Эйхгорн Г. (ред.) Неорганическая биохимия. Том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Гемоцианин 413-

где k

— оптическая плотность при 346 нм (где поглощает оксиге-

нированный-медьсодержащий активный центр), концентрации бел-

ка 1 г/л и толщине поглощающего слоя 1 см, к — максимальное

значение k

при полной оксигенации всех активных центров. По-

лученные данные указывают на то, что один ион SCN

вытесняет

одну молекулу O

, но при этом происходит обесцвечивание двух

активных центров, связывающих кислород [99].

Быстрая реакция вытеснения тиомочевиной кислорода из ге-

моцианина протекает обратимо. Однако ей сопутствует медленная

вторичная реакция, которая сопровождается поглощением кисло-

рода и исчезновением оставшихся в спектре полос меди. Эта реак-

ция напоминает процесс старения белка [100].

Окись азота с гемоцианином из Helix pomatia образует зеленое

соединение (с гемоцианином из Homarus никакого видимого

взаимодействия не наблюдалось) [101]. Аналогичное соединение

упоминалось Мззоном (см. [93], обсуждение в гл. 15, разд. 3.4).

Поскольку это соединение дает отчетливый спектр ЭПР, оно за-

служивает дальнейшего изучения.

7. СТАРЕНИЕ И РЕГЕНЕРАЦИЯ

Исследование спектров поглощения гемоцианинов из Helix po-

matia [55, 63], Eriphia spinifrons и Octopus vulgaris [102] пока-

зало, что в области полос, обусловленных присутствием меди, они

меняются от образца к образцу. При хранении твердого гемо-

цианина, полученного путем осаждения сульфатом ам!м0ния, ин-

тенсивность этих полос !монотонно убывает со временем. Особен-

но это характерно для гемоцианина из Helix pomatia [103].

В противоположность свежим растворам постаревшие препа-

раты дают сигнал ЭПР, характерный для Cu(II) (Jasus Ialandii

[76], Octopus vulgaris [77], Helix pomatia [28]). Правда, старые

препараты гемоцианина из Limulus и Busycon не дают таких сиг-

налов [78].

Интенсивность полос поглощения меди старого препарата ге-

моцианина из Helix pomatia может быть восстановлена при до-

бавлении цистеина [104], перекиси водорода и гидроксиламин?

[104, 105].

В случае гемоцианина из другого моллюска Busycon canalicu-

Iatum обработка деоксигенированного образца небольшим количе-

ством H

приводит к частичному ослаблению полос меди и со-

ответствующему переходу Cu(I) в Cu(II). При добавлении

большего количества HgO

интенсивность указанных полос увели-

чивается до прежнего уровня. С другой стороны, деоксигениро-

ванный гемоцианин из артропода Limulus polyphemus необратимо

обесцвечивается при добавлении стехиометрического количества

414

Г лава 10

, и никакими восстановителями регенерировать его окраску

не удается [106]. Молекулярный кислород предохраняет оба на-

званных гемоцианина от воздействия H

Метгемоцианин, полученный действием перекиси водорода на

гемоцианин из Cancer magister, проявляется в спектре ЭПР [74].

При облучении аналогичную инактивацию претерпевает гемо-

цианин из Limulus, а под действием перекисных соединений на-

блюдается инактивация и реактивация гемоцианина из Busycoty-

pus [107]. Помимо указанных свойств гемоцианины проявляют

каталазную активность, которая подавляется молекулярным кис-

лородом. Эта активность у гемоцианинов из моллюсков проявля-

ется намного сильнее, чем у гемоцианинов из ракообразных. На-

пример, если принять каталазную активность гемоцианина из

Octopus vulgaris за 100, то относительная активность гемоциани-

нов из других организмов будет меняться в следующем порядке:

Helix Iegata — 41, Maja squinado — 3, Palinurus vulgaris — 3

[108].

