Медико-биологическое значение комплексных соединений

В организме человека непрерывно происходит образование и разрушение биокомплексов из катионов биометаллов (железо, медь, цинк, кобальт) и биолигандов (порфиринов, аминокислот, белков, полипептидов, нуклеиновых кислот). Изучение процессов, протекающих в организме с образованием комплексных соединений, может иметь большое значение для профилактики и лечения ряда заболеваний. Например, для выведения из организма ионов токсичных металлов все шире используются комплексоны – полиаминокарбоновые кислоты и их соли. В медицине сложилось специальное направление направление, связанное с использованием комплексонов – хелатотерапия. Наиболее широкое направление получила динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА или комплексон III, торговое название – трилон Б):

С помощью этой соли ускоряется выведение из организма токсичных металлов: свинца, ртути, кадмия, бария и т. п. Образующиеся комплексные соединения водорастворимы, практически не расщепляются в биологической среде и легко выводятся через почки.

Белки являются полидентантными лигандами и тоже хорошо связываются с тяжелыми металлами. При отравлении солями тяжелых металлов пострадавшему дают пить молоко и сырые яйца, которые содержат много белков. Образующиеся комплексные соединения не всасываются в кровь из кишечника и тяжелые металлы, таким образом, выводятся из организма.

Многие вещества в организме (АК, белки, НК, витамины, гормоны, порфирины) являются активными лигандами и с катионами биологически активных металлов образуют различные комплексные соединения, выполняющие определённые биологические функции.

Некоторые природные прочные комплексные соединения содержат в качестве хелатообразующего лиганда порфириновые производные. Важнейшим свойством порфиринов является наличие в молекуле координационной полости, ограниченной 4 атомами азота и способной координировать ионы металлов различной степени окисления.

В составе гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы и пероксидазы порфирины выступают в виде комплексов сFe²⁺ – гемов. Хлорофиллы и бактериохлорофиллы содержат Mg²⁺. Витамин В₁₂ и родственные ему кобаламины имеют в качестве центрального иона Co²⁺.

В гемоглобине и миоглобине комплексообразователь Fe²⁺ образует 4 связи с пофирином (образуя гем), 1 связь с глобином (белок) и одну связь с молекулой воды. Молекулу воды гемоглобин и миоглобин замещают на О₂ образуя оксигемоглобин и оксимиоглобин (реакция обмена лиганда).

Оксимиоглобин поддерживает необходимое парциальное давление в тканях.

Оксигемоглобин переносит О₂ в ткани и связывает выделяющийся при метаболизме СО₂ в карбаминогемоглобин, который в лёгких переходит в оксигемоглобин (реакция обмена лиганда)

Витамин В₁₂ необходим для нормального кроветворения и созревания эритроцитов, синтеза аминокислот, белков, РНК, ДНК и т. п.

Накапливается витамин В₁₂ в печени. Его недостаток в организме вызывает злокачественную анемию.