Оглавление Предисловие редакторов перевода Предисловие к русскому изданию

Оглавление
Предисловие редакторов перевода
Предисловие к русскому изданию
Предисловие
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Благодарности
Авторы
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
I.
Введение
I.1.
Элементы жизни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I.2.
Функциональная роль биологически
значимых элементов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
I.3.
Структура книги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Часть А
Основы биологической неорганической химии
II.
Бионеорганическая химия
и биогеохимические циклы .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
II.1.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
II.2.
Происхождение и распространенность
химических элементов . . . . . . . . . . . . . . . .
Общие представления. Связь с астробиологией . .
Распространенность элементов и молекул
в Солнечной системе . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Земля как планета: сравнение с Венерой и Марсом
Распространенность элементов в земной коре . . . .
Распространенность элементов в Мировом океане .
Пригодность химических элементов . . . . . . . . .
II.2.1.
II.2.2.
II.2.3.
II.2.4.
II.2.5.
II.2.6.
II.3.
II.3.1.
II.3.2.
. . . . . . . . . .
. . . . . . . . . .
21
21
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
22
22
24
25
26
Биогеохимические циклы углерода,
кислорода и водорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Циклы углерода и кислорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Анаэробные процессы и цикл водорода . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
27
30
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
449
Оглавление
II.4.
II.4.1.
II.4.2.
II.4.3.
II.4.4.
II.4.5.
Цикл азота . . . . . . .
Фиксация азота . . . . .
Нитрификация . . . . .
Ассимиляция нитратов .
Денитрификация . . . .
Антропогенный фактор
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. . 33
. 34
. 36
. 37
. 38
. 39
II.5.
II.5.1.
II.5.2.
II.5.3.
II.5.4.
Цикл серы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Сульфатредуцирующие бактерии . . . . . . .
Окисление сульфидов . . . . . . . . . . . . .
Глубоководные гидротермальные источники
Летучая органическая сера: диметилсульфид
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
39
40
41
41
42
II.6.
II.6.1.
II.6.2.
II.6.3.
II.6.4.
II.6.5.
Взаимосвязь и интеграция
биогеохимических циклов . . . . . . . . . . . . . . .
Прямое перекрывание циклов серы и азота: Бактерии
Цикл кислорода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Антропогенное воздействие на циклы элементов . . .
Биоэнергетический аспект природных циклов . . . . .
Ключевая роль прокариот . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . .
thioploca
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
44
44
44
45
47
48
II.7.
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
49
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
51
III.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Ионы металлов и белки: связывание,
устойчивость и структура . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
54
III.l.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
III.2.
Металлы-кофакторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
III.3.
Фрагменты белков как лиганды для ионов металлов . . . . . . .
56
III.4.
Браузинг генома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
III.5.
Сворачивание и устойчивость металлопротеинов . . . . . . . . . .
66
III.6.
Кинетический контроль доставки ионов металлов . . . . . . . . .
69
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
IV.
Специфические кофакторы и кластеры металлов
. . . . . . .
72
IV.I.
Почему металлы – особые кофакторы? . . . . . . . . . . . . . . . .
72
Типы кофакторов,
структурные свойства и распространенность. . . . . . . . . . . . .
IV.2.1. Fe–S-Kофакторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV.2.2. Гемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
75
81
IV.2.
450
Оглавление
Биосинтез кофакторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
86
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
88
V.
Транспорт и накопление ионов металлов в биологии .
. . . .
90
V.1
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
V.2.
V.2.1.
Биодоступность ионов металлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Железо: анализ проблемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
93
94
V.3.
V.3.1.
V.3.2.
V.3.3.
Общие свойства
Каналы . . . . . .
Переносчики. . .
Насосы . . . . . .
V.4.
V.4.7.
Проблемы транспорта ионов металлов
на примере железа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Хелатирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Восстановление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Повышение кислотности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Система транспорта железа: транспортеры Fe2+ . . . . . . . .
Системы транспорта железа:
транспорт железа(II) с участием оксидаз и пермеаз . . . . .
Транспорт Fe2+ и транспорт с участием оксидаз и пермеаз:
сравнение стратегий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Транспорт железа у млекопитающих: комбинация стратегий
V.5.
Транспорт других ионов металлов, отличных от железа . . . . . . . . 109
V.6.
Механизмы накопления ионов металлов
и резистентность организмов . . . . . . . . . . . . . . . .
Ферритин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Металлотионеин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Другие внутриклеточные хелатирующие агенты . . . . . .
Внутриклеточный транспорт в накоплении ионов металлов
и/или резистентности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Вытеснение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Детоксикация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Экструзия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IV.3.
V.4.1.
V.4.2.
V.4.3.
V.4.4.
V.4.5.
V.4.6.
