10.19. Для действия многих ферментов требуется железо

Железо относится к тем микроэлементам, биологические функции которых изучены наиболее полно. Железо входит в состав гемогрупп кислород-переносящих белков гемоглобина и миоглобина, а также переносчика электронов митохондриального белка цитрохрома с (гл. 8). Гемовые простетические группы содержатся также в целом ряде важных ферментов (рис. 10-26). Примером может служить цитохромоксидага, катализирующая восстановление молекулярного кислорода до воды за счет электронов, поступающих из молекул питательных веществ. В молекуле цитохромоксидазы вследствие изменения валентности железо обратимо переходит из ферриформы [Fe(III)] в ферроформу [Fe(II)], в результате чего происходит перенос электронов с цитрохрома с на молекулярный кислород. Цитохром Р450, участвующий в реакциях ферментативного гидроксилирования, также способен переносить электроны на кислород.

Рис. 10-26. Железопорфирииовая группировка, или гем. Гем служит простетической группой гемсодержаших ферментов, таких, как хромоксидаза, каталаза и пероксидаза. (См. также рис. 8-5.)

К числу других гемсодержащих ферментов относятся каталаза, осуществляющая расщепление перекиси водорода, и пероксидаза, катализирующая окисление различных органических веществ перекисями. Ион железа в молекуле каталазы активно участвует в каталитическом цикле. Даже простые соли железа, такие, как способны проявлять некоторую каталитическую активность, ускоряя разложение перекиси водорода на и . Возможно, что роль порфириновой группы и белковой части каталазы сводится к тому, что они лишь резко повышают эту исходную каталитическую активность железа.

Железо-серные ферменты - это еще один важный класс железосодержащих ферментов, участвующих в переносе электронов в клетках животных, растений и бактерий. Железо-серные ферменты не содержат гемогрупп; они характеризуются тем, что в их молекулах присутствует равное число атомов железа и серы, которые находятся в особой лабильной форме, расщепляющейся под действием кислот. К железо-серным ферментам относится, например, ферредоксин хлоропластов, осуществляющий перенос электронов от возбужденного светом хлорофилла на разнообразные акцепторы электронов (гл. 23). Дальше (разд. 17.8) мы увидим, что в реакциях переноса электронов в митохондриях участвуют другие железо-серные ферменты.

Некоторые флавопротеины имеют в своем составе кроме флавинового нуклеотида еще и железо.