Ligandi u bioregulaciji. Aktivno mjesto proteina i selektivnost njegovog vezanja na ligand

Vodikove veze, van der Waalsove sile. Vezanje ili pridruživanje liganda s receptorom (tzv. "docking" liganda u specifičnu "nišu" u receptoru) obično je reverzibilno i kratkotrajno. Obrnuti proces naziva se disocijacija liganda od receptora. Ireverzibilno kovalentno vezanje liganda na receptor ili drugu molekularnu metu za dati ligand rijetko je u biološkim sustavima, barem u fiziološkim uvjetima. Međutim, umjetni, egzogeni ligandi koji se ireverzibilno kovalentno vežu na ciljne molekule svakako postoje i čak su važni u medicini, kao što su, na primjer, antitumorski lijekovi alkilirajućeg tipa koji ireverzibilno alkiliraju DNA, ili ireverzibilno inaktivirajući MAO antidepresivi iz skupine MAOI, ili ireverzibilno inaktivacija α- adrenergičkih receptora fenoksibenzamin. Za razliku od općeprihvaćene definicije liganda u organometalnim i anorganska kemija, za proces interakcije liganda s ciljnim biomolekulama potpuno je nevažno (i nije potrebno) da ligand specifično interagira s metalnim kofaktorom u sastavu biološke molekule (pogotovo jer ne sadrže sve biološke molekule metale kao kofaktore) . Međutim, specifično vezanje liganda na mjesto biološke molekule koje sadrži metal često se događa u biološkim sustavima i važno je. biološki značaj i za transportne proteine, kao što je hemoglobin (koji prenosi kisik, ugljični dioksid i također može prenositi druge endogene plinove, posebno endogeni ugljikov monoksid, endogeni sumporovodik i endogeni sumporni oksid (IV)), i za katalitičke enzime, od kojih su mnogi metaloenzimi (sadrže ion jednog ili drugog metala u koordinacijskom kompleksu s proteinom kao dijelom aktivnog katalitičkog centra).

Ligandi koji se vežu na receptore, međutim, ne mogu ili gotovo ne mogu aktivirati receptor (točnije, čine to sa zanemarivom vjerojatnošću) pa prema tome sami ne mogu i ne izazivaju fiziološki odgovor receptorskog sustava, već samo sprječavaju vezanje. agonista i inverznih agonista, i fiziološki odgovor na njih, nazivaju se antagonistima.

U primjeru prikazanom lijevo, krivulje doza-odgovor prikazane su za dva liganda s različitim stupnjevima afiniteta za receptor (različiti afinitet za receptor). Vezanje liganda na receptor često se karakterizira u smislu koncentracije liganda koja je potrebna da zauzme 50% svih dostupnih veznih mjesta za receptor - takozvani IC50. Vrijednost IC 50 povezana je s konstantom disocijacije Ki, ali se razlikuje od nje. Također se razlikuje od vrijednosti EC 50, budući da zauzimanje 50% dostupnih receptora ne dovodi nužno do proizvodnje 50% maksimalnog fiziološkog odgovora za određeni agonist, ili 50% maksimalnog fiziološkog odgovora "općenito" ( IC 50 može biti ili veći ili manji od EC 50, ovisno o karakteristikama regulacije pojedinog fiziološkog receptorskog sustava - postoje i receptorski sustavi u kojima zauzimanje relativno malog broja receptora proizvodi veliki fiziološki učinak, i Suprotno, sustavi u kojima je za postizanje značajnog fiziološkog učinka potrebno zauzeti veliki postotak dostupnih receptora, a ovisnost veličine fiziološkog učinka o postotku zauzetosti receptora, kao i o dozi agonista, uopće ne mora biti linearan). Ligand za koji je krivulja doza-odgovor prikazana crvenom linijom ima više visoki stupanj afinitet za receptor (veći afinitet vezanja) od liganda, čija je krivulja prikazana kao zelena linija. Ako su oba liganda prisutna istovremeno, tada će veći postotak liganda visokog afiniteta (koji ima veći afinitet za receptor) biti vezan na dostupna vezna mjesta za receptor u usporedbi s ligandom nižeg afiniteta. Ovaj mehanizam posebno objašnjava zašto se ugljikov (II) monoksid, čak i u niskim koncentracijama, može natjecati s kisikom za vezanje na hemoglobin, budući da je "agonist" ovog transportnog proteina s višim afinitetom (ima veći afinitet za hemoglobin) i zašto ovaj često dovodi do trovanja ugljičnim monoksidom.