Самым простым объяснением процесса старения гемоцианинов

моллюсков является тепловое равновесие [109]:

Cu+ + 2Н+ <—>• Cu

+ + H

Однако поскольку метгемоцианин дает сигнал ЭПР, ионы ме-

ди (II) в нем, очевидно, не вступают в обменное взаимодействие и,

следовательно, находятся на значительном расстоянии друг от

друга. В аналогичном процессе образования метмиоглобина из

оксигенированного миоглобина также предполагается образование

супероксо-иона O

[110].

Каталазную активность гемоцианинов моллюсков также мож-

но объяснить способностью двух атомов меди одновременно изме-

нять свою степень окисления:

Cu+ + 4Н

> Cu

+ + 2Н

Эта реакция ингибируется молекулярным кислородом

Ol-Cu

+ > Cu

Cu+

Второе уравнение отражает также способность перекиси водорода

регенерировать старый гемоцианин, которая, по-видимому, и в

этом случае взаимодействует одновременно с двумя соседними

атомами меди (образование промежуточного состояния Cu

вероятно, затруднено). Мы также предполагаем, что и регенера-

ция цистеином протекает на самом деле за счет перекиси водоро-

да, которая образуется в небольших количествах при медленном

окислении цистеина.

Предложенный механизм объясняет также и то явление, что

процесс старения не идет бесконечно, а останавливается на ка-

ком-то определенном уровне: образующаяся в этом процессе пе-

Гемоцианин 415-

рекись водорода может захватываться «состарившимися» актив-

ными центрами и регенерировать их.

Гемоцианины не сохраняются при лиофилизации, однако име-

ется довольно эффективное средство, предохраняющее их от раз-

рушения, а именно добавка невосстанавливающих Сахаров, на-

пример сахарозы [105, 112, 113]. Хранение под атмосферой СО

также предохраняет гемоцианины от старения: кривая оксигена-

ции остается S-образной [94]. При старении именно частичное

окисление меди в активных центрах до степени окисления +2 пре-

пятствует такому изменению конформации, которое обеспечивает

кооперативное действие активных центров.

В качестве критерия для оценки качества препаратов гемо-

цианина следует рекомендовать величину е при 346 нм либо по

крайней мере отношение оптических плотностей D

346

нм/^280нм-

8,АПОГЕМОЦИАНИН И РЕСТАВРАЦИЯ ГЕМОЦИАНИНА

Медь можно удалить из гемоцианина (Octopus vulgaris) при

подкислении соляной кислотой [114]. Однако при этих условиях

нарушается структура самого белка. В тех же условиях, когда не

происходит разрушения белка, медь может быть извлечена из ге-

моцианина только с помощью цианида, что было показано Кубо-

вичем [32]. С помощью CN

количественное извлечение меди, по-

видимому, легче осуществляется в случае гемоцианинов из антро-

подов, чем из моллюсков (например, в одних и тех же условиях

извлекаются соответственно 100 и 85%; см. также [32, 105]).

Частичная реставрация гемоцианина из Octopus vulgaris была

достигнута путем обработки апофермента в анаэробных условиях

медью(I) в виде хлоридного комплекса (реставрация на 50%

[32] и на 60% [113]), в виде аммиака (65% [115]) и Cu

O (80%

[115]). Обработка ацетонитрильным комплексом меди (I) [116]

приводит к количественной реставрации гемоцианина [105, 117],

на что указывает восстановление его полос поглощения, обуслов-

ленных медью, и его способности обратимо связывать кислород.

Интенсивность полос меди при последовательном увеличении ее

содержания в частично реставрированном холоферменте возрас-

тает в квадратичной зависимости от количества связанной меди.

Этот факт указывает на то, что активные центры гемоцианина,

связывающие кислород, содержат по два эквивалентных и неза-

висимых атома меди [105].

Фиксация меди представляет собой также одну из интересных

проблем биосинтеза гемоцианина. Известно, что гелатопанюреас,

особенно у головоногих, богат медью [118]. Кроме того, функцио-

нирующий гемоцианин удалось получить из апогемоцианина и

плавающего на поверхности раствора гомогената гепатопанкреаса

омара шипастого Panulirus interruptus [119].

416

Г лава

9. ЦЕНТРЫ СВЯЗЫВАНИЯ МЕДИ

Одинаковы ли все медьсодержащие группы в гемоцианине, оди-

наковы ли центры связывания меди, каково число и природа

окружающих медь лигандов и какова геометрия этого окружения?

Эти вопросы остаются пока нерешенными (обсуждение их см.

в работах [109, 120]). Различия в аминокислотной последователь-

ности различных полипептидных цепей определяют неоднород-

ность гемоцианина, которая проявляется при ультрацентрифуги-

ровании [43, 54, 121] и при зонном электрофорезе [122—124]. Мо-

гут ли эти различия быть настолько велики, что благодаря им

меняется даже место связывания меди? Для объяснения четвер-

тичной структуры гемоцианина более или менее часто приходится

предполагать существование в одном гемоцианине различных

субъединиц. Количество пептидов, обнаруженных в гемоцианине

из Helix pomatia, например, указывает на то, что в нем присутст-

вуют по крайней мере два типа наименьших субъединиц с моле-

кулярной массой 22 300 [125]. Константы устойчивости при свя-

зывании меди в гемоцианине из Limulus polyphemus, которые име-

ют порядок IO

, соответствуют устойчивости комплекса меди(I)

с цистеином.

Поскольку медь не может быть удалена из гемоцианина ника-

кими классическими реагентами, кроме CN

, можно предполагать,

что прочность связывания меди в нативном белке возрастает еще

благодаря соответствующей конформации последнего [127]. Медь,

входящая в гемоцианин, может вступать в комплексообразование

с дитиокарбаматом только после денатурации гемоцианина моче-

виной [128], она может высвобождаться также и при частичном

гидролизе белка [129, 130].

В качестве возможных лигандов, координируемых атомом ме-

ди в гемоцианине, рассматривались различные группы, имеющие-

ся в белке: тиоловые группы [131], имидазольные остатки гисти-

дина [132], аминогруппы [133] и дисульфидные мостики [134].

Между прочим, известно, что комплекс меди с аргенином прояв-

ляет отчетливую каталазную активность [135].

При удалении меди из гемоцианинов, выделенных из Cancer

magister [25] и Octopus vulgaris [16, 136], с помощью CN

уста-

новлено, что диссоциация четырех атомов меди сопровождается

высвобождением только одной группы — SH. Таким образом, уча-

стие этих групп в связывании меди маловероятно. Показано так-

же, что блокировка тиоловых групп в апогемоцианине из Murex

trunculus не препятствует реставрации активного гемоцианина

[137]. Однако в случае Jasus Ialandii после обработки апогемо-

цианина ионами серебра(I) реставрация частично ингибируется

[20].

Гемоцианин

417

Из потенциальных лигандов, связывающих медь в гемоциани-

не, наиболее вероятным остается остаток имидазола. Здесь можно

снова отметить уже упоминавшееся сходство спектров КД оксиге-

моцианина и комплекса меди(II) с Ac-Gly-Gly-His [62, 67]. Этому

предположению не противоречат данные ЭПР, а также результа-

ты изучения процесса фотоокисления, поскольку исчезновение по-

лос, обусловленных атомом меди, происходит с такой же скоро-

стью, с какой исчезают полосы гистидина [138, 139].

10. ВЫВОДЫ

Гемоцианины делятся на два типа в соответствии с двумя ти-

пами живых организмов, в которых они обнаружены: членистоно-

гих и моллюсков. В гемоцианинах первого типа содержание меди

равно 0,173%, в гемоцианине второго типа — 0,253%. Молекуляр-

ная масса наименьших субъединиц этих белков равна соответст-

венно 36 700 и 25 100.

В состав деоксигенированного гемоцианина входит медь (I), на

что указывает легкость реставрации холофермента при помощи

ацетонитрильного комплекса Cu(I)

а в случае гемоцианинов мол-

люсков-— регенерацией старых препаратов при помощи H

Вместо известной ранее полосы поглощения при 580 нм в ви-

димой и ближней ИК-области в спектре КД гемопротеида при

•—195

C проявляются три полосы.

