composti di coordinazione

Gruppo eme in rosso
Mioglobina di capodoglio
153 aa
8 segmenti ad alfa-elica
indicati con le lettere da
AaH
Catena beta dell’emoglobina
Mioglobina
146 aa
153aa
1,3,5,8 metil
2,4 vinil
6,7 propionato
Sostituenti sui carboni degli
anelli pirrolici nella
protoporfirina IX
Protoporfirina IX + ferro = eme (ferroprotoeme)
Istidina prossimale
(Istidina F8)
La chimica dei composti di coordinazione, è la branca della
chimica che studia gli ioni complessi, cioè delle molecole in
cui un catione metallico è coordinato (cioè legato con un
particolare legame chimico) ad atomi, ioni o molecole con un
numero di legami superiore il suo numero di ossidazione.
Uno ione complesso è costituito da un atomo metallico
centrale, con carica positiva, che coordina attorno a sé,
secondo definite geometrie, un numero definito di molecole
polari o di anioni (leganti).
I composti di coordinazione sono quei composti in cui un atomo
centrale forma un numero di legami (sigma) maggiore del suo
numero di ossidazione ; tali composti presentano un atomo o uno
ione metallico come atomo centrale.
I termini complesso metallico o complesso vengono talvolta
impiegati come sinonimi di composto di coordinazione ma
dovrebbero essere usati solo per indicare l’insieme (messo tra
parentesi quadre) costituito dall’atomo metallico centrale e dalle
molecole o ioni a lui coordinati. Ad esempio lo [Ni (NH3)6]2+ è il
complesso mentre [Ni (NH3)6]Cl2 è il composto di coordinazione.
Nel complesso si possono individuare due componenti distinte,
l’atomo centrale (metallo) e gli atomi con i gruppi a cui
appartengono legati ad esso. Gli atomi che si legano all’atomo
centrale si dicono atomi donatori: le molecole o gli ioni a cui
appartengono gli atomi donatori si dicono leganti.
I legami covalenti in cui la coppia di elettroni
condivisa è fornita da un solo atomo si
chiamano legami covalenti coordinativi o
legami dativi
Istidina prossimale
(Istidina F8)
Nell'emoglobina deossigenata il ferro è penta-coordinato con i
quattro azoti pirrolici della porfirina e l'azoto imidazolico
dell'istidina prossimale. Gli orbitali d del ferro non sono
energicamente equivalenti a causa della loro diversa orientazione
rispetto agli orbitali degli atomi del complesso. I cinque orbitali d si
separano su due livelli energetici indicati con eg e t2g. Per la
deossiemoglobina la differenza di energia che separa tali livelli (∆0)
è inferiore a quella necessaria per accoppiare gli elettroni, quindi i
primi cinque elettroni occupano, con spin parallelo, i cinque orbitali
d e solo il sesto elettrone è forzato ad appaiarsi (configurazione ad
alto spin).
Nella ossiemoglobina il ferro è esa-coordinato e il legame
addizionale di una molecola di ossigeno provoca un aumento di ∆0 e
di conseguenza i sei elettroni d si appaiano ai tre livelli inferiori
(configurazione a basso spin).
L'ossigenazione dell'emoglobina comporta quindi un passaggio del
ferro da alto a basso spin con variazione delle caratteristiche spettrali
e paramagnetiche
Carbon monoxide consists of one carbon atom and one oxygen
atom, connected by a triple bond which consists of two covalent
bonds as well as one dative covalent bond.
Resonance structures of carbon monoxide
In biology, carbon monoxide is naturally produced by the action of
heme oxygenase 1 and 2 on the heme from hemoglobin breakdown.
This process produces a certain amount of carboxyhemoglobin in
normal persons, even if they do not breathe any carbon monoxide.
Following the first report that carbon monoxide is a normal
neurotransmitter in 1993, as well as one of three gases that naturally
modulate inflammatory responses in the body (the other two being
nitric oxide and hydrogen sulfide), carbon monoxide has received a
great deal of clinical attention as a biological regulator. In many
tissues, all three gases are known to act as anti-inflammatories,
vasodilators and promoters of neovascular growth
deossiemoglobina
ossiemoglobina
Y145
deossiemoglobina
Forma T
ossiemoglobina
Forma R
Y145
The effect of replacing the
proximal
histidine
in
hemoglobin with a glycine
residue and adding a
noncovalently
bonded
imidazole.
Adapted from D. Barrick et al.,
Nature Struct. Biol. (1997)
4:78-83.