Afinitet vezanja liganda receptora (stupanj afiniteta liganda za receptor) najčešće se određuje metodom zamjene radioaktivno obilježenog liganda (nazvanog "vrućim" ligandom) testnim ligandom (nazvanim "hladni" ili "testni" ligand). Homologni kompetitivni eksperimenti vezanja ligand-receptor su eksperimenti u kojima su "vrući" (radioaktivno obilježeni) i "hladni" (neobilježeni) ligand isti Kemijska tvar, i međusobno se natječu za dostupna vezna mjesta za receptore. Postoje i metode bez uporabe radioaktivne oznake, poput površinske plazmonske rezonancije, dvostruke polarizacijske interferometrije. Ove metode omogućuju određivanje ne samo afiniteta (stupnja afiniteta) agonista za receptor, već i kinetike njegovog povezivanja i odvajanja od veze s receptorom, au slučaju dvostruke polarizacijske interferometrije i promjene konfiguracije receptora uzrokovane vezanjem agonista na njega. U U zadnje vrijeme Razvijena je i metoda mikrotermoforeze. Ova metoda omogućuje određivanje afiniteta vezanja bez nametanja bilo kakvih ograničenja na molekularnu težinu liganda.

Za analizu dobivenih podataka o kinetici vezanja liganda na receptor i njegovom afinitetu koriste se metode statističke mehanike, posebice izračun tzv. "konfiguracijski integral". .

Receptorski afinitet (afinitet) i molarna aktivnost (potencija) liganda

Stupanj afiniteta liganda za receptore, ili takozvani "afinitet" liganda za receptore, sam po sebi ne određuje molarnu aktivnost (opću "snagu") određenog liganda. Molarna aktivnost (moć) tvari rezultat je složene interakcije između njezinog stupnja afiniteta za receptore i njezine intrinzične agonističke aktivnosti (drugim riječima, njezine receptorske moći). Intrinzična agonistička aktivnost (učinkovitost receptora) je kvantitativna karakteristika sposobnosti danog liganda da izazove određeni biološki odgovor nakon vezanja na receptor, i mjera veličine biološkog odgovora koji uzrokuje, kao postotak maksimalnog mogućeg biološki odgovor, koji se uzima kao najveća stimulacija endogenim agonistom (100 %). Ovisno o prirodi, karakteru, znaku i veličini biološkog odgovora izazvanog ligandom, klasificira se ili kao agonist ili čak kao superagonist, ili kao djelomični agonist, ili kao neutralni antagonist, ili kao inverzni agonist.

Selektivni i neselektivni ligandi

Selektivni ligandi imaju tendenciju vezati se u klinički/fiziološki relevantnim (obično nanomolarnim) koncentracijama na samo prilično ograničen skup podtipova receptora (neće svi ovi podtipovi nužno biti receptori za isti endogeni ligand). U isto vrijeme, neselektivni ligandi imaju tendenciju značajnog vezanja u relevantnim koncentracijama na prilično širok raspon podtipova receptora (često na različite endogene ligande) i, na taj način, proizvode širi raspon kliničkih, biokemijskih i fizioloških učinaka, i poželjnih i , često , neželjeno nuspojave.

Selektivnost liganda je prilično uvjetan i relativan koncept, budući da ih je vrlo malo uistinu selektivno ligandi koji vežu sa samo jednim podvrste receptora u cijelom rasponu “razumnih” koncentracija klinički ostvarivih kod ljudi, a još je manje liganada sposobnih održati 100% selektivnost u tim koncentracijama koje se mogu stvoriti u pokusima na životinjama, a još više “in vitro” ( in vitro). Često se prividna relativna selektivnost danog liganda gubi s povećanjem doze ili koncentracije (tj., pri višim koncentracijama ili dozama počinje djelovati s drugim podvrstama receptora), a to ima važne kliničke implikacije (na primjer, visoke doze selektivnog opioida agonist buprenorfin može značajno potisnuti disanje i izazvati euforiju, budući da se gubi selektivnost u usporedbi s morfinom. Slično, visoke doze selektivnih β-blokatora mogu uzrokovati bronhospazam, budući da se gubi selektivnost prema β 1 ​​podtipu, i visoke doze β 2-adrenergičkih stimulansa; , osim uklanjanja bronhospazma, također može uzrokovati tahikardiju; visoke doze atipičnih antipsihotika poput risperidona i olanzapina mogu izazvati ekstrapiramidalne nuspojave, poput tipičnih antipsihotika).

