المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Enzymes That Use Metals to Generate Organic Radicals  
  
1233   05:50 مساءً   date: 27-6-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................

Enzymes That Use Metals to Generate Organic Radicals

An organic radical is an organic species that contains one or more unpaired electrons. Chemists often consider organic radicals to be highly reactive species that produce undesirable reactions. For example, they have been implicated in some of the irreversible chemical changes that accompany aging. It is surprising, however, that organic radicals are also essential components of many important enzymes, almost all of which use a metal ion to generate the organic radical within the enzyme. These enzymes are involved in the synthesis of hemoglobin and DNA, among other important biological molecules, and they are the targets of pharmaceuticals for the treatment of diseases such as anemia, sickle-cell anemia, and cancer. In this section, we discuss one class of radical enzymes that use vitamin B12.

Vitamin B12 was discovered in the 1940s as the active agent in the cure of pernicious anemia, which does not respond to increased iron in the diet. Humans need only tiny amounts of vitamin B12, and the average blood concentration in a healthy adult is only about 3.5 × 10−8 M. The structure of vitamin B12, shown in Figure 1.1, is similar to that of a heme, but it contains cobalt instead of iron, and its structure is much more complex. In fact, vitamin B12 has been called the most complex nonpolymeric biological molecule known and was the first naturally occurring organometallic compound to be isolated. When vitamin B12 (the form present in vitamin tablets) is ingested, the axial cyanide ligand is replaced by a complex organic group.

Figure 1.1 : Vitamin B12 In the body, the axial cyanide ligand found in the vitamin is replaced by a complex organic unit. Heterolytic cleavage of the Co–C bond in the resulting organometallic complex generates an organic radical for the catalysis of rearrangement reactions.

The cobalt–carbon bond in the enzyme-bound form of vitamin B12 and related compounds is unusually weak, and it is particularly susceptible to homolytic cleavage:

CoCH2R⇔Co2+⋅+CH2R

Homolytic cleavage of the Co3+–CH2R bond produces two species, each of which has an unpaired electron: a d7 Co2+ derivative and an organic radical, ·CH2R, which is used by vitamin B12-dependent enzymes to catalyze a wide variety of reactions. Virtually all vitamin B12-catalyzed reactions are rearrangements in which an H atom and an adjacent substituent exchange positions:

In the conversion of ethylene glycol to acetaldehyde, the initial product is the hydrated form of acetaldehyde, which rapidly loses water:

The enzyme uses the ·CH2R radical to temporarily remove a hydrogen atom from the organic substrate, which then rearranges to give a new radical. Transferring the hydrogen atom back to the rearranged radical gives the product and regenerates the ·CH2R radical.

The metal is not involved in the actual catalytic reaction; it provides the enzyme with a convenient mechanism for generating an organic radical, which does the actual work. Many examples of similar reactions are now known that use metals other than cobalt to generate an enzyme-bound organic radical.

 




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .