Порфирины

Порфирины — природные, пигменты, производные порфина. При включении в молекулы порфирина атомов металлов образуются металлопорфирины. Среди них большое биологическое значение имеют железопорфирины (гемы), входящие в состав гемоглобина (см.), миоглобина, цитохромов (см. Ферменты) и др. В организм человека порфирины могут поступать с пищей или синтезироваться из простых органических соединений.

См. также Пигментный обмен.

Порфирины (от греч. porphyreos — багровый, пурпурный) — природные пигменты, являющиеся производными порфина. Порфин — органическое соединение, в состав которого входят 4 кольца пиррола, связанных между собой 4 метиновыми группами. Порфирины отличаются друг от друга составом боковых цепей, замещающих атомы водорода у периферически расположенных атомов углерода β-углероды) пирроловых колец в молекуле порфина. В зависимости от характера и расположения боковых цепей получаются различные изомеры порфиринов, причем за основу их классификации был принят этиопорфирин, содержащий две различные боковые цепи (4 группы метила и 4 группы этила). При наличии двух разных боковых цепей возможно образование четырех типов (изомеров) этиопорфирина, из которых в природе найдены только порфирины I и III типов. Включение в порфириновое кольцо металла (железа, магния, меди, ванадия) приводит к образованию металлопорфиринов. Среди них большое биологическое значение имеют железопорфирины, или гемы, входящие в состав гемоглобина (см.), миоглобина, цитохромов и некоторых других хромопротеидов, и магнийпорфирин, используемый растениями для синтеза хлорофиллов. Порфирины человека и многих животных являются протопорфирин III типа (изомер IX), уропорфирины I и III типов и копропорфирины типа I и III. Особенности строения этих порфиринов показаны на схеме. В организм человека порфирины могут поступать вместе с пищей или синтезироваться в нем из простых органических соединений (глицин, уксусная кислота).



Протопорфирин содержит следующие боковые цепи: 4 метильные группы, 2 группы винила и 2 остатка пропионовой кислоты. Он образуется в костном мозге (около 300 мг/сут) и почти полностью используется для образования гема в процессе биосинтеза гемоглобина. Уропорфирины представляют собой первые порфирины, возникающие в организме при образовании гема. В дальнейшем они превращаются в копропорфирины. В молекуле уропорфиринов содержится 8 карбоксильных групп, находящихся в 4 остатках уксусной и 4 остатках пропионовой кислоты. В молекуле же копропорфиринов имеются только 4 карбоксильные группы (остатки пропионовой кислоты). Образующиеся в организме свободные уропорфирины типов I и III и копропорфирины типов I и III выделяются с мочой и калом.

Поступающий в кишечник вместе с пищей гемоглобин подвергается разрушению, в результате которого освобождается протопорфирин, превращающийся затем под влиянием бактерий в другие порфирины, относящиеся к типу III (мезопорфирин III и дейтеропорфирин III). Содержание свободного протопорфирина в 100 мл крови колеблется от 20 до 38 мкг, составляя в среднем 31 мкг. С мочой за сутки выделяется из организма около 100—120 мкг (в основном копропорфирины I и III). Суточное же выделение порфиринов типов I и III через кишечник составляет 300—400 мкг.

Порфирины растворимы в органических растворителях, обладают характерными спектрами поглощения, свойствами оснований и интенсивной красной флюоресценцией, находясь в растворах. Порфирины являются фотосенсибилизаторами и поэтому резко усиливают чувствительность организма к действию световых лучей.

См. также Пигментный обмен, Пигменты.