Razvoj novih, selektivnijih liganada važan je zadatak moderne eksperimentalne i kliničke farmakologije, budući da selektivni ligandi, koji selektivno aktiviraju ili blokiraju samo jedan "željeni" podtip receptora ili nekoliko njihovih podtipova, pokazuju manje nuspojava, dok ne- selektivni ligandi. Vezanjem na širok raspon receptora, oni proizvode željene i neželjene nuspojave. Dobar primjer je usporedba relativno neselektivnog klorpromazina sa selektivnijim haloperidolom: klorpromazin, zbog svoje niske selektivnosti, proizvodi mnoge nuspojave osim blagotvornog antipsihotičkog učinka (na primjer, α 1 -blokada dovodi do hipotenzije i tahikardije, H 1-histaminska blokada dovodi do pospanosti, sedacije, pojačanog apetita i debljanja, M-kolinergička blokada - do suhih usta i zatvora itd., dok haloperidol u znatno manjoj mjeri uzrokuje ove pojave te u klinički korištenim dozama uzrokuje uglavnom ekstrapiramidalne nuspojave izravno povezan s njegovim glavnim D 2 -blokirajućim učinkom).

Mjera relativne selektivnosti liganda je omjer njegovog afiniteta (afiniteta) prema "željenom", "glavnom" podtipu receptora (na primjer, prema D 2, u slučaju antipsihotika), i prema najbližem podtipu u red veličine indikatora afiniteta receptora – odnosno vrijednost omjera K i(1) / K i(2) . Veći afinitet za "željenu" vrstu receptora, aktivniji ("veća potentnost") spojevi su često, iako ne uvijek, i selektivniji, barem u niskim koncentracijama (čija je uporaba, opet, moguća upravo zbog do većeg visokog afiniteta spoja za receptor i veće aktivnosti spoja). Stoga je važan zadatak eksperimentalne i kliničke farmakologije razvoj novih spojeva većeg afiniteta (s većim afinitetom za receptor) i aktivnijih („veća potentnost”) u odnosu na određene vrste receptora.

Bivalentni ligandi

Dvovalentni ligandi se sastoje od dvije povezane molekule od kojih je svaka ligand za određenu podvrstu receptora (iste ili različite), a zbog osobitosti svoje prostorne strukture oba dijela molekule sposobna su istovremeno vežu se na dva dijela "kompozitnog" homo- ili heterodimernog receptorskog kompleksa. Bivalentni ligandi se koriste u znanstveno istraživanje u cilju otkrivanja i proučavanja receptorskih homo- i heterodimernih kompleksa i proučavanja njihovih svojstava. Dvovalentni ligandi su obično velike molekule i imaju tendenciju da im nedostaju svojstva koja se mogu koristiti za lijekove kao što su prikladna farmakokinetika (prihvatljiva bioraspoloživost, lakoća kliničke upotrebe, prihvatljiv poluživot, itd.), niska alergenost i prihvatljiva toksičnost i razine nuspojava, što ih općenito čini neprikladnima ili od male koristi za korištenje u kliničkoj praksi izvan istraživačkih laboratorija.

Privilegirana struktura

Privilegirana struktura je strukturni dio molekule, radikal ili kemijski element, koji se ili koji se statistički često ponavlja među već poznatim lijekovima dane farmakološke klase, među već poznatim ligandima danog tipa ili podtipa receptora ili poznatim inhibitorima danog enzima, ili među nekim drugim specifičnim podskupom već poznatih biološki aktivnih spojeva , odabranih prema određenim općim karakteristikama. Ovi statistički izolirani povlašteni elementi kemijske strukture mogu se kasnije koristiti kao osnova za razvoj novih biološki aktivnih spojeva ili novih lijekova sa sličnim ili možda čak poboljšanim svojstvima u usporedbi s izvornim spojevima, pa čak i za razvoj cijelih biblioteka takvih spojeva. spojevi.

Tipični primjeri su, na primjer, tricikličke strukture različitih kemijska struktura u sastavu molekula tricikličkih antidepresiva, ili postojanje kemijski sličnih čitavih podrazreda antipsihotika, kao što su derivati ​​butirofenona (haloperidol, spiperon, droperidol i dr.), derivati ​​indola (rezerpin, karbidin i dr.), derivati ​​fenotiazina (klorpromazin). , perfenazin, itd.).

vidi također

Bilješke

1. Teif V.B. (2005). “Kondenzacija DNA izazvana ligandom: odabir modela.” Biofizički časopis. 89 (4): 2574-2587. DOI:10.1529/biophysj.105.063909. PMC. PMID.
2. Teif V. B., Rippe K. (2010.). “Statističko-mehanički rešetkasti modeli za vezanje proteina i DNA u kromatinu.” Journal of Physics: Condensed Matter. 22 (41): 414105.