Гемоцианины обратимо взаимодействуют с окисью углерода,

образуя бесцветное соединение, которое имеет большое значение

для предотвращения разрушения препаратов. Окись азота образу-

ет с гемоцианином зеленое соединение. Гемоцианины моллюсков

обратимо взаимодействуют с цианидом, этилизоцианатом, SCN

и тиомочевиной, образуя бесцветные соединения.

Физиологические функции гемоцианина связаны с транспор-

том кислорода. В условиях, которые создаются в крови соответст-

вующих организмов, гемоцианины при связывании кислорода про-

являют кооперативный эффект.

Конформация белка стабилизирует центры связывания меди.

Тиоловые группы вряд ли могут быть единственными лигандами,

связывающими медь. Наиболее вероятным лигандом в этом отно-

шении является имидазольный остаток гистидина.

ДОПОЛНЕНИЯ, ВНЕСЕННЫЕ В КОРРЕКТУРУ

Сигнал ЭПР, наблюдаемый в старых препаратах гемоцианина,

соответствует такому количеству парамагнитных ионов меди (II),

которое составляет всего несколько процентов от общего количе-

27—2451

418

Г лава

ств а «постаревших» медьсодержащих центров, что свидетельству-

ет о спаривании спинов в большинстве пар ионов Cu

+. Появление

сигнала ЭПР у гемоцианина, обработанного окисью азота, обус-

ловлено окислением меди(I) до меди(II); соединение NO с гемо-

цианином, содержащим Cu(II), не дает заметного сигнала ЭПР.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Harless E., Arch. Anat. Physiol., 1847, 148.

2. Frederieq L., Compt. Rend. Acad. Sci. Paris, 87, 996 (1878).

3. Quagliariello G., in H. Winterstein (ed.), Handbuch der vergleichenden Phy-

siologie, Vol. 1/1, G. Fischer, Jena, 1925, p. 597.

4. Dhere C., Rev. Suisse Zool., 35, 277 (1928).

5. Redfield A. C., Biol. Rev., 9, 175 (1934).

6. Haurowitz F., in C. Oppenheimer, L. Pincussen (eds.), Tabulae Biologicae Pe-

riodicae, Vol. IV, W. Junk, Berlin —Den Haag, 1935, p. 18.

7. Roche I., Essai sur la biochimie generale et comparee des pigments respira-

toires, Masson, Paris, 1936.

8. Dawson C. R., Mallette M. F., Adv. Protein Chem., 2, 179 (1945).

9. Redfield A. C., in W. D. McElroy, B. Glass (eds.), Symposium on Copper Me-

tabolism, Johns Hopkins Press, Baltimore, Maryland, 1950, p. 174.

10. Haurowitz F., Hardin R. L., in H. Neurath, K. Bailey (eds.), The Proteins,

Vol. IIA, Academic Press, New York, 1954, p. 336.

11. Bielig H. }., Bayer E., in K. Lang, E. Lehnartz (eds.), Hoppe-Seyler/Thierfel-

der, Handbuch der physiologisch- und pathologisch-chemischen Analyse,

Vol. IV/1, Springer, Berlin — Gottingen — Heidelberg, 10, 1960, p. 748.

12. Manwell C., A. Rev. Physiol. 22, 191 (1960).

13. Ghiretti F., in 0. Hayaishi (ed.), Oxygenases, Academic Press, New York and

London, 1962, p. 517.

14. Ghiretti F., in К. M. Wilbur, C. M. Yonge (eds.), Physiology of Mollusca,

Vol. II, Academic Press, New York and London, 1966, p. 233.

