البورفرينات واصباغ الصفراء Prophyrins and bile pigments

البورفرينات واصباغ الصفراء Prophyrins and bile pigments

البورفرينات هي مركبات حلقيه تتكون من ارتباط اربعة حلقات من البايرول pyrrole  ترتبط مع بعضها البعض عن طريق جسور الميثايل

=CH -methenyl bridges

ومن صفات البورفرينات هي تكوينها معقدات مع ايونات المعادن يكون ارتباطها عن طريق ذرة النتروجين الموجودة في حلقة البايرول وافضل امثلتها هو ارتباط الحديد ليكون اليهم الهيموكلوبين في الدم بالحيوان وكذلك ارتباط المغنسيوم بالبايروفين فيسمى الكلوروفيل chlorophyll  وهذا مايعرف بالصبغة الخضراء في النبات في الطبيعة تكون البورفرينات المعدنية مرتبطة مع البروتين فتكون عدد من المركبات المهمة بايولوجيا والتي تؤدي وظيفة حيوية هي :

1-      الهيموكلوبين  hemoglobin

وهو بورفرين حديد مرتبط ببروتين الكلوبين وظيفته نقل الاوكسجين بالدم من الرئتين الى انسجة الجسم اما المايوكلوبين وظيفته خزن الاوكسجين في العضلات لتوفيره عند الحاجة .

2-     الارثروكريورين  erythrocruorin

هو بورفرين حديد مرتبط ببروتين موجود في الدم وسائل انسجة الجسم في بعض الفقريات مثل الزواحف والطيور والاسماك وظيفته هي نفس وظيفة الهيموكلوبين

3-     المايوكلوبين  myoglobin

وهي الصبغة التنفسية التي تكون في خلايا العضلات للفقريات واللافقريات إن جزيء المايوكلوبين مشابه ل Subunit للهيموكلوبين اي وحدة واحده تسمى بال Subunite من الهيموكلوبين المتكون من أربع وحدات Subunite.

4-    السايتوكروم  cytochrome

هي مركبات تعمل على نقل الألكترونات في تفاعلات الأكسدة والأختزال بالخليه مثال ذلك السايتوكروم الذي له وزن جزيئي 13000 وهو يحتوي وزن ذري واحد من الحديد لكل مول من السايتوكروم وهي بروتينات رئيسية.

5-     انزيمات الكاتاليز  Catalases

هي انزيمات بورفرين الحديد لها وزن جزيئي يبلغ 250,000، وهو يحتوي اربع اوزان ذرية غرامية حديد لكل مول من الانزيم، وهناك انزيمات البيروكسيديز peroxidase وهو مشابه في عمله للكاتاليز وظيفته تكسير بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأوكسجين  H2O, 1/2O .

6-    انزيم الترتبوفان بايروليز  The trypto phan pyrrolase

هذا الأنزيم يعمل على اكسدة الحامض الاميني الترتبوفان ليكون فورمايل كاينورينين formyl kynurenine  وهو بروتين بورفرين حديد.

تركيب البورفرين  structure of prophyrin

ان البورفرينات تتكون من نواة البورفرين المتكونه من أربعة دايرولات مرتبطه بجسور المثينايل كامين :

أن المواقع الهيدروجينيه الثمانية المذكورة هي مواقع ربط السلاسل الجانبية التي تربط نواة البورفرين وهي :

1-     Methyl-CH₃

2-    AcetateA-CH₃COOH

3-    Propionate P-CH₂-CH₂COOH

ان كل من مجاميع التعويض (A. P) بمواقع الهيدروجين متناظرة التوزيع فيكون البورفرين من النوع الأول اما إذا كانت غير متناظرة فيكون من النوع الثالث Prophyrin type III ان النوعين الثالث والأول هما اللذان وجدا في الطبيعة.