KONFIGURACIJA I KONFORMACIJA PROTEINSKE MOLEKULE

Elektronska mikroskopija

Može se koristiti za razjašnjavanje strukture proteinskih molekula s velikim Molekularna težina– od 500.000 do 1.000.000 Da (dalton). Dalton (Da) i kilodalton (kDa)– mjerne jedinice mase proteina. 1kDa=10 3 Da. 1 dalton jednak je 1/16 mase atoma kisika (jedinica mase kisika).

Iz svega rečenog možemo zaključiti da je prostorna organizacija proteina vrlo složena. U kemiji postoji koncept - prostorni KONFIGURACIJA - prostorno kruto fiksiran kovalentnim vezama međusobni dogovor dijelovima molekule(na primjer: pripadaju L-seriji stereoizomera ili D-seriji).

Za proteine ​​se također koristi koncept KONFORMACIJA proteinska molekula - određeni, ali ne zamrznuti, nepromjenjivi relativni raspored dijelova molekule. Budući da se konformacija proteinske molekule formira uz sudjelovanje slabih vrsta veza, ona je mobilna (sposobna za promjenu), a protein može promijeniti svoju strukturu. Ovisno o uvjetima vanjsko okruženje molekula može postojati u različitim konformacijskim stanjima koja lako prelaze jedna u drugu. Energetski povoljno za stvarne uvjete je samo jedno ili više konformacijskih stanja između kojih postoji ravnoteža. Prijelazi iz jednog konformacijskog stanja u drugo osiguravaju funkcioniranje proteinske molekule. To su reverzibilne konformacijske promjene (nalaze se u tijelu, na primjer, tijekom provođenja živčanog impulsa, tijekom prijenosa kisika hemoglobinom). Kada se konformacija promijeni, neke od slabih veza se uništavaju i stvaraju se nove slabe veze.

Interakcija proteina s nekom tvari ponekad dovodi do vezanja molekule te tvari s molekulom proteina. Ovaj fenomen je poznat kao "sorpcija" (vezivanje). Obrnuti proces - oslobađanje druge molekule iz proteina naziva se "desorpcija".

Ako za neki par molekula proces sorpcije prevladava nad desorpcijom, onda je to već specifična sorpcija, a tvar koja se sorbira naziva se "ligand".

Vrste liganada:

1) Ligand proteina enzima je supstrat.

2) Transportni protein ligand – transportirana tvar.

3) Antitijelo (imunoglobulin) ligand – antigen.

4) Ligand hormonskog ili neurotransmiterskog receptora – hormon ili neurotransmiter.

Protein može promijeniti svoju konformaciju ne samo u interakciji s ligandom, već i kao rezultat bilo kojeg kemijska interakcija. Primjer takve interakcije je dodavanje ostatka fosforne kiseline.

U prirodni uvjeti proteini imaju nekoliko termodinamički povoljnih konformacijskih stanja. To su izvorna stanja (prirodna). Natura (lat.) – priroda.

Ili radikali povezani s centrom. atom kompleksnog spoja. Oni bi mogli. ioni (H - , Hal - , NO 3 - , NCS - itd.), inorg. molekule (H 2, C n, N 2, P n, O 2, Sn, CO, CO 2, NH 3, NO, SO 2, NO 2, COS itd.), org. spojevi koji sadrže elemente glavnih podskupina V, VI, VII gr. periodički sustava ili funkcije p-donora. Velika skupina L.-biološki važni spojevi. (, peptidi, purini, korini,) i njihovi sintetici. analozi (krunski eteri, ), kao i s donorskim atomima i kelatnim skupinama. L. može se spojiti sa središtem. atom sa s-, p- i d- vezama s dva središta ili više središta. U slučaju stvaranja dvocentričnih veza u aluminiju mogu se identificirati donorski centri (obično N, O, S, Cl ili atomi). Višecentrično vezanje provodi se zahvaljujući aromatskom p-sustavu. L. (, ciklopentadienidni anion) ili heteroaromatski. L. (, tiofen, metilpiridini). Najvažnija količina. karakteristika donor-akceptorske sposobnosti ligamenta je nazubljenost, određena brojem donorskih centara ligamenta uključenih u koordinaciju. Na temelju toga L. se dijele na jedno-, dvo-, ... polidentne. Coord. broj kompleksirajućeg sredstva za jednozubne ligamente podudara se s njihovim brojem, za ostale je jednak umnošku broja ligamenata i njihove dentacije. Priroda L. određuje vrste koordinacije. veza (, amino kompleksi, mol. adukti, kelati, p-kompleksi, itd.); svojstva, struktura i reakcija ovise o tome. sposobnost složenih veza te mogućnost njihove praktične aplikacije. Lit.: Garnevsky A.D., "Izvestia. Visoke obrazovne ustanove, serija. Kemija i kemijska tehnologija." 1987, svezak 30, v. 10, str. 3-16; "Coord.", 1988, sv. 5, str. 579-99; Sveobuhvatna koordinacijska kemija, v. 2-ligandi, Oxf., 1987. A. D. Garnovsky.