15. Stanley W. M., Anderson T. F., J. Biol. Chem., 146, 25 (1942).

16. Ghiretti-Magaldi A., Nuzzolo C., Ghiretti F., Biochemistry, 5, 1943 (1966).

17. Feytmans E., Wibo M., Berthet J., Arch. Int. Physiol. Biochim., 74, 917 (1966).

18. Goyffon M., Compt. Rend. Soc. Biol., 162, 1123 (1968).

19. Joubert F. J., Biochim. Biophys. Acta, 11, 127 (1954).

20. Moore C. H., Henderson R. W., Nichol L. W., Biochemistry, 7, 4075 (1968).

21. Eriksson-Quensel I. B., Svedberg T., Biol. Bull., 71, 498 (1936).

22. Lauffer M. A., Swaby L. G., Biol. Bull., 108, 290 (1955).

23. Pickett S. M., Riggs A. F., Larimer J. L., Science, 151, 1005 (1966).

24. Di Giamberardino L., Arch. Biochem. Biophys., 118, 273 (1967).

25. Thomson L. C. G., Hines M., Mason H. S., Arch. Biochem. Biophys., 83, 88

(1959).

26. Svedberg T., J. Biol. Chem., 103, 311 (1933).

27. Hernler F., Philippi E., Z. Physiol. Chem., 216, 110 (1933).

28. Lontie R., Witters R., in J. Peisach, P. Aisen, W. E. Blumberg (eds.), The Bio-

chemistry of Copper, Academic Press, New York and London, 1966, p. 455.

29. Wood E. J., Bannister W. H., Oliver C. J., Lontie R., Witters R., Сотр. Biochem.

Physiol., 40B, 19 (1971).

30. Cohen L. B., Van Holde K- E., Biochemistry, 3, 1809 (1964).

31. Van Holde K E., Cohen L. B., Biochemistry, 3, 1803 (1964).

32. Kubowitz F., Biochem. Z., 299, 32 (1938).

33. Svedberg T., Hedenius A., Biol. Bull., 66, 191 (1934).

34. Manwell C., J. Cell. Сотр. Physiol., 52, 341 (1958).

Гемоцианин

419

35. Redmond 1. R., Physiol. Zool., 35, 304 (1962).

36. Padmanabhanaidu В., Сотр. Biochem. Physiol, 17, 167 (1966).

37. Boyd W. C., Biol. Bull, 73, 181 (1937).

38. Cloudsley-Thompson 1. L, J. Linn. Soc, 43, 134 (1957).

39. Berthet I., Berthet P., Arch. Int. Physiol. Biochim, 71, 124 (1963).

40. Berthet 1., Baudhuin P., Wibo Af., Arch. Int. Physiol. Biochim, 72, 676

(1964).

41. Wieser W., Naturwiss, 52, 133 (1965).

42. Sundara R. G., Current Sci. (India), 38, 168 (1969).

43. Svedberg T., Pedersen K. 0., The Ultracentrifuge, Clarendon Press, Oxford,

1940, p. 363.

44. Levin 0., Acta Univ. Upsal, 1963, 24.

45. van Bruggen E. F. 1., in F. Ghiretti (ed.), Physiology and Biochemistry of

Haemocyanins, Academic Press, London, 1968, p. 37.

46. Baudhuin P., Rev. Questions Sci, 1964, 77.

47. Wibo At., Baudhuin P., Berthet 1., Arch. Int. Physiol. Biochim, 74, 945

(1966).

48. Van Bruggen E. F. 1., Schuiten V., Wiebenga E. H., Gruber M., J. Mol. Biol,

7, 249 (1963).

49. Brohult S., J. Phys. Colloid Chem, 51, 206 (1947).

50. Fernandez-Moran H., van Bruggen E. F. 1., Ohtsuki M., J. Mol. Biol., 16, 191

(1966).

51. Eskeland T., J. Ultrastruct. Res, 17, 544 (1967).

52. Bloomfield V. A., Science, 161, 1212 (1968).

53. Condie R. M., Longer R. B., Science, 144, 1138 (1964).

54. Brohult S., Borgman K, in «The Svedberg», Almqvist and Wiksell, Uppsala —

Stockholm, 1944, p. 429.

