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