Как уже отмечалось, физиологическая функция гемоглобина заключается в способности обратимо связывать кислород и переносить его от легких к тканям. Если гемоглобин обозначить Hb Fe2+ , то реакция обратимого присоединения можно записать так:

[Hb Fe2+ ] + O2 ↔ [Hb Fe2+ • O2]

дезоксигемоглобин оксигемоглобин

Гемоглобин, присоединивший кислород называется оксигемоглобин, а без кислорода-дезоксогемоглобином.

Гемоглобин взаимодействует с углеродом монооксидом, который в быту известен, как угарный газ. При этом образуется макроциклический комплекс с железом- карбонилгемоглобин: [Hb Fe2+ ] + СО [Hb Fe2+ • СО] константа этого комплекса приблизительно в 100 раз больше, чем комплекса железа с кислородом в геме. Поэтому при вдыхании углерода монооксиде большая часть гемоглобина переходит в карбонилгемоглобин, что и нарушает перенос кислорода от легких к тканям и вызывает отравление организма.при значительном увеличении парцмального давления кослорода равновесие сместится в сторону разрушения HbFe • СО и большего образования оксигемоглобина [Hb Fe] • O2.

Структуру подобную гемоглобину имеет и миоглобин (Mb). Он обратимо связывает кислород в мышцах, по механизму действия сходен с гемоглобиом и относится к гемосодержащим белкам:

MbFe2+ + O2 MbFe 2+ • О2

Дезоксиформа оксиформа

Существует большая группа железосодержащих ферментов, которые катализируют процесс переноса электронов в митохондриях, это так называевые цитохромы (ЦХ). Всего известно около 50 цитохром. Наиболее изученным считается цитохром С. Доказано, что перенос электронов в окислительно-восстановительной цепи с участием этого фермента осуществляется за счет изменения состояния железа:

ЦХFe3+ + e ↔ ЦХFe2+

Группа ферментов, катализирующих реакций и окисления водородпероксидом, называются каталазами и пероксидами. Они также имеют в своей структуре гем, в центре которого находится Fe3+ . Механизм действия каталазы до конца не ясен, но доказано, что Fe3+

не восстанавливается. Каталаза ускоряет разложение водородпероксида, который образуется в реакциях метаболизма:

Н2О2 + Н2О2 каталаза 2Н2О +О2

В этой реакции одна молекулаН2О2 является окислителем, другая – восстановителем. Реакция идет с большой скоростью, одна молекула каталазы может разложить 44000 молекул Н2О2 в одну секунду.

Фермент пероксидаза ускоряет реакции окисления органических веществ (RH) водородпероксидом по схеме:

Н2О2 + Н2О• RН пероксидаза 3Н2О 2Н2О + R

В органах и тканях имеется так называемое депонированное (запасенное) железо, которое используется, если возникает дефицит железа. Депонируется оно с помощью белка- ферритина, который представляет мобой биопластер с молекулярной массой 460000.

В организме железо может транпортироваться в виде аминокислотных комплексов, которые образуются за счет координационной связи железа с азотом пептидных групп. Образование таких бионеорганических комплексов делает возможным прохождение ионов через клеточные мембраны. Как известно, пептидный слой оболочки клетки затрудняет прохождение ионов металлов в виде акваионов. А если ион металла находится в окружении органических легандов, то он достаточно легко проходит через клеточную мембрану.