55. Heirwegh K-, Borginon H., Lontie R., Biochim. Biophys. Acta, 48, 517 (1961).

56. Konings W. M., Siezen R. 1., Gruber M., Biochim. Biophys. Acta, 194, 376

(1969).

57. Putzeys P., Brosteaux 1., Trans. Faraday Soc, 31, 1314 (1935).

58. Brosteaux 1., Naturwiss, 16, 249 (1937).

59. Konings W. N., Dijk 1., Wichertjes T., Beuvery E. C., Gruber M., Biochim.

Biophys. Acta, 188, 43 (1969).

60. Cox 1., Witters R., Lontie R., Int. J. Biochem, 3, (1972) in press.

61. Omura T., Fujita T., Yamada F., Yamamoto S., J. Biochem. (Tokyo), 50, 400

(1961).

62. Van Holde K E., Biochemistry, 6, 93 (1967).

63. Moring Claesson /, Arkiv. Kemi, 10, 1 (1956).

64. Mason H. S., in F. Dickens, E. Neil (eds.), Oxygen in the Animal Organism,

Macmillan, New York, 1964, p. 117 (discussion).

65. Foss I. G., Biochim. Biophys. Acta, 79, 41 (1964).

66. Takesada H., Hamaguehi K.. J. Biochem. (Tokyo), 63, 725 (1968).

67. Bryce G. F., Gurd F. R. N., J. Biol. Chem, 241, 1439 (1966).

68. Orgel L. E., in E. M. Crook (ed.), Metals and Enzyme Activity, Cambridge

University Press, London, 1958, p. 19.

69. Frieden E., Osaki S., Kobayashi H., J. Gen. Physiol, 49, 213 (1965).

70. Yamada S., Shimura Y., Tsuchida R., Bull. Chem. Soc. Japan, 26, 72 (1953).

71. Bannister W. H., Wood E. J., Nature, 223, 53 (1969).

72. Wang B.-C., Sehaefer W P., 166; 1404 (1969).

73. Tsuehida T.. Biophysics, 1, 42 (1961).

74. Nakamura T., Mason H. S., Biochem. Biophys. Res. Commun, 3, 297 (1960).

75. Manwell C., in F. Dickens, E. Neil (eds.), Oxygen in the Animal Organism,

Macmillan, New York, 1964, p. 49.

76. Boas 1. F., Pilbrow I. R., Troup G. J., Moore C., Smith T. D., J. Chem. Soc,

1969, 965.

77. Bayer E., Fiedler H., Ann, 653, 149 (1962).

27*

420

Г лава 10

78. Blumberg W. E., in J. Peisach, P. Aisen, W. E. Blumberg (eds.), The Bioche-

mistry of Copper, Academic Press, New York and London, 1966, p. 472.

79. Bert P., Compt. Rend. Acad. Sci., Paris, 65, 300 (1867).

80. Winterstein H., Biochem. Z., 19, 384 (1909).

81. Redmond J. R., in F. Ghiretti (ed.), Physiology and Biochemistry of Haemo-

cyanins, Academic Press, London and New York, 1968, p. 5.

82. Wolvekamp H. P., Waterman T. H., in Т. H. Waterman (ed.), The Physiology of

Crustacea, Vol. I, Academic Press, New York and London, 1960, p. 35.

83. Redfield A. C., Coolidge T., Montgomery H., J. Biol. Chem., 76, 197 (1928).

84. Guillemet R., Gosselin G., Compt. Rend. Soc. Biol., Ill, 733 (1932).

85. Rawlinson W. A., Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci., 18, 131 (1940).

86. Wyrnan J., J. Am. Chem. Soc., 89, 2202 (1967).

87. Stedman E., Stedman E., Biochem. J., 22, 889 (1928).

88. Lontie R., Meded. Vlaam. Chem. Ver., 16, 110 (1954).

89. DePhillips H. A., Niekerson K- W., Johnson M., Van Holde K- E., Biochemistry,

8, 3665 (1969).