V.6.1.
V.6.2.
V.6.3.
V.6.4.
V.6.5.
V.6.6.
V.6.7.
V.7.
транспортных
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
. . . . . . . . .
систем.
. . . . .
. . . . .
. . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
96
98
98
99
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
102
103
103
106
106
. . . . . 107
. . . . . 107
. . . . . 108
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
110
111
112
112
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
113
114
114
114
V.7.1.
V.7.2.
Внутриклеточный транспорт ионов
и пути их переноса . . . . . . . . . .
Пути переноса . . . . . . . . . . . . .
Металлошапероны . . . . . . . . . . .
металлов
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
V.8.
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
451
Оглавление
VI.
Биоминералы и биоминерализация
VI.1.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
VI.2.
VI.2.1.
VI.2.2.
VI.2.3.
VI.2.4.
Биоминералы: типы и функции
Кальцийсодержащие биоминералы
Диоксид кремния (кремнезем) . . .
Оксиды железа . . . . . . . . . . .
Сульфиды . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. . . . . . . . . . . . . . . . 120
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
VI.3.
Общие принципы биоминерализации . . .
VI.3.1. Биологически индуцируемая и биологически
контролируемая биоминерализация . . . . . .
VI.3.2. Биоминерализация на границе раздела . . . .
VI.3.3. Биоминерализация на органической матрице
VI.3.4. Зарождение кристаллов на матрице . . . . .
VI.3.5. Рост биоминералов . . . . . . . . . . . . . . .
VI.3.6. Образование структуры и формы
в процессе биоминерализации (морфогенез) .
VI.3.7. Агрегаты высокого порядка . . . . . . . . . .
VI.4.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
120
122
124
124
125
. . . . . . . . . . . . . . 126
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
126
127
129
131
134
. . . . . . . . . . . . . . 135
. . . . . . . . . . . . . . 137
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
VII.
Металлы в медицине
VII.1.
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
VII.2. Терапевтические средства, содержащие металл . . . . .
VII.2.1. Противоопухолевые терапевтические агенты . . . . . . . .
VII.2.2. Противоартритные (противоревматоидные) препараты,
содержащие золото . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VII.2.3. Литий: контроль биполярных эмоциональных расстройств
VII.2.4. Противоязвенные препараты, содержащие висмут . . . . .
. . . . . . 145
. . . . . . 145
. . . . . . 163
. . . . . . 166
. . . . . . 167
VII.3. Контрастные и диагностические агенты . . . . . . . . . . . . . . . 169
VII.3.1. Радиодиагностические и радиотерапевтические агенты . . . . . . . . 169
VII.3.2. Контрастные агенты для МРТ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
VII.4.
VII.4.1.
VII.4.2.
VII.4.3.
VII.4.4.
VII.4.5.
Молекулярные мишени. . . . . . . . .
Металлоферменты . . . . . . . . . . . .
Миметики инсулина . . . . . . . . . . .
Противомикробные и противовирусные
Миметики супероксиддисмутазы . . . .
Оксид азота . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
. . . .
. . . .
агенты
. . . .
. . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
181
181
182
185
188
190
452
Оглавление
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
191
191
193
194
VII.5.
VII.5.1.
VII.5.2.
VII.5.3.
Метаболизм металлов как цель терапии
Минеральные добавки . . . . . . . . . . . .
Медь: болезни Вильсона и Менкеса . . . .
Талассемия . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VII.6.
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Благодарности
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Часть Б
Биологические системы, содержащие ионы
VIII.
Транспорт и накопление ионов металлов .
. . . . . . . . . . . . 202
VIII.1. Трансферрин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.1.1. Введение: метаболизм и химия железа в водной среде . .
VIII.1.1.1. Польза и вред железа в биологических системах . .
VIII.1.2. Трансферрин: транспортный белок сложных организмов .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
202
202
202
203
VIII.1.2.1. Номенклатура и полная структура . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
VIII.1.2.2. Анион-зависимое связывание железа в трансферринах . . . . . 204
VIII.1.2.3. Лиганды для связывания железа . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
VIII.1.3. Функция трансферрина как донора железа. . . . . . . . . . . . . . . . 205
VIII.1.4. Взаимодействие трансферрина с HFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
VIII.2. Ферритин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.2.1. Введение: потребность в ферритине . . . . . . . . . . . . . .
VIII.2.2. Ферритин: природный нанореактор для железа и кислорода
VIII.2.2.1. Минерализация ферритина: поступление железа . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
209
209
210
211
VIII.2.2.2. Деминерализация ферритина и поры,
управляемые ферритином . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
VIII.2.2.3. Гены ферритина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
VIII.3. Сидерофоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.3.1. Введение: необходимость сидерофоров . . . . . . . . . . . .
