În organism cuprul se găseşte liber, sub formă ionică doar în stomac, iar în celelalte organe se află legat de proteine, peptide, aminoacizi, sub formă de combinaţii complexe.
Necesarul zilnic pentru un adult, stabilit de către Organizaţia Mondială a Sănătăţii, este de 2-4mg cupru. Aceste cantităţi sunt asigurate de un regim alimentar normal care aduce zilnic l-5mg cupru. Sursele cele mai importante de cupru sunt: crustaceele, moluştele,peştii, unele organe ale organismelor superioare (ficatul, creierul), nucile şi anumite legume verzi'4'.
Absorbţia cuprului se face în stomac şi în părţile proximale ale intestinului subţire. Se realizează prin formarea unor complecşi chelaţi solubili cu L-aminoacizii prezenţi, ca de exemplu Cu"[L(-)-Ieucina]2. Pe de altă parte, sărurile acidului fitic, acidul ascorbic, ionii cianură şi tiocianat, precum şi unele microorganisme prezente în stomac, micşorează absorbţia cuprului, datorită formării unor compuşi stabili şi greu disociabili. De asemenea, ionii metalicii cu structură electronică asemănătoare cu a Cu" (Ca+2, Zn":, Cd17, Hg 2) sunt antagonişti din punct de vedere biologic prin faptul că, aflaţi în exces, scad absorbţia cuprului.
Situsul de legare al cuprului de albumine este redat în figura 1.2
In metabolizarea cuprului, etapa de transfer intestinal prin mucoasă şi distribuţie în sânge şi de aici mai departe în ţesuturi (în special în ţesuturile hepatice), este realizată de către complecşii cu L-aminoacizi. Se acceptă participarea la aceste procese şi a cuprului(II) sub formă de complecşi mieşti slabi, formaţi cu albumina serica.
În ficat, organul cu rol central în metabolizarea cuprului, are loc sinteza cuproproteinelor, în special a ceruloplasminei, prin extragerea cuprului din complecşii cu albumine şi amînoacizi şi legarea sa de proteine. în timp, cuprul hepatic trece în sânge.
Cuprul seric se găseşte puternic legat (90-93%) în ceruloplasmmă şi restul se regăseşte slab legat cu aminoacizii prezenţi în sânge sau cu albumine. Sub forma complecşilor cu aminoacizi şi proteine cuprul este transportat la ţesuturi. Ajuns aici, cuprul seric este preluat şi legat în ţesuturi de către proteine specifice, procesul fiind foarte rapid, dictat de concentraţia normală de cupru necesară ţesutului'4'.
Eliminarea cuprului are loc în specia! prin bilă (80%) şi materii fecale. Prin administrarea i.v. a 64Cu, se observa că. concentraţia cea mai ridicată se realizează la nivelul ficatului şi al duodenului. în zilele următoare 64Cu apare în materiile fecale, în timp ce în urină se găsesc cantităţi foarte mici (4-5ug/zi). Excreţia cuprului prin rinichi şi peretele intestina! creşte cu obstrucţia cătior biliare; in boaîa Wilson cuprul eliminat zilnic poate atinge 1500 u.g/zi. Saliva conţine urme de cupru care poate fi reabsorbit în intestin sau eliminat, iar cantităţile eliminate prin transpiraţie sau menstruaţie sunt neglijabile'5'.
În sistemele vii cuprul este implicat în desfăşurarea a numerose funcţii biologice: - a pigmenţilor transportori de oxigen (hemocianina şi citocromoxidazele);
- a proteinelor albastre de cupru, cu rol în transferul de electroni. Aceste sisteme cuprind oxidarea acidului ascorbic, glutationului, cisteinei şi reducerea Cu ' la Cu !;
- a unor enzime redox (ceruloplasmina şi tirozinaza);
- producerea matricelor extracelulare în organismele eucanote, la care participă sub formă de cupruoxidaze;
- sinteza melanmei şi adrenalinei;
- activarea anumitor procese biologice, cum ar fi gîicoliza.
Deci, în fiziologia organismelor animaie cuprul este implicat în activităţi metabolice majore precum: Tespiraţia, hematopoieza, diferite activităţi ale ţesuturilor conjunctive, pigmentarea pielii, părului şi a lânei etc.
Biochimia cuprului prezintă cinci caracteristici distincte:
1) Dintre ionii divalenţi, Cu(II) este cel mai bun generator de complecşi cu liganzi
molecule organice, preferând atomii donori în ordinea N>S>0.
2) Dintre ionii monovalenţi, Cu(I) este cel mai bun formator de complecşi. Datorită
afinităţii mari pentru electroni, Cu(l) formează complecşi cu moleculele organice prin
atomii donori S>N>0, printr-o legătură a.
3) Datorită configuraţiei sale electronice 3dllJ, (are cinci perechi de electroni
neparticipanţi), Cu(I) poate dona o pereche de electroni şi să formeze o legătură n
retrodativă. în acest fel se explică fixarea moleculelor de O2 şi CO, respectiv roiul de
transportori ai compuşilor de Cu(l) (exemplu hemocianina).
4) Potenţialele redox ale componentelor care includ cuplul Cu(I)/Cu(TI) se întind pe un domeniu larg, de la 200mV până la 800mV, valori determinate în principal de situsul de coordinare al ionului central (tabelul 1.1).
