biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

21
PROFESOR RUSE LIVIA

Transcript of biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Page 1: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

PROFESOR RUSE LIVIA

SCOALA NR.1 CERNAVODA

Page 2: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

BIOCHIMIA COMPUSILOR ANORGANICI

Pana nu de mult, titlul “chimie bioanorganica” sau “biochimie anorganica” parea paradoxal celor mai multi cercetatori, deoarece biochimia suna mai mult “organica”, fenomenele biochimice fiind asociate mai mult cu chimia organica decat cu alte domenii specializate ale chimiei.Comunitatea de interese dintre biochimie si chimie anorganica a facut necesara colaborarea specialistilor din cele doua domenii in scopul elucidarii proceselor biologice.

Conceptul de “chimie bioanorganica” propaga ideea implicarii ionilor metalici in procesele biologice si se poate defini ca o aplicare a principiilor chimiei coordinative a metalelor la procesele biologice.

Cei mai multi compusi de coordinare biologici sunt macromolecule. De aceea, trebuie acordata atentie atat chimiei metalului, cat si portiunii organice a moleculei. Intre cele doua componente se realizeaza o relatie de interconditionare: componenta organica, de regula o proteina, din cauza complexitatii sale structurale, poate impune metalului anomalii stereochimice, distante metal-ligand neobisnuite, influientand reactivitatea metalului. La randul sau, ionul metalic poate influenta aranjamentul electronic, aspectele structurale, modificand reactivitatea proteinei.

Pentru intelegerea fenomenelor biologice, legate de compusii de coordinatie implicati in diferite proteine, este absolut necesar sa se cunoasca aspectele esentiale ale chimiei combinatiilor complexe; in acest mod, se realizeaza o relatie intre compusii de coordinatie biologici si comlecsii anorganici “model”. Studierea acestor combinatii complexe model, simple in comparatie cu cele din sistemele biologice, usureaza elucidarea multor mecanisme ale proceselor vitale. Modelele studiate frecvent pentru hemoglobina, clorofila, vitaminele B12 au permis elucidarea multor aspecte structurale si de mecanism de sinteza ale macromoleculelor biologice. Au fost atinse performante deosebite in laborator, cum au fost sintezele in vitro ale clorofilei, vitaminele B12 si recent a hemului.

Combinatiile complexe au gasit o relativ recenta si rasunatoare aplicatie in terapia antimicrobiana si bacteriostatica, deschizand perspective promitatoare in medicina, prin efectele antitumorale ale unor combinatii comlexe ale platinei, aplicate cu succes in chimioterapia cancerului la om.

Chimia bioanorganica, disciplina noua, de granita a stiintei, cunoaste astazi o dezvoltare rapida avand in vedere rolul vital al bioelementelor in procesele fundamentale ale organismelor vii, cat si implicatiile interactiunii agentilor poluanti cu sistemele vii.

Preluand si aplicand la studiul sistemelor biologice unele aspecte proprii chimiei anorganice si chimiei coordinative cum ar fi:

- alterarea fortei electromotoare prin complexare,- stabilizarea complecsilor prin efectele campului liganzilor,- caracterul de clasa a sau b al ionilor metalici si liganzilor,- cataliza prin ioni metalici,- geometria preferata de complecsii metalelor,

Page 3: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

- energetica formarii combinatiilor complexe si a reactiilor redox, chimia bioanorganica a castigat in elucidarea multor aspecte ale biochimiei. Se pot deci combina datele “seci” si principiile disciplinei chimie anorganica cu ciudatul mister fascinant al vietii.

1. ELEMENTELE CHIMICE DIN SISTEMELE BIOLOGICE

Din totalul elementelor chimice cunoscute, natura a selectat aproximativ 52 care intra in compozitia materiei vii. Adaptarea acestora la nevoile organismelor vii, dupa schema: otrava-impuritati tolerabile-elemente utile-elemente esentiale, s-a realizat in decursul evolutiei vietii; in orice organism viu apar constant 40-43 de elemente (denumite bioelemente), din care 25 sunt elemente esentiale pentru structura si functionalitatea sa. Aceste elemente se incadreaza printre cele frecvent intalnite in scoarta pamantului, ceea ce demonstreaza ca selectia naturala a inlaturat dependenta organismelor vii de elemente mai putin accesibile. Sase din cele 25 elemente esentiale (C, N, H, O, P, S) constituie baza edificiului materiei organice vii (proteine, glicogen, amidon, lipide si acizi nucleici).