VIII.3.2. Структура сидерофоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.3.3. Термодинамика координации иона Fe(III) сидерофорами . .
VIII.3.4. Внешнемембранные рецепторные белки Fе(III)-сидерофоров
VIII.3.5. Морские сидерофоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
218
218
218
220
221
223
226
453
Оглавление
VIII.4. Металлотионеины . . . . . . . . . . . .
VIII.4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.4.2. Классы металлотионеинов . . . . . . .
VIII.4.3. Индукция и выделение . . . . . . . . .
VIII.4.4. Структурные и спектральные свойства
VIII.4.5. Реакционная способность и функции . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
226
226
227
228
229
232
234
VIII.5. Транспортирующие медь АТФазы . . . . . . . . . .
VIII.5.1. Введение: болезни Вильсона и Менкеса . . . . . . . .
VIII.5.2. Структура и функции . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.5.3. Связывание иона металла и изменения конформации
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
235
235
235
237
239
VIII.6. Металлошапероны . . . . . . . . . . . .
VIII.6.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.6.2. Потребность в металлошаперонах . . . .
VIII.6.3. СОХ17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.6.4. АТX1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
VIII.6.5. Медный шаперон для SOD1 . . . . . . . .
VIII.6.6. Металлошапероны для других металлов?
VIII.6.7. Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
239
239
240
242
243
246
247
248
248
IX.
X.1.
Химия гидролиза
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Металлозависимые лиазы
(I) Общий метаболизм . .
IX.1.1. Введение . . . . . . . . . .
IX.1.2. Магний . . . . . . . . . . .
и гидролазы.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
IX.1.2.1. Ксилозоизомераза и изоцитратлиаза . . . . . . . . . . . . . . . . 253
IX.1.2.2. Глутаминсинтетаза и L-аспартаза . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
IX.1.3. Цинк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.1.3.1. Карбоангидраза . . . . . . . . . . .
IX.1.3.2. Карбоксипептидаза А . . . . . . . .
IX.1.3.3. Алкогольдегидрогеназа печени . . .
IX.1.4. Марганец . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
256
257
258
260
260
IX.1.4.1. Аргиназа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
IX.2.
Металлозависимые лиазы и гидролазы.
(II) Биохимия нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
IX.2.1
IX.2.2
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
Магний-зависимые ферменты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
IX.2.2.1. Характеристика промотируемой магнием активности
в биохимии нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
454
Оглавление
IX.2.2.2. Аналоги магния в исследованиях механизма . . . . . . . . . . 267
IX.2.2.3. Исследование механизма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
IX.2.2.4. Примеры металлоферментов в биохимии нуклеиновых кислот . . 269
IX.2.3. Кальций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.2.3.1. Стафилококковая нуклеаза и ДНКаза I .
IX.2.3.2. Фосфолипаза А2 . . . . . . . . . . . . .
IX.2.4. Цинк . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.2.4.1. Щелочная фосфатаза . . . . . . . . . . .
IX.2.4.2. Пурпурная кислая фосфатаза . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IX.2.4.3. Трехъядерные цинксодержащие ферменты .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
273
273
274
276
276
277
278
280
Уреаза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Структура нативной уреазы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Структура комплекса уреазы с аналогом переходного состояния
при гидролизе мочевины и с аналогом субстрата . . . . . . . .
IX.3.4. Механизм действия уреазы,
основанный на структуре ее комплексов . . . . . . . . . . . . .
IX.3.5. Структура комплексов уреазы с конкурентными ингибиторами
IX.3.6. Молекулярные основы активации уреазы in vivo
и транспорта никеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 281
. . . 281
. . . 281
IX.4.
Аконитаза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.4.2. Стереохимия реакции изомеризации цитрата в изоцитрат . . .
IX.4.3. Характеристики и функция Fe–S-кластера . . . . . . . . . . .
IX.4.4. Остатки аминокислот в активном центре и механизм реакции
IX.4.5. Реакционная способность кластеров и клеточная функция . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
IX.5.
Каталитические нуклеиновые кислоты . . . . . . . . . . . .
IХ.5.1. Введение и открытие каталитических нуклеиновых кислот . .
IX.5.2. Возможности и эффективность каталитических
нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.5.3. Классификация каталитических нуклеиновых кислот
c гидролитической активностью . . . . . . . . . . . . . . . . .
IX.5.4. Ионы металлов как важные кофакторы
каталитических нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . .
IX.5.5. Взаимодействие ионов металлов
с каталитическими нуклеиновыми кислотами . . . . . . . . . .
IX.5.6. Роль ионов металлов в каталитических нуклеиновых кислотах
IX.5.7. Расширение круга каталитических нуклеиновых кислот
с использованием ионов переходных металлов . . . . . . . . .
