Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Electronic structure of hem complex of hemoglobine with nitride oxide and dynamicsof atomic base under physiological temperature

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2001

Аннотация: Полуэмпирическим квантово-химическимметодом РМ3 проведено сравнительноеисследование атомной и электронной структуркомплексов гема гемоглобина с кислородом иоксидом азота. Установлено, что в результатеоптимизации геометрии межъядерное расстояние вмолекулах лиганда значимо меняется. В молекулекислорода при связывании с гемом длина связикислород-кислород возрастает на 0,046 A, в то времякак в молекуле NO длина связи кислород-азот – на0,064 A, что указывает на более прочную химическуюсвязь между NO и Fe гема. Исходя из значенийсуммарного заряда молекул, NО связан с железомгема ковалентно, а между кислородом и Feформируются лишь слабые ион-дипольныевзаимодействия. В комплексах гема с O2,орбитали атомов лиганда дают небольшой вклад вверхнюю заполненную и нижнюю вакантную орбитали,в то время как в комплексах с NO орбитали атомов лиганда существеннозамешиваются в молекулярные орбитали комплекса,при этом неспаренный электрон молекулы NOпереходит на d-орбиталь железа, формируяконфигурацию d7, асама молекула оксида азота приобретаетположительный заряд. Проведениемолекулярно-динамических расчетов для всехкомплексов при физиологической температуре (310К)показало, что существенно меняется не толькоэффективная геометрия комплексов, но изаселенность р-орбиталей атомов углеродаи азота порфиринового кольца в результатетепловых молекулярных колебаний. В комплексахгема с NO(но не с O2) под действиемтемпературы меняются относительные вклады p-орбиталей атомов азота икислорода лиганда, d-орбиталейжелеза, что должно влиять на реакционнуюспособность комплекса. The comparative study of atomic and electronic structure of hem complexes ofhemoglobine with molecular oxygen and nitric oxide has been performed by semiempiricalquantum chemical PM3 method. It has been shown that the length of chemical bonding inoxygen molecule coordinated with hem increases by 0.046 A and the length of chemicalbonding in nitrogen oxide coordinated with hem increases by 0.064 A in comparison withpure substances. This fact indicates that chemical bonding between nitric oxide and Featom of hem is stronger that one with oxygen molecule. Analysis of charge of the moleculesindicates that NO bounded with Fe by covalent chemical bonding and oxygen molecule boundedwith Fe by weak dipole interaction. Atomic orbitals of ligand atoms in oxygen complex playsmall part in high occupied (HOMO) and low vacant (LVMO) molecular orbitals in comparisonwith HOMO and LVMO of complex with NO. In the last one unpaired electron of NO moleculemoves from ligand to d-orbitals of Fe atom and creates d7-configuration. Moleculardynamics simulation under physiological temperature (310K) indicates visible difference inatomic and electronic structure of the complexes in comparison with ones under low (from77 up to 0 K) temperatures.

Журнал: Вопросы медицинской химии

Выпуск журнала: Т. 47, № 3

Номера страниц: 308-314

ISSN журнала: 00428809

Место издания: Москва

Издатель: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича"

• Романова Т.А. (Институт физики им. Л. В Киренского СО РАН, Красноярский государственный аграрный университет)
• Краснов П.О. (Институт физики им. Л. В Киренского СО РАН, Красноярский государственный университет)
• Аврамов П.В. (Институт физики им. Л. В Киренского СО РАН, Красноярский государственный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)