Развиваем сельское хозяйство вместе С заботой о вашем хозяйстве
Товары, услуги и экспертная поддержка — в одном кабинетеУсловия и документы
← База знаний / Витамины и минералы

Минеральное питание животных

В. И. Георгиевский, Б. Н. Анненков, В. Т. Самохин · 1979 · Советская · СССР

Текст исходного файла на русском языке. Историческое издание: сведения приведены по источнику 1979 года.

Войти и скачать PDF ↓

отношении является частным проявлением более общей закономерности— образования металлоорганических комплексов, основного типа соединений в биологических системах. Комплексообразование в большей или меньшей степени свойственно всем элементам периодической системы, однако наиболее выражена эта способность у катионов металлов.

В комплексном соединении ион металла занимает центральное место. Ионы или молекулы, образующие комплекс с металлом, называются аддендами или лигандами. Простыми анионными лигандами in vivo являются СО§- НСО§- POJ-, HPOJ-, Н 2 РО~, F~ С1~, Вг~, J-, вода. Наряду с этим лигандами может служить большое число природных органических соединений. Это аминокислоты, пептиды, белки, нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты, карбоновые кислоты, углеводы, фосфолипиды и другие соединения, содержащие электронно-донорные атомы (азот, кислород, сеРУ).

Предпочтение, отдаваемое ионом металла той или иной группе,, зависит от ряда факторов: характера металла, природы лиганда,, особенности растворителя и др. Прочность образуемых комплексов ион металла-лиганд хорошо объясняется с позиции концепции жестких и мягких кислот и оснований.

Согласно электронной теории кислот и оснований Льюиса, акцепторы электронов (атомы, ионы или молекулы) играют роль кислот, а доноры электронов — оснований.

Кислоты или основания делятся, в свою очередь, на жесткие и мягкие. Мягкость или жесткость обусловлены подвижностью электронов, или поляризуемостью частиц. При легком смещении электронов частицы относят к мягким, при трудном —к жестким (подробнее см. 4, 13, 20, 21). Катионы щелочных, щелочноземельных и переходных биоэлементов-металлов являются в основном жесткими кислотами, а неорганические анионы — жесткими основаниями. Прочные связи образуют только жесткие кислоты с жесткими основаниями и мягкие кислоты с мягкими основаниями.

Связь между противоположными по жесткости кислотами и основаниями всегда будет слабой, если она вообще возможна.

Стабильность комплекса ион двухвалентного металла-лиганд (зависящий от порядка изменения мягкости) изменяется согласно ряду Ирвинга-Уильямса следующим образом:

C a < M g < M n < F e < C o « N i < C u > Z n ,

т. е. соответствует переходу от жесткой кислоты С а 2 + к иону с промежуточной жесткостью Си 2+.

Мягкость лигандов, или их способность быть донорами электронов, также влияет на устойчивость комплекса и селективность ионов металла. Так, у белков при переходе от кислородных электронно-донорных функциональных групп (жестких) к сернистым (мягким) меняется порядок предпочтения металла (табл. 3).

При взаимодействии некоторых ионов с органическими соединениями (аминокислотами, пептидами, белками) происходит про-

Электронно-донорные
атомы
Металл, предпочитаемый
белком
Примеры соединений
—от
= N,0~
= N, —S
- S
Са, Mg, Mn
Fe, Со, Ni
Си, Zn
Cd, Pb, Hg
АТФ-азы, енолазы
Карбоангидраза, окси-НЬ
Кар боксипептидаза
Прочность связей приводит к
отравлению ферментов

цесс хелатирования, т. е. образования клешневидных комплексов*. За комплектование в этих группах ответственны атомы N, О, S. Эти элементы располагают электронными парами, с помощью которых осуществляется координационная связь и заполнение электронной конфигурации центрального иона [23].

Особо прочные комплексы образуются при наличии реакционноспособных групп с отрицательным зарядом в боковых цепях аминокислот. Присутствие таких групп в гистидине, цистине, цистеине делает их наиболее сильными комплексонами среди аминокислот. Комплексы ионов с пептидами менее прочны, чем с аминокислотами.

4. Биологическая роль металлов и их способность к комплексообразованию [2!]

