ВЕСТНИК
Башкирского университета

ENGLISH
Главная Авторам Рецензентам Выпуски журнала Редколлегия Редакция Загрузить статью Подписка ISSN 1998-4812

Архив | Том 21, 2016, No. 2.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КОМПЛЕКСОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ (ZN, CD, CO, PB) С АЛАНИНОМ

Download
  • © С. А. Пешков

    Оренбургский государственный университет

    Россия, г. Оренбург, 460018, пр. Победы, 13

  • © А. С. Щепин

    Оренбургский государственный университет

    Россия, г. Оренбург, 460018, пр. Победы, 13

  • © С. Л. Хурсан

    Уфимский институт химии РАН

    Россия, Республика Башкортостан, 450054, г. Уфа, пр. Октября, 71

  • © Г. И. Кобзев

    Оренбургский государственный университет

    Россия, г. Оренбург, 460018, пр. Победы, 13

Теория функционала плотности в приближении B3LYP/DZP использована для установления ряда термодинамической устойчивости комплексов тяжелых металлов (Zn, Сd, Co, Pb) с L-аланином. Эффект среды учитывали с помощью модели поляризованного континуума IEFPCM-SMD. Найдено, что координация первых двух анионов L-аланина к двухвалентному катиону металла термодинамически выгодна. Установлен ряд стабильности комплексов MeAla2: Zn » Co < Pb < Cd. Полученные данные использованы для объяснения закономерностей аккумуляции тяжелых металлов бактериями рода Bacillus, установленными ранее. Рассчитаны и проанализированы колебательные спектры комплексов.

Ключевые слова:

  • DFT
  • комплексы металлов с L-аланином
  • энергия образования комплекса
  • ИК-спектры
  • DFT
  • metal complexes with L-alanine
  • formation energy of complex
  • IR-spectra