Kemijska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. ur. I. L. Knunyants. 1988 .

Pogledajte što su "LIGANDI" u drugim rječnicima:

- (od latinskog ligo vežem) u složenim spojevima, molekulama ili ionima povezanim sa središnjim atomom (sredstvo za stvaranje kompleksa), na primjer. u vezi LIGATURA (kasnolat. ligatura veza) 1) slovo ili znak fonetske transkripcije, nastalo od ... ... Velik enciklopedijski rječnik

ligandi- (zbraja) – ioni, radikali ili neutralne molekule koji se nalaze oko središnjeg iona (atoma) kao rezultat stvaranja koordinacijske veze. opća kemija: udžbenik / A. V. Zholnin ... Kemijski pojmovi

- (od lat. ligo vežem), u kompleksnim spojevima postoje molekule ili ioni povezani sa središnjim atomom (kompleksirajuće sredstvo), npr. u spoju Cl3 postoji središnji atom Co, a ligandi su molekule NH3. * * * LIGANDI LIGANDI (od latinskog ligo ... enciklopedijski rječnik

- (od latinskog ligo vežem) u složenim spojevima (Vidi Kompleksni spojevi) molekule ili ioni izravno povezani sa središnjim atomom; isto kao dodaci... Velik Sovjetska enciklopedija

- (od lat. ligo povezujem), u složenim posudama. molekule ili ioni povezani sa središtem, atomom (sredstvo za stvaranje kompleksa), npr. u vezi [Co(NH3)6]C13 centar. Co atom, i L. NH3 molekula... Prirodna znanost. enciklopedijski rječnik

- ... Wikipedija

Ligandi- (latinski ligo – vežem). Specifične endogene tvari koje uzbuđuju određene vrste stanični moždani receptori - adrenergički, dopaminergički, kolinergički, serotonergički, benzodiazepinski, peptidergički, itd... Rječnik psihijatrijski pojmovi

ligandi- Andy lige, ov, jedinice. h.i, i... Ruski pravopisni rječnik

Ligandi- (lat. ligo vežu) endogene tvari koje su neurotransmiteri u sinapsama mozga (dopamin, acetilkolin, serotonin i dr.). Psihotropni lijekovi i halucinogeni također imaju neka svojstva liganda. * * * Biološki…… Enciklopedijski rječnik psihologije i pedagogije

aksijalni ligandi- ašiniai ligandai statusas T sritis chemija apibrėžtis Vienoje ašyje esantys ligandai. atitikmenys: engl. aksijalni ligandi rus. aksijalni ligandi ryšiai: sinonimas – aksialiniai ligandai… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

knjige

• Imunološki problemi apoptoze, A. Yu Baryshnikov, Yu V. Shishkin. Posljednje desetljeće obilježeno je ubrzanim proučavanjem procesa programirane stanične smrti (apoptoze). Otkriveni su receptori na površini stanice i njihovi ligandi koji posreduju...

Tema: TRANSMEMBRANI PRIJENOS

Unutarstanični receptori: https://www.youtube.com/watch?v=Nm9u4lNCPyM

Metabotropni membranski receptori povezani sa sustavom drugog glasnika: https://www.youtube.com/watch?v=dQ4yVuLAbH0

Metabotropni membranski receptori povezani s aktivnošću tirozin kinaze:

Vrste transmembranskog transporta.

Vrste transmembranskih transportnih kanala.

Pojam polarnih i nepolarnih tvari.

Transmembranska selektivna propusnost održava staničnu homeostazu, optimalan sadržaj iona, vode, enzima i supstrata u stanici. Načini ostvarivanja selektivne propusnosti membrane: pasivni transport, katalizirani transport (olakšana difuzija), aktivni transport. Hidrofobna priroda dvoslojne jezgre određuje mogućnost (ili nemogućnost) izravnog prodiranja fizikalno-kemijski različitih tvari (prvenstveno polarnih i nepolarnih) kroz membranu.

