Přibližný obsah prvků v lidském těle o hmotnosti 70 kg Obsah hlavních prvků Obsah stopových prvků kyslík 44 kg železo 5 g uhlík 12,6 kg křemík 3 g vodík 6,6 kg zinek 1,75 g dusík 1,8 kg rubidium 360 mg vápník 1,7 kg měď 280 mg fosfor 680 g stroncium draslík 250 g brom 140 mg chlor 115 g cín síra 100 g mangan 70 mg sodík 70 g jód hořčík 42 g hliník 35 mg

Schéma živočišné buňky hladké ER cytoskelet Golgiho aparát drsné endoplasmatické retikulum (ER) membránový váček ribosom jádro jadérko centrioly mitochondrie vakuola lysosom cytoplasma

fosfatidyl - ethanolamin Buněčná membrána fosfatidyl - serin fosfatidyl - ethanolamin (cefalin) hydrofilní „hlava“ hydrofobní řetězce

Buněčná membrána „hlava“ řetězce Fosfátová hlava Lipidový konec vnější část vnitřní část

Transport iontů přes membránu Mn+ (aq) MXn (s) L 1 L 2 Iontový kanál Receptor Protein Proteinový přenašeč „Úložiště“ Transport iontů přes membránu Transport iontů přes membránu

peptidová sekvence gramidicinu: Iontové kanály kanál pór peptidová sekvence gramidicinu: formyl – Val – Gly – Ala – Leu – Ala – Val – Val – Val – Trp – Leu – Trp – Leu – Trp – Leu – Trp – NHCH2CH2OH

v n ě uvnitř Iontová pumpa Iontová pumpa Na+ / K+ ATPasa

IONOFORY specifické pro draslík K+ nonactin K+ enniatin

IONOFORY specifické pro draslík K+ L-valin kyselina D-valin kyselina D-hydroxyisovalerová L-mléčná Valinomycin valinomycin

IONOFORY specifické pro železo Fe3+ enterobactin (katecholátový siderofor) ferichrom (hydroxamový siderofor)

Struktura transferinu CO32– Fe Struktura transferinu apotransferin Fe-transferin

Struktura transferinu Arg121 Asp60 Tyr192 Tyr92 His253 Struktura transferinu Transferin

Transport železa Transport železa Feritin Pi + ADP ATP + H+ odkrytí Uvolnění železa ATP + H+ odkrytí Endosom Clatrin pokrytá prohlubeň pokrytá dutina buněčná membrána Receptory transferin s železem transferin bez železa ionty železa Transport železa Transport železa

N A L C B D E Ferritin

Ferritin Ferritin

[{Fe(O)OH}8(FeOPO3H2) · x H2PO4] a) Fe2+ b) Ferritin [{Fe(O)OH}8(FeOPO3H2) · x H2PO4] c) d) 4 Fe2+ + O2 + 4 H+   4 Fe3+ + 4 H2O . 4 Fe3+ + 8 H2O   4 Fe(O)OH + 12 H+

proteinový postranní řetězec Transport kyslíku Některé vlastnosti proteinových přenašečů kyslíku: Vlastnost Hemoglobin Hemerytrin Hemocyanin kov Fe Cu oxidační stav kovu v deoxy proteinu ( I I ) ( I ) poměr kov : O2 Fe : O2 2 Fe : O2 2 Cu : O2 barva – oxy červená růžovo-fialová modrá barva – deoxy purpurová bezbarvý koordinace kovu porfyrinový kruh proteinový postranní řetězec molekulová hmotnost 35 000 108 000 400 000 – 20 000 000 počet podjednotek 4 8 mnoho

Hemoglobin a hem Hemoglobin a hem  [Fe(Pf ) – O – Fe(Pf )]

Přenašeče kyslíku – Hemoglobin Struktura hemoglobinu

Struktura hemoglobinu

Změna geometrie a štěpení orbitalů FeII N HN FeIII N HN O Změna geometrie a štěpení orbitalů x2 – y2 z2 xz, yz xy

Molekulové orbitaly O2 řád vazby 1,5 řád vazby 2 O O´ O2

Koordinace kyslíku na železo Fe O z Fe O z x zpola zaplněný * orbital superoxidového iontu zaplněný sp2 orbital superoxidového iontu zpola zaplněný dxz orbital Fe prázdný dz2 orbital Fe

Transport kyslíku Vibrační a geometrické vlastnosti dikyslíkatých částic: Částice O – O (cm-1) dO – O (Å) O2+ 1 905 1,12 O2 1 580 1,21 O2– 1 097 1,33 O22- 802 1,49

Fe ~ 0,6 Å N Hemoglobin Fe O2 ~ 0,6 Å N

Hemoglobin

Hemoglobin + O2 (b) R stav (oxy) (a) T stav (deoxy)

(b) R stav (oxy) (a) T stav (deoxy) Hemoglobin

Porfyrin Fe Collmanův „picket-fence“ porfyrin

Struktura hemerytrinu Přenašeče kyslíku Železo Dusík Kyslík Uhlík

Přenašeče kyslíku – hemerytrin FeIII FeII Deoxyhemerytrin Oxyhemerytrin

hydrotris(1-pyrazoyl)borate (HBpz3) Přenašeče kyslíku Fe2O(O2CCH3)2(HBpz3)2 hydrotris(1-pyrazoyl)borate (HBpz3)

1,4,7-triazacyklononane (TACN) [Fe2(OH)(O2CCH3)2(Me3TACN)2]+ Přenašeče kyslíku Fe2O(O2CCH3)2(TACN)2 1,4,7-triazacyklononane (TACN) [Fe2(OH)(O2CCH3)2(Me3TACN)2]+

Přenašeče kyslíku Struktura deoxyhemocyaninu O CuII CuII Cu – Cu ~ 3,7 Å Cu MĚĎ Dusík Uhlík

Přenašeče kyslíku CuI (b) Oxyhemocyanin CuII (a) Deoxyhemocyanin

Přenašeče kyslíku Cu B [Cu(HB(3,5-i-Pr2pz)3]2(O2)

Přenašeče kyslíku Cu [{LCu}2O2]2+

Přenašeče kyslíku hydroxylace arenu zprostředkovaná dvěma atomy mědi CuI 2 CuI 2 CuII CuII Cu