تخليق البورفرين  biosynthesis of prophyrin

ان كلاً من بورفرينات الحديد وهي الكلورفيل في النبات والهيم في هيموكلوبين الحيوان هما يخلقان بالخليه الحية active succinate وهو مساعد الانزيم A المشتق من succinyl Co A succinate  في المايتوكندريا من دورة TCA يتفاعل مع  glycine، ان المركب pyridoxol phosphate  يعمل على تنشيط glycine ويكون نتيجة التفاعل وهو تكثيف ال succinyl co A  و glycine ليكون a- ami o - B- ketoadipic acid ولذي بدوره يفقد مجموعة كاربوكسيل بعملية decarboxylation ليكون S-amino levulinic acid (Amlev)  بمساعدة انزيم Amlev synthetase الموجود في كبد الثديات وبالذات في المايتوكندريا لخلايا الكبد ثم تتبعها خطوة أخرى من التفاعل ولكن في السايتوسول وهي جزيئتين من ال Amlev يحصل لها عملية تكثيف وخروج جزيئة ماء وينتج جزيء واحد من prophobilinogen  ان تكوين البورفرين tetrapyrrole يحصل بعملية تكثيف لأربع جزيئات من ال monopyrrole مشتقه من prophobilinogen, اما ال methylene فأن مصدر كاربونه هو من glycine يعمل كاربون methylene على ربط مجاميع ال pyrrole الأربعه في تركيب tetrapyrrole ليكون بورفرين.

ان نوع البورفرين النوع الأول والثالث يتكون في الطبيعة وأن النوع الثالث له نظائر متعددة كمجموعة الهيم والسايتوكرومات، وتم حاليا تكوين uro porphyrinogen III  من تكثيف prophobilinogen,  اما ال copro porphyrinogen  فانه يتكون من uro porphyrinogen  بعملية ازالة مجموعة الكاربوكسيل decarboxylation ل acetate فيتحول إلى methyl.

تكوين الهيم  Formation of heme

ان تخليق الهيم يتم بأدخال الحديدوز في البروتو بورفرين protoporphyrine ويتم ذلك بمساعدة انزيم heme synthetase ويمكن أن يتم هذا التفاعل بدون الأنزيم ولكن وجود الأنزيم يسرع كثيراً من التفاعل، ان تخليق مشتقات البورفرين من ال prophobilinogen موضوع في المخطط التالي :

ان كل البورفرينات المذكوره هي

1-     Uro porphyrinogen I

2-    Uro porphyrinogen II

3-    Copro porphyrinogen I

4-   Copro porphyrinogen III

5-    Proto porphyrinogen III

وهي كلها عديمة اللون وذلك لأحتوائها على 6 ذرات هيدروجين وهي البورفرينات المولدة للبورفرينات الملونة بعد فقد 6 ذرات هيدروجين من كل منها والتي سيتم ذكرها لاحقاً.

المصادر

• Rayati, Saeed; Malekmohammadi, Samira (2016). "Catalytic activity of multi-wall carbon nanotube supported manganese (III) porphyrin: an efficient, selective and reusable catalyst for oxidation of alkenes and alkanes with urea–hydrogen peroxide". Journal of Experimental Nanoscience. 11 (11): 872. Bibcode:2016JENan..11..872R. doi:10.1080/17458080.2016.1179802.
•  Ivanov, Alexander S.; Boldyrev, Alexander I. (2014). "Deciphering aromaticity in porphyrinoids via adaptive natural density partitioning". Organic & Biomolecular Chemistry. 12 (32): 6145–6150. doi:10.1039/C4OB01018C. PMID 25002069.
•  Lash, Timothy D. (2011). "Origin of aromatic character in porphyrinoid systems". Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. 15 (11n12): 1093–1115. doi:10.1142/S1088424611004063.
•  Harper, Douglas; Buglione, Drew Carey. "porphyria (n.)". The Online Etymology Dictionary. Retrieved 14 September 2014.
•  Scott, L. J.; Goa, K. L. (2000). "Verteporfin". Drugs & Aging. 16 (2): 139–146, discussion 146–8. doi:10.2165/00002512-200016020-00005. PMID 10755329.
•  Karl M. Kadish, ed. (1999). The Porphyrin Handbook. Elsevier. p. 381. ISBN 9780123932006.
•  Zhang, Bo; Lash, Timothy D. (September 2003). "Total synthesis of the porphyrin mineral abelsonite and related petroporphyrins with five-membered exocyclic rings". Tetrahedron Letters. 44 (39): 7253. doi:10.1016/j.tetlet.2003.08.007.
•  Mason, G. M.; Trudell, L. G.; Branthaver, J. F. (1989). "Review of the stratigraphic distribution and diagenetic history of abelsonite". Organic Geochemistry. 14 (6): 585. doi:10.1016/0146-6380(89)90038-7.