Química Bioinorgánica del Cobalto -...
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Química Bioinorgánica del Cobalto
Importancia biológica del Co
Metabolismo del Co
Coenzima B12 y cobalaminas
de Co(III)
Glucosa isomerasa de Co(II)
Metabolismo del Cobalto
950Mn25Co
0,2Cd100Cr
1,5Mo135V
70Zn3,63 x 104Ca
55Cu2,09 x 104Mg
75Ni2,59 x 104K
5,00 x 104Fe2,83 x 104Na
Corteza terrestre / ppm
Metal esencial
Corteza terrestre / ppm
Metal esencial
Metabolismo del Cobalto
2-5mg de vitamina B12 y sus derivados (localizada fundamentalmente en el hígado )
Cantidad en el organismo humano
0,0025 x 10-8MConcentración de Co en plasma humano
0,7 x 10-8MConcentración de Co en agua de mar
Aspectos generales
Consecuencias de la deficiencia
Estructura
Tipo de reacciones en las que participan y ejemplos
Modelos de estudio utilizados y propiedades espectrales
Coenzima B12 y cobalaminas Co(III)
coenzima: baja masa molecular, determina el tipo de reacción
apoenzima: alta masa molecular (proteína), determina la selectividad (especificidad por el sustrato) y la velocidad de reacción
holoenzima: enzima completa, totalmente funcional
Coenzima + Apoenzima → Holoenzima
Estructura molecular de la coenzima B12
1964Dorothy Crowfoot-Hodgkin
Estructura de las Cobalaminas
OH-
Estructura de los anillos corrina y porfirina: similitudes y diferencias
Corrina Porfirina
[Co(NH3)6]3+ + 1e- [Co(NH3)6]2+ E0=0.10V
[Co(H2O)6]3+ + 1e- [Co(H2O)6]2+ E0=1.84V
2 H2O O2 + 4H+ + 4 e- E0=-1.23V
E0 > 0
Co: [Ar]3d74s2
Complejos de tetrapirroles
Desviaciones geométricas típicas
“cúpula” “silla” “fruncido”
coordinación en el plano (vista lateral)
coordinación fuera del plano (vista lateral)
Estructura de las Cobalaminas
deoxiadenosilo
OH-
Síntesis de alquilcobalaminas a partir de cianocobalamina (vitamina B12)
Adenosilcobalamina
MetilcobalaminaCiano
cobalamina
SAM
ATP
Cambios redox de la coenzima
Co(III) Co(II) Co(I)
eliminación reductiva
adición oxidativa
Tipo de reacciones catalizadas por cobalaminas
Enzima – coenzima - sustrato
rearreglos o transposición: adenosilcobalamina
metilación : metilcobalamina (fuente de “CH3”) y bioalquilación
redox
Ejemplos de reacciones catalizadaspor cobalaminas
mutasa
Rearreglo
Ejemplos de reacciones catalizadaspor cobalaminas: Metilcobalaminas
Metilación
Ejemplos de reacciones catalizadaspor cobalaminas
ribonucleótido reductasa
Reducción
Modelos simples para el estudio de la vitamina B12 y sistemas relacionados
Complejos de Co “modelo” con ligandos no corrínicos capaces de:
formar derivados organometálicos
reproducir las principales reacciones de la coenzima B12
Ligandos no corrínicos capaces de:
generar un campo fuerte y esencialmente planar
Modelos simples para el estudio de la vitamina B12 y sistemas relacionados
bis(diacetildioxima) = dmg
α-diiminas
bis(salicilaldehído) etilendiimina= salen acacen
z
Diagrama simplificado de E vs. ∆o para d6
1A1g
1A1g
∆o/B
E/B5T2g
5Eg
1T1g
1T2g
bsas
Espectros electrónicos
1B2
1E
1A2
1E
1A11A1g
1T2g
1T1g
Oh D4hd6 bs
Espectros electrónicos
377 nm441 nmCH3Co(dmg)2(py)
394 nm440 nm490 nmCH3Co(salen)(py)
379 nm417 nm497 nmCH3Co(acacen)(py)
383 nm435 nm521 nmB12-CH3
R = CH3 B = pyCo(III)
Glucosa isomerasa Co(II)
Isomerización catalizada por la glucosa isomerasa
D-glucosa D-fructosa
Streptomyces Albus
O
OH
OH
OHHO
HO-CH2
O
OH
OH
HOCH2OH
HO-H2C