Nepolarne tvari(primjerice, kolesterol i njegovi derivati) slobodno prodiru kroz biološke membrane. Zbog toga se endocitoza i egzocitoza polarnih spojeva (na primjer, peptidnih hormona) odvijaju uz pomoć membranskih vezikula, a izlučivanje steroidnih hormona odvija se bez sudjelovanja takvih vezikula. Iz istog razloga, receptori za nepolarne molekule (na primjer, steroidne hormone) nalaze se unutar stanice.

Polarne tvari(npr. proteini i ioni) ne mogu prodrijeti kroz biološke membrane. Zato su receptori za polarne molekule (na primjer, peptidne hormone) ugrađeni u plazmatsku membranu, a sekundarni glasnici provode prijenos signala u druge stanične odjeljke. Iz istog razloga transmembranski prijenos polarnih spojeva provodi se posebnim sustavima ugrađenim u biološke membrane.

Osigurana je selektivna propusnost stanična membrana; Funkciju receptora ostvaruju glikoproteini, čiji su ugljikohidratni dijelovi smješteni u glikokaliksu, zadržavanje oblika i pokretljivost osiguravaju fibrilarni i tubularni proteini u submembranskom sloju itd.

Pojam receptora i liganda

Stanični receptor- molekula na površini stanice, jezgre, staničnih organela ili otopljena u citoplazmi. Stanični receptor specifično reagira promjenom svoje prostorne konfiguracije (oblika) na prianjanje molekule određene kemijske tvari na njega - ligand, odašiljanje vanjskog regulatornog signala. Ovo zauzvrat prenosi ovaj signal u stanicu ili stanične organele. Mjesto na receptoru gdje se veže ligand se naziva mjesto. Isti receptor može imati nekoliko mjesta. Stanični receptori se mogu podijeliti u dvije glavne klase - membranski receptori (nalazi se na membrani koja odvaja stanicu od vanjskog okoliša) i unutarstanični receptori.

Tvar koja se specifično veže na receptor naziva se ligand (preko glasnika) ovaj receptor. Dakle, ligand (sinonim: glasnik) je kemijska tvar koja može djelovati s receptorom. Ishod ove interakcije može varirati. Ako ligand (glasnik) dovodi do promjene oblika receptora i njegovu aktivaciju nazivamo agonistom . Ako ligand (glasnik) promijeni oblik (konformaciju) receptora i blokira ovaj receptor naziva se antagonist.

Kada je riječ o osjetilima, ligandi (glasnici) su tvari koje djeluju na receptore mirisa ili okusa.

Također postoje termoosjetljivi proteini receptori i proteini receptori koji reagiraju na promjene u membranskom potencijalu.

Receptori za vodotopive ligande (glasnike) - proteinske hormone, adrenalin, norepinefrin - nalaze se na površini membrane (membranski receptori), to je zbog činjenice da hidrofilni ligandi ne mogu proći kroz hidrofobnu površinu membrane. Ligandi topivi u mastima (glasnici) lako prolaze kroz fosfolipidni dvosloj stanične membrane i jezgre, pa stanica za njih locira receptore (unutarstanične receptore) unutar: na organelama, jezgri. Primjeri liganada topivih u mastima mogu biti steroidni hormoni nadbubrežnih žlijezda i spolnih žlijezda.

Osim toga, ligandi se mogu odvojiti na egzogene(dolazi izvana) i endogeni(nastaju unutar tijela). U pravilu, ako neka egzogena tvar ima receptore na stanicama, tada tijelo ima i endogene ligande za taj receptor. Na primjer, endogeni ligand kanabinoidnih receptora na koje se vežu alkaloidi kanabisa je tvar anandamid, koju tijelo proizvodi iz arahidonske masne kiseline. Ili endorfinski receptori (igraju važnu ulogu u stvaranju boli i emocionalno stanje): mogu se vezati za endogene ligande - endorfine, ili se mogu vezati za lijekove iz skupine morfina.

· 1 U anorganskoj kemiji

o 1.1 Nomenklatura liganda

o 1.2 Karakteristike liganada

§ 1.2.1 Elektronička struktura

§ 1.2.2 Dentalitet

§ 1.2.3 Metode koordinacije

· 2 bilješke

U anorganskoj kemiji

Najčešće se takvo vezanje događa stvaranjem takozvane "koordinacijske" donorsko-akceptorske veze, gdje ligandi djeluju kao Lewisove baze, odnosno donori su elektronskog para. Kada se ligandi vežu za središnji atom Kemijska svojstva kompleksirajuće sredstvo i sami ligandi često prolaze kroz značajne promjene.