90. Shaklai N., Daniel E., Biochemistry, 9, 564 (1970).

91. Root R. W., J. Biol. Chem., 104, 239 (1934).

92. Roeca E., Ghiretti F., Boll. Soc. Ital. Biol. Sper., 39, 2075 (1963).

93. Vanneste W., Mason H. 5., in J. Peisach, P. Aisen, W. E. Blumberg (eds.),

The Biochemistry of Copper, Academic Press, New York and London, 1966,

p. 465.

94. De Ley M., Lontie R., FEBS Lett., 6, 125 (1970).

95. Pearson O. H. J. Biol. Chem., 115, 171 (1936).

96. Craifaleanu A., Boll. Soc. Nat. Napoli, 32, 141 (1919).

97. Wood E. J., Bannister W. H., Nature, 215, 1091 (1967).

98. Rombauts W., Lontie R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 68, 695 (1960).

99. De Ley M., Lontie R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 76, 175 (1968).

100. Rombauts W., LontieR., Arch. Int. Physiol. Biochim., 68, 230 (1960).

101. Dhere C., Schneider A., Compt. Rend. Soc. Biol., 82, 1041 (1919).

102. Ghiretti-Magaldi A., Ghiretti F., Nardi G., Parisi V., Zito R., Boll. Soc. Ital.

Biol. Sper., 38, 1851 (1962).

103. Heirwegh K, Lontie R., Nature, 185, 854 (1960).

104. Heirwegh K., Blaton V., Lontie R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 73, 149

(1965).

105. Konings W. N., van Driel R., van Bruggen E. F. J., Gruber M., Biochim. Bio-

phys. Acta, 194, 55 (1969).

106. Felsenfeld G., Printz M. P., J. Am. Chem. Soc., 81, 6259 (1959).

107. Schubert /., White E. R., Science, 155, 1000 (1967).

108. GhirettiF., Arch. Biochem. Biophys., 63, 165 (1956).

109. Morpurgo G., Williams R. J. P., in F. Ghiretti (ed.), Physiology and Bio-

chemistry of Haemocyanins, Academic Press, London, 1968, p. 113.

110. George P., Stratmann C. J., Biochem. J., 57, 568 (1954).

111. Slater E. C., Nature, 170, 970 (1952).

112. Heirwegh K., Borginon H., Lontie R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 67, 514

(1959).

113.

Hrem-Magaldi A., Nardi G., Ghiretti F., Zito R., Boll. Soc. Ital. Biol. Sper.,

Г".

^ ' 'on

)

! : :. Heme "• , Z. Physiol. Chem., 33, 370 (1901).

ctti-Magaldi A., Nardi G., in H. Peeters (ed.), Protides Biol. Fluids, Proc

Ilth Colloquium, Bruges, 1963, Elsevier, Amsterdam, 1964, p. 507.

116. Hemmerich P., Sigwart C., Experientia, 19, 488 (1963).

117. Lontie R., Blaton V., Albert M., Peeters B., Arch. Int. Physiol. Biochim., 73

150 (1965).

118. Rocca R., Сотр. Biochem. Physiol., 28, 67 (1969).

119. Johnston W., Barber А. А., Сотр. Biochem. Physiol, 28, 1259 (1969).

Гемоцианин

421-

120. Bayer E., Schretzmann P., in С. К. Jergensen et al. (eds.), Structure and

Bonding, Vol. II, Springer, Berlin, 1967, p. 236.

121. Wi'iters R., Lontie R., in F. Ghiretti (ed.), Physiology and Biochemistry of

Haemocyanins, Academic Press, London, 1968, p. 61.

122. Woods K. R; Paulsen E. C., Engle R. L., Jr., Pert J. H., Science, 127, 519

(1958).

123. Elliott F. G., Hoebeke J., in F. Ghiretti (ed.), Physiology and Biochemistry of

Haemocyanins, Academic Press, London, 1968, p. 81.

124. Wood E. J., Salisbury C. M., Formosa N., Bannister W. H., Сотр. Biochem.

Physiol., 26, 345 (1968).

