточного дыхания, и быстро формируется патологическое состояние тканевой гипоксии.

Интересно, что одним из методов антидотной терапии является применение метгемог-лобинобразователей (нитритов, нитросоединений). Последние переводят часть гемоглобина крови в метгемоглобин, который конкурирует с цитохромом за цианид-ион.

белок(Fе³⁺)СN + MtHHb(Fe³⁺)  MtHHb(Fe³⁺)CN + белок(Fе³⁺)

Таким образом, искусственно создавая кровяную гипоксию, борются с тканевой гипок­сией. Это уникальный случай, когда ядовитые нитриты выступают как противоядие.

В последние годы интенсивно изучается группа так называемых цитохромов Р-450. Это железогемсодержащие белки с молекулярной массой 45 000-55 000, выделенные из печени человека и животных. Кроме того, они входят в состав клеток многих бактерий, дрожжей, грибов и некоторых высших растений. Специфической особенностью этой группы фермен­тов является активация молекулярного кислорода и включение одного из его атомов в орга­нические соединения. Это чрезвычайно важный процесс, который определяет не только биосинтез и метаболизм гормонов, но и инактивирует чужеродные химические агенты (ксе­нобиотики).