TIP PROTEINA E"(Mv)
Azurin 230-280
Plastocianina (P. vulgaris) 360
Stellacianitia(R. vernicifera) 191
Laccaza (P. versicolor) 785
Laccaza (R. vernicifera) 4)5
2 Laccaza (P. versicolor) 782
2 Laccaza (R. vernicifera) 434
2 Galactoxidaza 410
3 Laccaza (P. versicolor) 570
3 Laccaza (R. vernicifera) 390
3 Hemocianina 800
Tabelul 1.1 Valorile potenţialelor redox ale cuplul Cu(I)/Cu(n) în diferite enzyme
5) Toate cupruproteinele se află în lichidul extracelular, excepţie făcând doar superoxid dismutazele, care sunt localizate în citoplasmă celulelor organismelor eucariote. Faptul că, în general, cupruenzimele reacţionează cu moleculele mici ale nemetalelor (Tabelul 1.2) care au apărut după formarea atmosferei oxidante a Pământului (bazată pe O2) arată că aceste metaloenzime au fost implicate în atunci în special în reacţii redox.
ENZIMA SUBSTRAT
Oxidaze O2 + fenoli, amine,ascorbat,ioniferoşi ,etc
Citocromozidaza O2 + citocromi ,c ,a şi a3
Enzime cu oxizi de azot NO, NO2, N2O + agenti oxidanti sau reducatori
Oxidaze speciale O2 +proteine sau polizaharide pentru legare incrucisata
Odată cu evoluţia vieţii, a apariţiei formelor multiple şi variate de organisme multicelulare, cuproproteinele şi cupruenzimele au cunoscut şi ele o diversificare şi deci o implicare a lor în diferite procese fiziologice. La ora actuală se apreciază că funcţia de transportori de electroni este cea mai importantă pentru cupruenzime, urmată de participarea lor la o serie largă de reacţii redox. Clasificarea şi caracterizarea cupruenzimelor este prezentată în tabelul 1.3.
Locurile bioactive ale Cu(II) în proteine, denumite şi centre de cupru în funcţie de numărul de coordmare şi geometria de coordinare a cuprului au fost clasificate în trei tipuri:
1) Tipul 1 în care ionui central de Cu(U) realizează o geometrie tetraedrică distorsionata (figura 2.2). Centrele de tip 1 prezintă o bandă de absorbţie intensă în regiunea vizibilă (ε>3000 M-1cm-1) situată la aproximativ 620nm şi atribuită legăturii legăturii S (cisteină) - Cu. Constantele de cuplare hiperfină, din spectrul rezonanţă paramagnetică electronică (RPE), au valori foarte mici, datorită înconjurării asimetrice a metalului. Tipul 1 de proteine de cupru este caracteristic proteinelor albastre de cupru. In aceste proteine transportoareie de electroni, ca de exemplu în azurm şi plastociamnâ, centrele de tip l servesc drept locuri de transfer de electroni între fotosisteme.
CUPRINS
INTRODUCERE ..………………………………………………………………………4
I. CUPRUL IN SISTEME BIOLOGICE………….…………….…………….5
1.1. METODE EXPERIMENTALE DE INVESTIGARE A COMPUSILOR DE Cu(II) ................................................................................................................11
1.1.1. ANALIZA ELEMENTARA..........................................................................11
1.1.2. SPECTROSCOPIA IN INFRAROŞU...........................................................12
1.1.3. SPECTROSCOPIA IN ULTRAVIOLET –VIZIBIL.....................................14
1.1.4 REZONANTA ELECTRICA DE SPIN........................................................16
II SINTEZA ŞI CARACTERIZAREA UNOR COMPLECŞI AI Cu(II) CU SULFONAMIDE N-SUBSTITUITE...........................................18
2.1. SINTEZA SI INVESTIGAREA STRUCTURALA A LIGANDULUI...18 2.1.1. CARACTERIZAREA LIGANDULUI............................................................18
2.1.2. SPECTROSCOPIE IN INFRAROSU..............................................................19
2.1.3. SPECTROSCOPIEA ELECTRONICA DE REFLEXIE DIFUZA..................20
2.2. SINTEZA SI INVESTIGAREA STRUCTURALA A COMPLEXUL DE
[CU(L)2]...............................................................................................................21
2.2.1. SPECTROSCOPIE IR.....................................................................................22
2.2.2. SPECTROSCOPIE ELECTRONICA DE REFLEXIE DIFUZA.....................23
2.2.3. REZONANTA ELECTRONICA DE SPIN......................................................24
2.3. SINTEZA SI INVESTIGAREA STRUCTURALA A COMPLEXULUI
[Cu(L)2(Py)2]................................................................................. ................... 25
2.3.1 SPECTROSCOPIA IR......................................................................................25
2.3.2 SPECTROSCOPIA ELECTRONICA DE REFLEXIE DIFUZA.....................27
2.3.3 REZONANTA ELECTRONICA DE SPIN......................................................28
2.4. COMPLEXUL [Cu(L)2(Cl)2] ................................................................28
2.4.1 SPECTROSCOPIA IR.....................................................................................29
2.4.2. SPECTROSCOPIA ELECTRONICA DE REFLEXIE DIFUZA...................30
2.4.3 REZONANTA ELECTRONICA DE SPIN....................................................31
2.5. FORMULE DE STRUCTURA.............................................................33
III CONCLUZII .....................................................................................................35
BIBLIOGRAFIE .....................................................................................................37