Nomenklatura liganda[uredi | uredi wiki tekst]

1. prvi u nazivu veze u imenički padež naziva anion, a zatim u genitivu – kation

2. naziv kompleksnog iona navodi ligande prve abecednim redom, nakon kojih slijedi središnji atom

3. Središnji atom u neutralnim kationskim kompleksima naziva se ruskim imenom, a u anionima korijenom latinskog naziva s nastavkom “at”. Iza naziva središnjeg atoma naznačeno je oksidacijsko stanje.

4. broj liganada vezanih za središnji atom označen je prefiksima "mono", "di", "tri", "tetra", "penta", itd.

Karakteristike liganada[uredi | uredi wiki tekst]

Elektronička struktura[uredi | uredi wiki tekst]

Zapravo, najvažnija karakteristika ligand, omogućujući procjenu i predviđanje njegove sposobnosti stvaranja kompleksa i samouništenja D-orbitale - uništavanje spoja u cjelini. U prvoj aproksimaciji, to uključuje broj elektronskih parova koje je ligand sposoban alocirati za stvaranje koordinacijskih veza i elektronegativnost donirajućeg atoma ili funkcionalne skupine.

Dentalitet[uredi | uredi wiki tekst]

Broj koordinacijskih mjesta središnjeg atoma (ili atoma) koje zauzima ligand naziva se dentacija (lat. dens, dent- - zub). Ligandi koji zauzimaju isto koordinacijsko mjesto nazivaju se mono nazubljen (npr. N H 3), dva - dvo nazubljen (oksalatni anion [ O-C(=O)-C(=O) -O] 2−). Ligandi sposobni zauzeti velika količina mjesta se obično označavaju kao poli nazubljen. Na primjer, etilendiamintetraoctena kiselina (EDTA), koja može zauzeti šest koordinacijskih mjesta.

Osim dentacije, postoji karakteristika koja odražava broj atoma liganda povezanih s jednim koordinacijskim mjestom središnjeg atoma. U engleskoj literaturi označava se riječju haptičnost i ima nomenklaturnu oznaku η s pripadajućim nadnaslovom. Iako očito nema ustaljeni izraz u ruskom jeziku, u nekim izvorima možete pronaći paus papir "haptnost". Kao primjer možemo navesti ciklopentadienilni ligand u kompleksu metalnog središta, koji zauzima jedno koordinacijsko mjesto (to jest, monodentatan je) i povezan preko svih pet ugljikovih atoma: η 5 - − .

Metode koordinacije[uredi | uredi wiki tekst]

Kelatni kompleksEDTA 4−

Ligandi s dentencijom većom od dva mogu se formirati kelatni kompleksi(grč. χηλή - kandža) - kompleksi gdje je središnji atom uključen u jedan ili više ciklusa s molekulom liganda. Takvi se ligandi nazivaju keliranje. Kao primjer možemo navesti komplekse tetraaniona iste EDTA, uz napomenu da nekoliko od četiri M-O spojevi može formalno biti ionski.

Kada se formiraju kelatni kompleksi, često se opaža kelacijski učinak- njihovu veću stabilnost u usporedbi sa sličnim kompleksima nekelirajućih liganada. To se postiže zbog veće zaštite središnjeg atoma od supstituirajućih utjecaja i entropijskog učinka. Na primjer, konstanta disocijacije amonijačnog kompleksa kadmija 2+ je gotovo 1500 puta manja od one kompleksa s etilendiaminom 2+. Razlog za to je taj što kada hidratizirani ion kadmija(II) reagira s etilendiaminom, dvije molekule liganda istiskuju četiri molekule vode. U tom se slučaju broj slobodnih čestica u sustavu znatno povećava, a entropija sustava raste (a s tim u skladu raste i unutarnji poredak kompleksa). To jest, razlog kelatnog učinka je povećanje entropije sustava kada se monodentatni ligandi zamijene polidentatnim i, kao posljedica toga, smanjenje Gibbsove energije.

Porfirinski ciklus

Među kelirajućim ligandima, može se razlikovati klasa makrocikličkih liganada - molekula s intracikličkim prostorom dovoljnim za smještaj atoma koji stvara kompleks. Primjer takvih spojeva su porfirinske baze – osnova najvažnijih biokemijskih kompleksa, kao što su hemoglobin, klorofil i bakterioklorofil. Krunski eteri, kaliksareni, itd. također mogu djelovati kao makrociklički ligandi.