Un procent de 99,9% din atomii organismului uman corespund la 11 elemente (H, C, N, O, Na, Mg, S, Cl, K, Ca), dintre care numai patru au caracter metalic (Na, K, Mg, Ca). Ionii K+ si Mg2+ se afla in compozitia celulelor, iar ionii Na+ si Ca2+ in plasma inconjuratoare; impreuna cu principalii anioni Cl-, SO4

2-, PO43-, formeaza cei 7 ioni care

mentin neutralitatea electrica a fluidelor si celulelor, avand un rol important in mentinerea volumului corespunzator de lichid al sangelui si al altor fluide ale organismului.

Fara a minimaliza rolul biologic al celor patru ioni ai metalelor usoare mentionate mai sus, trebuie subliniat ca nu se pot concepe reactiile biochimice in absenta unor ioni ai metalelor grele, respectiv ai metalelor tranzitionale. Unele din insusirile fundamentale ale acestor ioni, printre care dimensiunile lor mici (volum si raza), structura electronica complicata, masa atomica mare, sarcina mare si variabila, potentiale redox, explica indispensabilitatea lor pentru procesele fundamentale care stau la baza vietii.

Acesti ioni se gasesc in organismul animal in cantitati foarte mici (concentratii 10-5 sau 10-9, in concentratii mari fiind toxici), din aceste motive numindu-se microelemente esentiale. Microelementele esentiale se gasesc in organism sub forma de combinatii complexe chelate, organizate in cadrul unor edificii, adesea gigantice, numite in mod curent macromolecule (sau sisteme macrociclice), cum sunt: porfirinele, proteinele, glucidele, lipidele, etc., intrand in compozitia metal-enzimelor (Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Cr, Fe, V) sau ca activatori ai enzimelor.

Un element este considerat esential pentru organismele vii, daca:a) este prezent in toate tesuturile normale ale materiei vii, in concentratii aproape

constante de la animal la animal;

Page 4: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

b) suprimarea lui induce reproductibil aceleasi modificari structurale si fiziologice, indiferent de speciile studiate;

c) administrarea lui evita si inlatura simtomele produse si reface modificarile biochimice produse in lipsa lui.In general, comlecsii biologic activi ai acestor microelemente esentiale sunt

implicati in:- sinteza si degradarea moleculelor biologice fundamentale,- blocarea sau substituirea unor grupari functionale,- transportul oxigenului in tesuturi,- reactii redox celulare,- transferul de energie, etc.Dupa abundenta si importanta lor in metal-enzime, metalele au fost incadrate in

seria: Fe > Mg> Mn> Zn > Cu > Co > Mo > V; ionii divalenti ai elementelor mai usoare sunt activatori ai enzimelor, in timp ce ionii microelementelor mai grele, cu stari de oxidare superioare, manifesta actiune inhibitoare.

Merita sa fie mentionat ca modificarea concentratiei unui microelement, ca rezultat al interactiunii mai multor factori (alimentatie, mediu inconjurator, resorbtie activa sau pasiva, depozitare, etc.) poate constitui cauza sau efectul unei imbolnaviri. De exemplu, s-au inregistrat nivele crescute de ioni de cupru si scazute de ioni de zinc in ser in cazul infarctului miocardic, aterosclerozei, hipertensiunii, cirozei hepatice, leucemiei, etc.

2. METAL-POFIRINE

Cea mai importanta clasa de compusi metalici din sistemele biologice este aceea care cuprinde complecsii ionilor metalelor cu liganzii porfirinici.Porfirinele sunt o clasa de macrocicli cu azot derivati de la porfirina (Fig. 1).

Fig. 1 – Porfirina

Page 5: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Porfirinele se pot obtine, in afara de caile biosintetice, din formaldehida, amoniac in arc de plasma si in reactoare cu pat fluidizat. Sunt molecule relativ stabile; au fost gasite nu numai in mediile biologice, ci si in meteoriti si solul lunar.

