Ионофоры

19 Июня в 12:33 3800 0


Хотя щелочные металлы не могут становиться центральным атомом в комплексных соединениях, они часто участвуют в метаболизме в форме хелатных комплексов с ионофорами (от греч. «переносчики ионов»; Прессман, 1978). Так называют лиганды с молекулярной структурой, позволяющей переносить небольшие ионы через липидные барьеры мембран.

Катионы изменяют проницаемость биологических мембран, и таким образом нарушают клеточные метаболические процессы, например, сопряженное с дыханием фосфорилирование, не влияя на дыхание (разобщающее действие). Для проявления этого действия ионофорам требуется присутствие одновалентных катионов щелочных металлов.

Ионофоры устойчивы и химически, и метаболически. Они либо содержат готовую макроциклическую структуру, либо образуют макроциклические кольца при помощи водородных связей. В молекуле ионофора равномерно распределено большое число атомов кислорода. Положительный заряд распределяется между всеми катионными комплексами ионофора равномерно. В центре всех макроциклов молекул ионофора имеется отверстие, в котором может располагаться и связываться одновалентный катион, в частности, К+.

Первым из ионофоров был открыт валиномицин. Это гидрофобный антибиотик, нарушающий окислительное фосфорилирование в митохондриях путем переноса ионов К+ (а также Rb+, Cs+; но не Na+, Li+ или Н+) в митохондрии и рассеивания энергии за счет циклического перемещения этих ионов. К ионофорам относятся и некоторые другие антибиотики, в частности, нонактин, переносящий в митохондрии К+ (но не Na+) и грамицидин, переносящий и К+, и Na+ (рис. 1).

Примеры ионофоров

Рис. 1. Примеры ионофоров

С помощью рентгеноструктурного анализа было показано, что ион щелочного металла действительно располагается в «дырке» циклической молекулы ионофора, причем от размера этой «дырки» зависит, ион какого металла будет связываться молекулой. Таким образом, в молекулах ионофоров в зависимости от радиуса иона действуют стерические ограничения.

Внешняя мембрана митохондрий для ионов К+ обычно непроницаема, а внешняя граница молекул ионофоров очень слабо полярна. Поэтому комплекс ионофор-металл может проходить через неполярную часть мембраны митохондрий. Этот принцип избирательной проницаемости мембран для тех или иных веществ (вредных или полезных, токсичных или лекарственных, минеральных или органических, включая ферменты) реализован в ионофорах очень наглядно. Благодаря нему многие ионофоры являются эффективными антибиотиками. Некоторые из них разрушают мембраны эритроцитов в крови, вызывая гемолиз.

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 74142 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19363 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17166 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы