Цитохром c - растворимый белок, содержащий гем с центральным атомом железа, способным к обратимому одноэлектронному восстановлению. Гем цитохрома с связан с белком таким образом, чтобы принимать электрон с одного из мембранных белковых комплексов цепи переноса электрона (комплекс III, цитохром c редуктаза) и передавать его дальше (комплекс IV, цитохром c оксидаза). Микропероксидаза-11 представляет собой микроокружение активного центра цитохрома с и получается путем частичного расщепления последнего трипсином).

В центре гема - атом Fe(II). Четыре из шести координационных центров связывания вокруг атома железа заняты атомами азота планарного порфиринового кольца. Пятое связано с атомом азота гистидина боковой цепи белка. Последний центр связывания способен присоединять молекулу кислорода O2 . Гем выступает, таким образом, в качестве средства доставки кислорода как в молекуле миоглобина, так и в составе гемоглобина. В электрохимических реакциях атом железа может переходить из состояния Fe(II) в состояние Fe(III) и обратно в процессах окисления и восстановления, соответственно.

В структуре миоглобина гем, переносящий кислород, располагается глубоко в белковой глобуле, препятствующей слишком близкому сближению пар гемов. Это важно, поскольку присоединение кислорода должно быть обратимым, что сам Fe(II) гем обеспечить не может. В отсутствие защитной оболочки белка гем реагировал бы с кислородом с образованием окисленной формы Fe(III) вместо формирования комплекса Fe(II)-O2 . Геминовый центр миоглобина также может окисляться и восстанавливаться электрохимически.

Гемоглобин состоит из четырех белковых цепей, каждая из которых по размеру подобна молекуле миоглобина. Образующаяся в итоге структура в целом подобна миоглобину. В молекуле гемоглобина в связывании молекул кислорода могут участвовать четыре гема, и они же могут участвовать в электрохимических превращениях, но не прямых, поскольку они слишком удалены от поверхности. Обычно в электродных реакциях участвует лишь часть доступных атомов железа.

Рисунок 2: Гемопротеины: цитохром с, миоглобин, гемоглобин и структура гема, координированного по гистидиновому остатку аминокислотной последовательности

Глава 4