Porfirina este un sistem macrociclic tetrapirolic cu duble legaturi conjugate si diferiti substituenti atasati la perimetru. Capacitatea donoare sau acceptoare a acestor substituienti poate afecta orbitalele mileculare delocalizate ale complexului si astfel poate modifica proprietatile acestuia. Porfirinele pot accepta doi ioni de hidrogen pentru a forma un diacid cu sarcina +2 sau pot ceda doi protoni pentru a deveni un anion cu sarcina -2. Aceasta din urma posibilitate a porfirinelor conduce la complecsi porfirinici cu ionii metalici denumiti complecsi metal-porfirina. Pe baza dimensiunilor razelor de legatura covalenta se poate estima ca o legatura dintre un atom de azot si un atom metalic din prima serie tranzitionala trebuie sa fie de aprox. 2 Å. Marimea “golului” din centrul ciclului porfirinic este ideala pentru acomodarea matalelor din seria 3d. Sistemul porfirinic este destul de rigid si distanta metal-azot variaza intre 1,93-1,96 Å in porfirinele de nichel si pana la 2,1 Å in porfirinele Fe(II) spin maxim. Rigiditatea ciclului rezulta din delocalizarea electronilor π in ciclurile porfirinice. Daca ionul metalic are dimensiuni mici ca de ex. Ni2+, ciclul se pliaza pentru a permite o apropiere mai stransa a ionului metalic de atomii de azot. In situatia inversa, daca ionul metalic este voluminos, el nu se poate potrivi cu “golul” si se afla deasupra planului celor 4 atomi de azot.

Ordinea stabilitatii complecsilor porfirinelor cu ionii metalici divalenti este cea asteptata pe baza seriei Irving-Williams, cu exceptia ca liganzii respectivi pentru stereochimie plan patrata favorizeaza configuratia d8 –spin minim a Ni2+; ordinea este : Ni2+>Cu2+>Co2+>Fe2+>Zn2+. Cinetica formarii acestor metal porfirine a fost studiata si a rezultat ordinea: Cu2+>Co2+>Fe2+>Ni2+. Daca aceasta ordine se mentine si in sistemele biologice , ea pune probleme interesante relativ la abundenta mult mai mare a porfirinelor de fier fata de cea a porfirinelor de cobalt.

Una din cele mai raspandite, atat din punct de vedere al aparitiei intr-o varietate de organisme, cat si al variatiei de functii este hemul , o porfirina de Fe(II); clorofila, prezenta intr-o forma sau alta in plantele verzi, este o combinatie complexa a magneziului care contine un sistem ciclic modificat; vitamina B12 este un complex de cobalt cu structura oarecum diferita.

Importanta complecsilor porfirinici in sistemele biologice poate fi apreciata din doua puncte de vedere;

- metal-porfirinele sunt compusi sccesibili biologic ale caror functiuni pot varia prin modificarea ionului metalic, a starii lui de oxidare ori a naturii substituentilor la ciclul porfirina;

- ca un principiu general, evoluitia tinde sa se desfasoare prin modificarea structurii si functiunilor moleculelor care sunt prezente in organism, mai curand decat prin producerea altora noi.

Page 6: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

3. HEMOPROTEINE-HEMOGLOBINA SI MIOGLOBINA

Porfirinele de fier constituie grupari prostetice (grupari active) pentru o clasa importanta de proteine si enzime, cunoscuta sub denumirea de hemoproteine.

Aceste proteine pot prezenta functii diferire:- transportarea oxigenului (hemoglobina)- depozitarea oxigenului (mioglobina)- transferul de electroni - utilizarea peroxidului de hidrogen (catalaze, peroxidaze)Prefixele “hemo”si “hemi” sunt derivate de la denumirea unitatilor de fie-orfirina

( hem) pentru porfirina de Fe(II) si respectiv Fe(III).Hemoproteinele sunt formate din protoporfirina IX si o apoproteina. Prin chelarea

Fe2+ de catre protoporfirina cei doi protoni de la atomii de azot sunt inlocuiti si se obtine protehemul sau hemul b neutru din punc de vedere electric (Fig. 2, 3).

In sistemele biologice, incorporarea ionului de Fe(II) in porfirina este opera unei enzime speciale – ferochelataza.

Fig. 2 – Hemul b Fig. 3 – Hemul – Structura tridimensionala

Deoarece hemul este oxidat ireversibil de aer in mediu apos la specia corespunzatoare a Fe3+ (hemina), hemul insusi nu poate actiona ca transportor de oxigen in vivo. Natura a gasit solutia, prin incadrarea hemului intr-o matrice de proteina (globina) fiind inconjurat de grupari hidrofobe din aminoacizi.

Functia de transport si depozitare a oxigenului la animalele superioare este efectuata de hemoglobina (Hb – Fig. 4, 5) si mioglobina (Mb – Fig. 8). Prima transporta oxigenul de la sursa (plamani, bronhii sau piele) la locul de utilizare din interiorul celulelor muschilor. Aici oxigenul este transferat mioglobinei pentru utilizarea in respiratie. Hemoglobinele impreuna cu mioglobina reprezinta 98% din proteinele

Page 7: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

corpului uman; fiecare om adult are un kg de hemoglobina care se regenereaza la fiecare 3-4 luni.