. . . . 303
. . . . 303
IX.3.
IX.3.1.
IX.3.2.
IX.3.3.
. . . 282
. . . 285
. . . 287
. . . 290
. . . 293
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
295
295
296
297
299
302
303
. . . . 304
. . . . 304
. . . . 311
. . . . 311
. . . . 312
. . . . 314
455
Оглавление
IX.5.8. Применение каталитических нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . 316
IX.5.9. От металлопротеинов к металлокаталитическим
нуклеиновым кислотам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Х.
Перенос электронов, дыхание и фотосинтез
Х.1.
Х.1.1.
Х.1.2.
Белки переносчики электронов . . . .
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . .
Определяющая роль восстановительных
X.1.2.1. Координационная сфера . . . .
X.1.2.2. Доступность растворителя . . .
X.1.2.3.
Х.1.2.4.
Х.1.2.5.
Х.1.2.6.
Х.1.2.7.
Х.1.3.
Х.1.4
Х.1.5.
. . . . . . . .
. . . . . . . .
потенциалов
. . . . . . . .
. . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Влияние общего заряда координационного полиэдра
в присутствии большего числа ионов металла . . .
Влияние дробных зарядов белка . . . . . . . . . . .
Влияние зарядов на поверхности белка . . . . . . .
Гемовые и голубые медные белки . . . . . . . . . .
Влияние присутствия более одного
окислительно-восстановительного центра . . . . . .
Железосерные белки . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.1.3.1. Рубредоксины . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.1.3.2. Высокопотенциальные железосерные белки .
Х.1.3.3. Белки Риске . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.1.3.4. 2Fe–2S-Ферредоксины . . . . . . . . . . . . .
Х.1.3.5. 4Fe–4S-Ферредоксины . . . . . . . . . . . . .
Цитохромы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.1.4.1.
Х.1.4.2.
. . . . . . . . . . 322
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
322
322
324
326
326
металла
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
327
328
330
331
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
333
334
336
338
340
341
342
344
Моногемовые цитохромы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Мультигемовые цитохромы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Медьсодержащие белки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Х.1.5.1.
Х.1.5.2.
Х.1.5.3.
Укладка купредоксина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Голубые медные белки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Биядерный центр CuA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Х.1.6. Роль размера кофактора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Х.1.7. Взаимодействия донор–акцептор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Х.2.
X.2.1.
X.2.2.
Х.2.3.
Перенос электрона белками . .
Введение . . . . . . . . . . . . . .
Основные концепции . . . . . . .
Х.2.2.1. Теория Маркуса . . . . .
Полуклассическая теория переноса
Х.2.3.1.
Х.2.3.2.
Х.2.3.3.
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
. . . . . . .
электрона
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
369
369
370
371
373
Энергии реорганизации Ru-модифицированных
металлопротеинов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Электронное взаимодействие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
График туннелирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
456
Оглавление
Фотосинтез и дыхание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Качественные аспекты хемиосмотической гипотезы
фосфорилирования Митчелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.3.3. Восстановительные потенциалы . . . . . . . . . . . . . . . . . .
X.3.4. Увеличение до максимума свободной энергии и производство АТФ
Х.3.5. Количественные аспекты хемиосмотической гипотезы
фосфорилирования Митчелла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
X.3.6. Клеточные структуры, участвующие в процессе преобразования
энергии: сходство бактерий, митохондрий и хлоропластов . . .
Х.3.7. Дыхательная цепь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.3.8. Фотосинтетическая электронтранспортная цепь . . . . . . . . .
Х.3.9. Основа биологического метаболизма О2/Н2О: активные центры,
содержащие металлы и радикалы . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Х.3.
Х.3.1.
Х.3.2.
Х.4.
Х.4.1.
Х.4.2.
Х.4.3.
Х.4.4.
Образование дикислорода: фотосистема II
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Активность фотосистемы II:
катализируемые светом 2- и 4-электронные
окислительно-восстановительные химические
Структура белков ФС II и редокс-кофакторы
Неорганические ионы фотосистемы II . . . .
Х.4.4.1.
Х.4.4.2.
Х.4.4.3.
. . . 393
. . . 393
. . . 394
. . . 394
. . . 397
. . . 398
. . . 401
. . . 403
. . . 411
. . . 422
. . . 424
. . . . . . . . . . . . . . 426
. . . . . . . . . . . . . . 426
реакции . . . . . . . . . 428
. . . . . . . . . . . . . . 429
. . . . . . . . . . . . . . 434
Марганец. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
Кальций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
Хлорид-ион . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
Х.4.5. Моделирование структуры Мn-кластера фотосистемы II . . . . . . . . 441
Х.4.6. Модели механизма фотосинтетического окисления воды. . . . . . . . 442
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445