125. Gruber M., in F. Ghiretti (ed.), Physiology and Biochemistry of Haemocyanins,

Academic Press, London, 1968, p. 49.

126. Felsenfeld G., J. Cell. Сотр. Physiol., 43, 23 (1954).

127. Zuckerkandl E., Bull. Soc. Chim. Biol., 41, 1629 (1959).

128. Griffe M., Lontie R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 69, 594 (1961).

129. Brauns G., Lontie R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 68, 211 (1960).

130. Nardi G., Ghiretti-Magaldi A., Caserta G., Zito R., Ghiretti F., Boll. Soc. Ital.

Biol. Sper., 38, 1845 (1962).

131. Klotz I. M.. Klotz T. A., Science, 121, 477 (1955).

132. Lontie R.. Clin. Chim. Acta, 3, 68 (1958).

133. Zito R., Nardi G., Caserta G., Ghiretti-Magaldi A., Boll. Soc. Ital. Biol. Sper.,

38, 1855 (1962).

134. Hemmerich P., in J. Peisach, P. Aisen, W. E. Blumberg (eds.), The Bioche-

mistry of Copper, Academic Press, New York and London, 1966, p. 15.

135. Rocea E., Boll. Soc. Ital. Biol. Sper., 39, 2077 (1963).

136. Ghiretti-Magaldi A., Nuzzolo С., Сотр. Biochem. Physiol., 16, 249 (1965).

137. Wood E. J., Salisbury C. M., Bannister W. H., Biochem. J., 108, 26P (1968).

138. Wood E. J., Bannister W. H., Biochim. Biophys. Acta, 154, 10 (1968).

139. Engelborghs Y., Witters R.. Lontis R., Arch. Int. Physiol. Biochim., 76, 372

(1968).

ЧАСТЬ IV

РЕАКЦИИ ЛИГАНДОВ,

ОБУСЛОВЛЕННЫЕ КООРДИНАЦИЕЙ

С МЕТАЛЛОМ, И МЕТАЛЛОФЕРМЕНТЫ

ГЛАВА 13

АКТИВАЦИЯ МАЛЫХ МОЛЕКУЛ

ПРИ КООРДИНАЦИИ С МЕТАЛЛАМИ

М. М. Джонс, Дж. Э. Хикс МЛ.

Jones М. M., Department of Chemistry, Vanderbilt University,.

Nashville, Tennesse 37203, USA

Hix J. E., Jr., Department of Chemistry, East Carolina

University, Greenville, North Carolina 37834, USA

1. ВВЕДЕНИЕ

Координация малой молекулы с ионом металла или другой

льюисовской кислотой существенно изменяет ее реакционную спо-

собность. Во-первых, малая молекула, которая представляет со-

бой независимую частицу, имеющую по крайней мере одну сво-

бодную пару валентных электронов, становится частью более

крупной молекулы, связь с которой осуществляется по крайней

мере за счет одной из этих электронных пар. Во-вторых, она пре-

вращается из нейтральной или отрицательно заряженной частицы

в группу, несущую положительный заряд. В результате этого ак-

тивируются обычно нереакционноспособные группировки атомов,

находящиеся вблизи положительно заряженного центра. Таким

образом, реакционная способность лигандов должна зависеть от

координации. Более детальное рассмотрение зависимости кон-

кретных реакций лигандов от координации и составляет предмет

настоящей главы. Как мы увидим, существует большое число-

экспериментальных данных, которые можно использовать для

установления взаимосвязи между такими процессами и для про-

гнозирования. Целью нашего исследования является как более

глубокое понимание природных процессов, в которых ионы метал-

лов действуют как катализаторы, так и поиск более эффективных

катализаторов реакций различных лигандов. В связи с этим сле-

дует заметить, что ионы металлов могут активировать некоторые

ферменты не только в результате возникновения координационных

мест для ферментативного процесса, но и вследствие создания

определенной конформации белковой цепи. Так, ион металла мо-

жет находиться довольно далеко от активного центра фермента,