Se cunosc mai multe varietati de hemoglobina, de exemplu: hemoglobina A (HbA) a omului normal, hemoglobina F (HbF) a fetusului si o serie de hemoglobine patologice.

Structura moleculara a hemoglobinei si mioglobinei.

A fost stabilita de frofesorul Perutz (premiul Nobel in 1966 ), prin cristalografie de raze X.

In ambele proteine, fierul este coordinat la cei patru atomi de azot ai protoporfirinei IX si la un atom de azot al unei grupari imidazolice al histidinei din lantul polipeptidic “globina” in pozitia axiala, denumita pozitie “proxima”. Cea de-a sasea pozitie de coordinare, axiala, de cealalta parte a planului hemului este neocupata in absenta unor molecule mici cum ar fi O2, CO, NO, H2O, deoarece un atom de azot al histidinei se afla la o distanta prea mare pentru a fi coordinat; aceasta a sasea pozitie de coordinare se numeste “distala”.

Fig. 4 – Hemoglobina

Page 8: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Fig. 5 – Structura tridemensionala a hemoglobinei

Fig. 6 – Rolul hemoglobinei in globula rosie a sangelui

In cea de-a sasea pozitie de coordinare (distala) vacanta, se pot lega si alti liganzi in locul oxigenului. Liganzii care stabilesc legaturi puternice π sunt favorizati si de aceea CO, liganzii care contin S si P se pot lega mai usor decat O2; in prezenta unor cantitati mari din oricare dintre acestia, hemoglobina este blocata si devine inaccesibila pentru

Page 9: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

transportul oxigenului (de exemplu prin coordinarea CO, se formeaza carboxihemoglobina, care avand o stabilitate de circa 200 de ori mai mare decat a oxihemoglobinei, se descompune lent).

Rolul portiunii peptidice (globina) a hemoglobinei in prevenirea oxidarii ireversibile cu O2 a Fe2+ este dublu:

- inconjurarea hidrocarbonata a hemului are o constanta dielectrica scazuta si actioneaza ca un solvent nepolar care nu suporta (impiedica) separarea de sarcina care apare la oxidarea Fe2+;

- inconjurarea sterica protectoare denumita simbolic buzunarul hemului previne formarea unui dimer μ-oxo-hem, care pare a fi intermediarul necesar mecanismului oxidarii ireversibile.

(a) (b)Fig. 7 – Structura hemoglonei cu (a) si fara (b) molecula de oxigen

Mioglobina (Fig. 8), prezenta in tesutul muscular, cu o greutate moleculara de 17000 este alcatuita dintr-un nucleu heminic si un lant polipeptidic format din 153 resturi de aminoacizi, numit si lant m; lantul polipeptidic are un grad de ordonare mare.

Fig. 8 – Mioglobina – Structura Tridimensionala

Page 10: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Structura proteinei in hemoglobina consta intr-un lant peptidic cu diferite catene laterale. Acestea definesc o „suprafata” pentru polimer, care consta dintr-o varietate de grupari nepolare (hidrocarburi), cationice (de ex. –NH3) si anionice (de ex. CO2

-). Puntile de hidrogen dintre gruparile N-H si O=C ale unitatilor lantului peptidic si interactiile dintre zonele nepolare ale suprafetei polimere determina o structura polimera (in general de doua feluri, helix sau plana).

Mioglobina are suprafata peptidei neconductiva la auto-asociere, spre deosebire de hemoglobina. In consecinta mioglobina este monomer, in timp ce hemoglobina este o unitate tetramera constand din patru unitati hem si cate doua lanturi peptida α si β dispuse tetraedric (Fig. 6). Lanturile α contin resturile a 141 aminoacizi si cele β, 146 aminoacizi. Hemoglobina fetala (HbF), hemoglobina minora a adultului (HbA2) precum si hemoglobina embrionara (HbE) contin in afara de doua lanturi α, alte doua lanturi γ, δ, si respectiv ε. De mentionat ca structura catenelor polipeptidice este determinata genetic.

