第五六章铁硫蛋白和其他非血红素铁蛋白.pptx

第五六章铁硫蛋白和其他非血红素铁蛋白
血红素蛋白(heme)和非血红素蛋白(nonheme)
非血红素蛋白
铁蛋白：贮存铁
铁传递蛋白：输送铁
铁硫蛋白：传递电子
蚯蚓血红蛋白：载氧
NiFe氢化酶：催化
甲烷单加氧酶：催化
原儿茶酸根3,4-双加氧酶：催化
固氮酶：催化 etc.
血红素蛋白
细胞色素：传递电子
血红蛋白：储氧
肌红蛋白：储氧
细胞色素P450：催化
辣根过氧化物酶: 催化
etc.
一些非血红素铁蛋白的生理功能
非血红素铁蛋白
生理功能
来源
铁蛋白
血清铁传递蛋白
卵铁传递蛋白
乳铁传递蛋白
贮存、输送铁
动物组织
血清
卵清
乳
红氧还蛋白
铁氧还蛋白
肾上腺皮质铁氧还蛋白
传递电子
细菌
叶绿体、细菌
肾上腺皮质
蚯蚓血红蛋白
载氧
星虫、蚯蚓
顺乌头酸酶
邻苯二酚双加氧酶
氢酶
催化
动植物
细菌
细菌、藻类
第一节 铁载体 (siderophores)
Siderophores are small molecular weight, high-affinity iron-binding compounds that can scavenge the iron away from the high-affinity iron-binding proteins.
铁是生物体必需的微量元素，也是人体中含量最丰富的过渡金属元素。那么生物体系中铁是如何被吸收，运送和储存的呢？长期的生物进化使不同生物拥有不同的维持铁离子动态平衡的机制，使生物体吸收的铁以金属酶，金属蛋白或小分子配合物的形式存在于生物体中。
铁载体 (siderophores)
植物、微生物的生存，要求环境中铁浓度足够高，方能满 足其DNA合成血红素所需的铁。
为了能与氢氧根等有效地竞争铁(III)，细菌，真菌和植物种子等会分泌一些对铁(III)具有高度亲和力的复杂有机物，使难溶的铁活化，这些有机物可与铁形成非常稳定的八面体配合物。
铁载体就是分子量低，对铁有专一螯合作用，微生物和植物用以由环境吸收铁的复杂有机物的总称。
按照其分泌的种属，铁载体有微生物铁载体(siderophore)和植物铁载体(phytosiderophore)两大类。
铁载体的结构类型
铁载体与铁形成非常稳定的低电荷配合物，有利于高电荷铁(III)离子跨过亲脂性膜，实现铁(III)的吸收，运输过程。
氧肟酸盐型 (hydroxamate type); 邻苯二酚型(catechol type)
氧肟酸盐型 (hydroxamate type)
Crystal structure of ferrichrome
铁色素
肠杆菌素, Enterobactin
邻苯二酚型 (catechol type)
Enterobactin + Fe
铁载体的性质
根据软硬酸碱规则，铁载体中属于硬碱的配位原子(氧)可与属于硬酸的Fe3+配位，形成稳定的配合物。研究表明,含有三个双齿配体的铁载体与Fe3+的结合常数大于1030。虽然铁载体也可与Ga3+及人造錒元素结合,但是与Al3+及所有二价金属离子的结合能力是相当弱的，因此自然界出现的金属离子中, 铁载体仅对Fe3+选择性性结合。 所结合的Fe3+处于高自旋态(HS), 动力学性质是活泼的，使铁载体结合的Fe3+能向细胞内其它配体或蛋白质释放铁。
铁的释放机理
关于释放铁的机理，目前比较普遍的看法是：在细胞内，首先Fe3+被还原为Fe2+，之后通过质子化作用将结合不牢固的Fe2+从载体上置换下来。