Warum bindet Eisen vier Stickstoffatome im Chelatkomplex Häm des Hämoglobins?
Können nicht auch sechs Stickstoffatome mit dem Eisen binden? Es fehlen dem Eisen 12 Elektronen und durch die Bindung erhält es doch nur acht.
3 Antworten
Es ist richtig, dass Fe2+ eigentlich 12 Elektronen zur 18-Schale fehlen. Aber so viele passen da nicht drum, sonst wäre die Formalladung des Fe
+2-12=-10
Außerdem, wenn alle Valenzen abgebunden wären, dann könnte das Molekül ja nicht noch zusätzlich O2 binden. Und wenn es einmal O2 gebunden hat, dann muss dieses auch wieder abgegeben werden. Der beladene Komplex darf auch nicht allzu stabil sein. Wir brauchen also nur einen mittelstabilen Komplex, der anpassungsfähig ist und mal O2 bindet und ein anderes mal wieder abgibt.
Der vorhandene unbeladene Komplex bindet eigentlich nur 4 Elektronen. Dadurch trägt das Eisen eine Formalladung von -2, wobei 2 Stickstoffatome eine Ladung von +1 tragen. Da aber alle Stickstoffatome die das Eisen umgeben äquivalent sind, sind auch alle Komplexbindungen äquivalent, d.h. mesomeriestabilisiert. Dadurch ist die 3. Schale voll aufgefüllt und die 4. Schale ganz leer, was recht stabil ist, aber auch nicht zu stabil.
Upps, hab mich vertan. Es sind zwei echte Bindungen zum Eisen und zwei Komplexbindungen. Die Bindungen sind unterscheidbar.
Du hast recht, das Eisen im Hämoglobin ist natürlich 6-fach koordiniert und kann noch 2 Bindungen eingehen.
Wie UrielKatzer schon richtig erwähnt hat, wird eine Koordinationsstelle durch den Sauerstoff belegt. Beim Desoxyhämoglobin muss eine Koordinationsstelle natürlich frei sein, damit Sauerstoff überhaupt binden kann.
An die andere - gegenüberliegende - Stelle koordiniert ein Histidin aus der Proteinkette aus dem Hämoglobin (hat auch ne Nummer, aber die hab ich grade nicht zur Hand).
Hier ne hübsche Abbildung dazu (aus: Berg, Tymoczko, Stryer, Biochemie 2007, 6. Aufl.):
LG
mgausman
Dass die 5. Bindung von Histidin ausgeht, hat mgausmann ja schon klargestellt. Ich hatte es im Hinterkopf, jedenfalls dass es ein N-Atom ist.
Und die 6. ist wahrscheinlich auch nie wirklich "frei", solange Wasser im Spiel ist.
Und dass Eisen von 5 N-Atomen koordiniert ist, hat wohl auch seinen Grund. Denn Eisen neigt nach meiner Erinnerung nicht so sehr zur Bildung von Ammino-Komplexen.
Genau so wenig wie zu Komplexen mit Sauerstoff.
Es sind wahrscheinlich 5 Merkwürdigleiten, die die 6. Merkwürdigkeit erst bewirken. Aber das ist bereits reichlich spekulativ.
Es ist an der Jugend, das zu hinterfragen und als Ansporn zu nehmen.
Und wenn ich so anfange, ist das auch bei mir ein Zeichen, dass sich Bindungen auflösen.