Studiile de raze X efectuate asupra deoxi-Hb si deoxi-Mb au indicat ca apar foarte semnificative modificarile in interactiile – NH3…..- O2C- in interiorul si intre lanturile peptidice. Exista opt asemenea punti saline in deoxi-Hb, care se rup la coordinarea O2 la Fe; doua ruperi apar in interiorul lanturilor β, patru intre unitatile α si cate unul intre fiecare din perechile α, β. Se considera ca lanturile peptidice sunt constranse de aceste punti saline (in numar de 8) in deoxi-Hb. In aceasta forma „tensionata” a sasea pozitie de coordinare a Fe2+ este orientata in interior si blocata steric de o grupare salina. Ruperea puntii care apare la coordinarea O2 de catre prima unitate hem este asociata cu o modificare conformationala in care aceasta a sasea pozitie este expusa, si puntile saline inter- si intraproteica se rup. Tetrametrul complet tensionat se relaxeaza astfel incat se expune a sasea pozitie de coordinare a ionului de fier din alta unitate hem, si asa mai departe. Ruperea puntilor saline este insotita de deplasari ale lanturilor peptidice: doua se apropie intre ele cu 1,0 Å, in timp ce celelalte se separa cu aproximativ 7,0 Å.

Perutz a sugerat un mecanism care explica cooperarea celor patru grupari hem in Hb; acesta este fundamentat pe ideea ca o interactie intre o molecula de oxigen si o grupare hem poate afecta pozitia lantului proteina atasat de el, care la randul ei afecteaza celalalt lant proteina prin legaturi de hidrogen, si asa mai departe. Acest mecanism nu este in afara de unele dificultati si a fost puternic criticat. Totusi, cooperativitatea dintre gruparile hem este reala si pana in prezent nu s-a propus alt mecanism pentru acest fenomen.

4. CLOROFILA

Clorofilele sunt un grup de pigmenti strans inruditi, care se gasesc in mecanismele capabile de fotosinteza.

In natura, numarul de clorofile este redus; au fost izolate clorofilele a, b, c1, c2, d, protoclorofila, bacterioclorofila si clorofilele chlorobium.

Page 11: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Fig. 9 – Clorofila – Structura chimica Fig. 10 – Fitolul (R) – Structura chimica

Se observă cele 4 cicluri pirolice, legate între ele prin punţi metilenice: Magneziul leagă coordinativ 2 atomi de N datorită electronilor neparticipanţi.

Fitolul (R) este un alcool superior nesaturat care esterifică una din cele 2 grupări carboxil. Are la baza inelul porfirinic, acelasi care sta si la baza hemului, insa ca ion central este magneziul.

Tipuri de clorofilaClorofila a Clorofila b Clorofila c1 Clorofila c2 Clorofila d

Formulă moleculară

C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4Mg

Radicalul de la C3

-CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO

Radicalul C7

-CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3

Radicalul C8

-CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3

Radicalul C17

-CH2CH2COO-Fitil

-CH2CH2COO-Fitil

-CH=CHCOOH

-CH=CHCOOH

-CH2CH2COO-Fitil

Legătura C17-C18

Simplă Simplă Dublă Dublă Sinplă

Răspîndire UniversalMajoritatea

plantelorDiferite specii

de algeDiferite specii

de algeCianobacterii

Page 12: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Clorofila a (Chl a) este cea mai abundenta si larg raspandita; ea este prezenta in toate plantele care produc oxigen prin fotosinteza si nu este surprinzator faptul ca, dintre toate clorofilele este cea mai des studiata.

Extractia, separarea si purificarea clorofilelor din surse naturale au fost descrise de Strain si Svec (1966).

Din punct de vedere structural, clorofilele sunt tetrapiroli ciclici, apartinand prin urmare familiei porfirinelor.

Formula structurala a Chl a (Fig. 11) se caracterizeaza prin urmatoarele:- macrociclul clorofilei este o porfirina, in care o dubla legatura dintr-un ciclu

pirolic a fost redusa;- clorofila nu contine hem, deoarece ionul metalic coordinat este Mg(II), care

se afla cu 0,3-0,5 Å deasupra planului celor 4 atomi de azot;- exista asemanari cu porfirinele, care constau in faptul ca natura si pozitia

catenelor laterale sunt in cea mai mare parte identice;- deosebirile de porfirine constau in sistemul de legaturi π si prezenta inelului

aliciclic V, acesta din urma contine o grupare carbonil cetonica la C9 si o grupare carbometoxi (O=C-O-CH3) si un H la Clo; aceasta caracteristica structurala califica un compus drept clorofila;

- in molecula este prezenta gruparea fitil (C20H39) care serveste pentru legarea clorofilei la membranele celulei.