МеталлыПоложе
ние в пе
риодиче
ской си
стеме и
электрон
ная струк
тура
Биологическая
роль
Локализа
ция в ор
ганизме
Состояние
окисления
Предпочи
таемые
донорные
атомы
Прочность
координа
ционных
связей
Обмен
между
свободны
ми ионами
и ионами
комп
лекса
Na
К
Группа
I A, s 1
Перенос заря
да, осмотическое
равновесие
Мобиль
ная
I-О"*МалаяОчень
быстрый
Mg
Са
Группа
II A, s*
Образование
с труктур. «триг-
гсрные» реакции
Частично
мобиль
ная
II-о~~Довольно
большая
Умеренно
быстрый
Мо
Мп
Fe
Си
Со
Переход
ный ряд,
d' - d"
Катализ реак
ций окисления —
восстановления,
образования ак
тивных центров
ферментов
Статиче
ская
V/VI
II/III
I I / I I I
и/т
1/п
—S ~
- 0
N, —О
N, —О
N. - S
БольшаяНе проис
ходит
ZnГруппа
II Б, d 1 0
«Сверхкислот
ные» катализа
торы
Статиче
ская
нN, -S~~БольшаяНе проис
ходит

*** О хелатировании говорят, когда ион металла связывается с двумя или более атомами одного лиганда.**

Координационные соединения (хелаты)* — это наиболее выгодная для организма форма взаимодействия металла с лигандом. Активность элементов в этих комплексах возрастает часто в сотни тысяч и миллионы раз в сравнении с активностью металла в ионном состоянии [23].

Способность металлов к образованию координационных связей неодинакова (табл.4).

В образовании координационных связей ионами металла главных подгрупп периодической системы (Na, К, Са, Mg) важную роль играют электростатические взаимодействия; образующиеся комплексы весьма лабильны. Переходные металлы (Mn, Fe, Со, Си, Mo, Zn) дают координационные связи, имеющие преимущественно ковалентный характер. Они катализируют окислительно-восстановительные реакции и участвуют в образовании активных центров ферментов. Действие каждого металла специфично.

Наибольший интерес для биологов представляет, естественно, взаимодействие ионов металлов с ферментными системами. Это взаимодействие колеблется в широком диапазоне — от слабого ионного эффекта до образования комплексов.

Все ферменты, требующие для проявления максимальной активности присутствия металлов, можно разделить на две группы: 1) металлоферменты (или металлокоферменты) и 2) ферменты, активируемые металлом.

В металлоферментах металл является интегральным компонентом молекулы и не удаляется диализом. Извлечение его сильной кислотой или хелатирующим агентом приводит к снижению активности фермента. Ферменты этого типа обычно содержат в активном центре переходные металлы (Си, Fe, Zn), формирующие очень стабильные координационные комплексы. Металл всегда присутствует в стехиометрических количествах, обычно от 1 до 4, иногда до 6 — 8 атомов на молекулу фермента (например, Fe в порфириновом комплексе каталазы, цитохромоксидазы). Некоторые из ферментов этого типа содержат два металла, например цитохромоксидаза (Fe и Си), ксантиноксидаза (Fe и Мо).

Примеры металлоэнзимов в организме сельскохозяйственных животных приведены в таблице 5.

Потребность в металле у перечисленных ферментов не является специфичной во всех случаях без исключения. Так, цинк может быть извлечен из карбоксипептидазы А и замещен атомом кобальта. В пируваткарбоксилазе марганец может быть заменен магнием in vitro без потери активности.

Если в металлоферменте ион металла постоянно связан в составе активного центра, то, будучи прочной частью кофермента, ион может входить в активный центр и выходить из него. Примером может служить Со (III) в составе B i 2 — коферментов (соединений,

*** Понятие «координационные соединения» более узкое, чем «комплексные соединения».**

Оглавление

Текст, тема и отступы ↑

AgroSota всегда под рукой

Выберите своё приложение AgroSota

Один аккаунт на сайте и в приложении. Light и Full можно установить рядом.

Знакомый сайт в приложении. Для привычной работы с AgroSota.

Версия 1.1.4

Мобильные экраны и кабинеты клиента и агента.

Версия 1.2.6 · Тестовая

Для Android 10 и новее · Нужен интернет

Установка и обновления
  1. Скачайте выбранное приложение.
  2. Откройте APK в папке «Загрузки» и следуйте инструкциям Android.
  3. Войдите под своей учётной записью AgroSota.

Light обновляет прежнее приложение AgroSota. Оно проверяет обновления автоматически, скачивание и установка — с вашим подтверждением.

Full устанавливается отдельно. Это тестовая версия: проверка всех сценариев продолжается.

Для iPhone: откройте agrosota.ru в Safari → «Поделиться» → «На экран Домой».

ИИ-помощник AgroSotaПодбор товаров · связь с менеджером
Отвечает ИИ. Текст сообщений обрабатывается OpenAI. Контакты для звонка укажите в форме ниже.
Передать запрос менеджеру