Ligandi također mogu biti premosni, tvoreći veze između različitih središnjih atoma u bi- ili polinuklearnim kompleksima. Premosni ligandi označeni su grčkim slovom μ ( mu).

LIGANDI

ABVGDEZHZIKLMNOPRSTUFHTSCHSHSHYUYA

LIGANDI(od lat. ligo - vežem), neutralne molekule, ioni ili radikali povezani s centrom. atom kompleksnog spoja. Oni bi mogli. ioni (H - , Hal - , NO 3 - , NCS - itd.), inorg. molekule (H 2, C n, N 2, P n, O 2, Sn, CO, CO 2, NH 3, NO, SO 2, NO 2, COS itd.), org. spojevi koji sadrže elemente glavnih podskupina V, VI, VII gr. periodički sustava ili funkcije p-donora. Velika skupina liganada - biološki važni spojevi. (aminokiseline, peptidi, proteini, purini, porfirini, korini, makrolidi) i njihovi sintetici. analozi (krunski eteri, kriptandi), kao i polimeri s donorskim atomima i kelatnim skupinama. Ligandi mogu biti povezani sa središnjim atomom s-, p- i d-bicentralnim ili multicentričnim vezama. U slučaju stvaranja dvocentričnih veza u ligandima, mogu se identificirati donorski centri (obično atomi N, O, S, Cl ili višestruke veze). Višecentrično vezanje provodi se zahvaljujući aromatskom p-sustavu. ligandi (benzen, ciklopentadienidni anion) ili heteroaromatski. ligandi (pirol, tiofen, metilpiridini). Najvažnija količina. karakteristika donor-akceptorske sposobnosti liganada - dentacija, određena brojem donorskih središta liganada uključenih u koordinaciju. Na temelju ove osobine ligandi se dijele na mono-, di-, ... polidentatne. Coord. broj kompleksirajućih sredstava za monodentatne ligande podudara se s njihovim brojem, za ostale je jednak umnošku broja liganada i njihove dentacije. Priroda liganada određuje tipove koordinacije. veza (aqua kompleksi, amino kompleksi, kiselinski kompleksi, mol. adukti, kelati, p-kompleksi itd.); svojstva, struktura i reakcija ovise o tome. sposobnost složenih veza te mogućnost njihove praktične aplikacije.

Ligand je bitna komponenta složenih proteina

Složeni proteini, osim proteinskog lanca, imaju dodatnu neproteinsku skupinu - ligand(lat. ligo- vezati), odnosno molekula povezana s proteinom. Ako ligand nosi strukturno i/ili funkcionalno opterećenje, naziva se protetička grupa.

Kao ligand sve molekule mogu djelovati:

molekule koje djeluju u proteinima strukturalni funkcija – lipidi, ugljikohidrati, nukleinske kiseline, mineralni elementi, bilo koji drugi organski spojevi: hem u hemoglobinu, ugljikohidrati u glikoproteinima, DNA i RNA u nukleoproteinima, bakar u ceruloplazminu,

· prijenosni bjelančevine molekule: željezo u transferinu, hemoglobin u haptoglobinu, hem u hemopeksinu,

· podloge za enzime - bilo koje molekule, pa čak i druge proteine.

Prepoznavanje liganda pod uvjetom:

· komplementarnost strukturu veznog centra proteina strukturi liganda, drugim riječima, prostornu i kemijsku korespondenciju proteina i liganda. Oni se slažu kao ključ u bravu, na primjer, podudaranje enzima i supstrata,

Ponekad prepoznavanje može ovisiti o reaktivnost atom na koji je ligand vezan. Na primjer, vezanje kisika na željezo u hemoglobinu, ili masne kiseline na albumin.

Funkcije liganda sastav složenog proteina je različit:

· mijenja svojstva proteini (naboj, topljivost, termolabilnost), npr. fosforna kiselina u fosfoproteinima ili monosaharidni ostaci u glikoproteinima,

· štiti proteine od proteolize izvan i unutar stanice, na primjer, ugljikohidratni dio u glikoproteinima,

· osiguran kao ligand prijevoz spojevi netopivi u vodi, na primjer, prijenos masti pomoću lipoproteina,

· daje biološka aktivnost i određuje funkciju proteina, na primjer, nukleinske kiseline u nukleoproteinima, hema u hemoglobinu, ugljikohidrata u receptorskim proteinima,

· utječe prodiranje membrane, unutarstanična migracija, sortiranje i izlučivanje proteina. To obično čini ostatak ugljikohidrata.