Configuratiile absolute ale CHL a si b au fost stabilite in 1968 de Fleming si Brockmann.

Proprietatile coordinative ale magneziului in clorofilaToate clorofilele active in fotosinteza sunt compusi chelati ai magneziului.In timp

ce porfirinele sunt combinatii complexe ale ionilor metalelor tranzitionale, clorofilele contin un ion al unui metal reprezentativ, Mg(II).Ionul Mg(II) din Chl poate fi usor inlocuit cu doi ioni de hidrogen la tratare cu acizi slabi, sau cu ionii de Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) si Zn(II). Specia de Zn(II) reproduce comportarea clorofilei pana la o anumita limita; particularitatile coordinative ale Mg(II) din Chl sunt totusi, un factor crucial in comportarea clorofilei si nici un alt metal care poate fi inserat in clorofila nu poate reproduce proprietatile coordinative ale Mg(II).

Formula structurala prezentata in Fig. 8 atribuie Mg(II) numarul de coordinatie 4; in cei mai multi compusi coordinativi Mg(II) prezinta acest numar de coordinatie, cu stereochimie tetraedrica. Din datele structurale ale clorofilei reiese posibilitatea numarului de coordinatie 5; acest lucru nu a fost acceptat pana in 1968, cand s-au explicat proprietatile spectrale neobisnuite ale clorofilei.

Page 13: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Fig. 11 - Formula structurala a clorofilei

5. METAL-CORINE. COENZIMA SI VITAMINA B12

Activitatea biologica a cobaltului se limiteaza la rolul sau in seria de coenzime B12; de asemenea au mai fost izolate mai multe vitamine B12 (a, b, c, d) cu structuri asemanatoare (Fig. 9).

Coenzima B12 este un compus organo-metalic, avand o legatura Co-C la C5 al 5’-deoxiadenozinei. Acest derivat al vitaminei B12 este corinoidul principal existent in ficatul uman si al unor animale. Prin rolul coenzimei B12 in reactiile enzimatice, s-a evidentiat efectul terapeutic al vitaminei B12 in tratarea anemiei pernicioase si a altor tulburari metabolice. Coenzima B12 este singurul compus organo-metalic care apare in natura.

Page 14: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

Fig. 12 – Structura moleculara a compusilor B12

Caracteristica structurala principala a acestor derivati este prezenta ionului Co(III) hexacoordinat; ionul de cobalt se afla aproximativ in planul celor 4 atomi de azot ai ligandului corina. Compusii care contin acest ligand se numesc corinoide.

Compatibilitatea sistemului B12 cu indeplinirea functiilor sale a fost atribuita urmatoarelor caracteristici:

- stereochimia ionului Co3+ care permite absenta sau slaba legare a celui de al saselea ligand

- starea electronica permite ca reactiile de aditie oxidativa si eliminare reductiva sa decurga fara energii de activare mari

- ciclul corina este flexibil si poate lua un numar mare de conformatii pentru a se potrivi inconjurarii ionului metalic.

Prezenta ionului CN- in vitamina B12 este o consecinta a procedeului de izolare din surse naturale. Molecula este neutra, sarcina cobaltului fiind compensata de sarcinile ionului CN-, a anionului fosfat si ciclului corina. Lantul lateral, ce contine gruparea amida confera vitaminei solubilitatea in solventi protici si aprotici dipolari .

Vitamina B12 se prezinta sub forma de cristale rosii, birefringente, cu apa de cristalizare. Este solubila in apa, alcooli inferiori si fenol. Solutiile sunt stabile la temperatura camerei, la un pH cuprins intre 4 si 7.

Vitamina B12 este singura vitamina care contine ion metalic; se pare ca este sintetizata exclusiv de bacterii si nu de plantele superioare, animale sau om.

Page 15: biochimiacompusiloranorganici_catyiiii

BIBLIOGRAFIE

1. M. Brezeanu, E. Cristurean, A. Antoniu, D. Marinescu, M. Andruh, CHIMIA METALELOR, Editura Academiei Romane, Bucuresti, 1990.

2. I. H. Segel. BIOCHEMICAL CALCULATIONS HOW TO SOLVE MATHEMATICAL PROBLEMS IN GENERAL BIOCHEMISTRY, Editura John Wiley & Sons Inc., USA, 1976.

3. B. Alberts, s.a., MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL, Editura Garland Science, USA, 2002.

4. R. Garret, C. Grisham, BIOCHEMISTRY, Editura Thomson Brooks/Cole, USA, 2005.