ЛИТЕРАТУРА

  1. Foulkes E. C. Transport of Toxic Heavy Metals Across Cell Membranes // Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 2000. Vol. 223. No. 3. Pp. 234-240.
  2. Темиров Ю. В., Есикова Т. З., Кашпаров И. А., Балашова Т. А., Винокуров Л. М., Алахов Ю. Б. Катехольный сидерофор, продуцируемый терморезистентным штаммом Bacillus licheniformis VK21 // Биоорг. химия. 2003. Т. 29. №6. С. 597-604.
  3. Фетисова А. В., Иларионов С. А. Транспорт ионов металлов через цитоплазматическую мембрану // Вестник Пермского ун-та. Сер. Химия. 2012. №1(5). С. 86-91.
  4. Gutknecht J. Inorganic Mercury (Hg2+) Transport Through Lipid Bilayer Membranes // J. Membrane Biol. 1981. Vol. 61. No. 1. Pp. 61-66.
  5. Леменовский Д. А. Соединения металлов в живой природе // Соросовский образовательный журнал. 1997. №9. С. 48-53.
  6. Klomp A. E.M., Juijn J. A., Gun L. T.M.v.d., Berg I. E.T.v.d., Berger R., Klomp L. W.J. The N-Terminus of the Human Copper Transporter 1 (Hctr1) Is Localized Extracellularly, and Interacts With Itself // Biochem. J. 2003. Vol. 370. No. 3. Pp. 881-889.
  7. Eide D. J. Zinc Transporters and the Cellular Trafficking of Zinc // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 2006. Vol. 1763. No. 7. Pp. 711-722.
  8. Navrátil T., Šestáková I., Mareček V. Transport of Heavy Metals Across the Supported Phospholipid Bilayers // Int. J. Energy Environ. 2011. Vol. 5. No. 3. Pp. 337-346.
  9. Smit H., van der Goot H., Nauta W. T., Timmerman H., de Bolster M. W.G., Stouthamer A. H., Vis R. D. Mechanism of Action of the Copper (I) Complex of 2,9-Dimethyl-1,10-Phenanthroline on Mycoplasma gallisepticum // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 1982. Vol. 21. No. 6. Pp. 881-886.
  10. Пешков С. А., Сизенцов А. Н. Биоаккумуляция тяжелых металлов микроорганизмами входящими в состав пробиотических препаратов в условиях in vitro // Вестник Оренбургского государственного ун-та. 2013. №10 (159). С. 142-144.
  11. Rogalewicz F., Hoppilliard Y., Ohanessian G. Structures and Fragmentations of Zinc(II) Complexes of Amino Acids in the Gas Phase. I. Electrosprayed Ions Which Are Structurally Different From Their Liquid Phase Precursors // Int. J. Mass Spectrometry. 2000. Vol. 201. No. 1-3. Pp. 307-320.
  12. Remko M., Fitz D., Broer R., Rode B. M. Effect of Metal Ions (Ni2+, Cu2+ and Zn2+) and Water Coordination on the Structure of L-Phenylalanine, L-Tyrosine, L-Tryptophan and Their Zwitterionic Forms // J. Mol. Modeling. 2011. Vol. 17. No. 12. Pp. 3117-3128.
  13. Yang G., Zhu R., Zhou L., Liu C. Interactions of Zn(II) with Single and Multiple Amino Acids. Insights from Density Functional and Ab Initio Calculations // J. Mass Spectrometry. 2012. Vol. 47. No. 10. Pp. 1372-1383.
  14. Umadevi P., Senthilkumar L. Influence of Metal Ions (Zn2+, Cu2+, Ca2+, Mg2+ and Na+) on the Water Coordinated Neutral and Zwitterionic L-Histidine Dimer // RSC Adv. 2014. Vol. 4. No. 90. Pp. 49040-49052.
  15. Mandal S., Das G., Askari H. Experimental and Quantum Chemical Modeling Studies of the Interactions of L-Phenylalanine with Divalent Transition Metal Cations // J. Chem. Inform. Modeling. 2014. Vol. 54. No. 9. Pp. 2524-2535.
  16. Mandal S., Das G., Askari H. Physicochemical Investigations of the Metal Complexes of L-Valine with Doubly Charged Ions of Nickel, Copper and Zinc: A Combined Experimental and Computational Approach // RSC Adv. 2014. Vol. 4. No. 47. Pp. 24796-24809.
  17. Mandal S., Das G., Askari H. A Combined Experimental and Quantum Mechanical Investigation on Some Selected Metal Complexes of L-Serine with First Row Transition Metal Cations // J. Mol. Struct. 2015. Vol. 1081. No. Pp. 281-292.
  18. Becke A. D. Density-Functional Thermochemistry. III. The Role of Exact Exchange // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. No. 7. Pp. 5648-5652.
  19. Lee C., Yang W., Parr R. G. Development of the Colle-Salvetti Correlation-Energy Formula into a Functional of the Electron Density // Phys. Review B. 1988. Vol. 37. No. 2. Pp. 785-789.
  20. Canal Neto A., Muniz E. P., Centoducatte R., Jorge F. E. Gaussian Basis Sets for Correlated Wave Functions. Hydrogen, Helium, First- and Second-Row Atoms // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 2005. Vol. 718. No. 1-3. Pp. 219-224.
  21. Camiletti G. G., Machado S. F., Jorge F. E. Gaussian Basis Set of Double Zeta Quality for Atoms K Through Kr: Application in DFT Calculations of Molecular Properties // J. Comput. Chem. 2008. Vol. 29. No. 14. Pp. 2434-2444.
  22. Barros C. L., de Oliveira P. J.P., Jorge F. E., Canal Neto A., Campos M. Gaussian Basis Set of Double Zeta Quality for Atoms Rb Through Xe: Application in Non-Relativistic and Relativistic Calculations of Atomic and Molecular Properties // Mol. Phys. 2010. Vol. 108. No. 15. Pp. 1965-1972.
  23. Canal Neto A., Jorge F. E. All-Electron Double Zeta Basis Sets for the Most Fifth-Row Atoms: Application in DFT Spectroscopic Constant Calculations // Chem. Phys. Lett. 2013. Vol. 582. No. Pp. 158-162.
  24. Marenich A. V., Cramer C. J., Truhlar D. G. Universal Solvation Model Based on Solute Electron Density and on a Continuum Model of the Solvent Defined by the Bulk Dielectric Constant and Atomic Surface Tensions // J. Phys. Chem. B. 2009. Vol. 113. No. 18. Pp. 6378-6396.
  25. Zhurko G. A. ChemCraft, Version 1.6 (build 332), http://www.chemcraftprog.com.
  26. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G. A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H. P., Izmaylov A. F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J. L., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Montgomery J., J. A., Peralta J. E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J. J., Brothers E., Kudin K. N., Staroverov V. N., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J. C., Iyengar S. S., Tomasi J., Cossi M., Rega N., Millam J. M., Klene M., Knox J. E., Cross J. B., Bakken V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Martin R. L., Morokuma K., Zakrzewski V. G., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Dapprich S., Daniels A. D., Farkas Ö., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cioslowski J., Fox D. J. Gaussian 09, Revision C.1, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009.
  27. Simpson H. J., Marsh R. E. The Crystal Structure of L-Alanine // Acta Crystallographica. 1966. Vol. 20. No. 4. Pp. 550-555.
  28. Destro R., Marsh R. E., Bianchi R. A Low-Temperature (23 K) Study of L-Alanine // J. Phys. Chem. 1988. Vol. 92. No. 4. Pp. 966-973.
  29. Bouř P., Buděšínský M., Špirko V., Kapitán J., Šebestík J., Sychrovský V. A Complete Set of NMR Chemical Shifts and Spin-Spin Coupling Constants for L-Alanyl-L-alanine Zwitterion and Analysis of Its Conformational Behavior // J. Am. Chem. Soc. 2005. Vol. 127. No. 48. Pp. 17079-17089.
  30. Destro R., Soave R., Barzaghi M. Physicochemical Properties of Zwitterionic L- and DL-Alanine Crystals from Their Experimental and Theoretical Charge Densities // J. Phys.Chem. B. 2008. Vol. 112. No. 16. Pp. 5163-5174.
  31. Kramida A., Ralchenko Y., Reader J. NIST Atomic Spectra Database (version 5.3), [Online]. Available: http://physics.nist.gov/asd [Sat, 28 May 2016]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD., NIST ASD Team, 2015.
  32. Burgess J. Metal Ions in Solution, Ellis Horwood, Chichester, 1978, P. 482.
  33. Пешков С. А., Сизенцов А. Н., Никиян А. Н., Кобзев Г. И. Исследование биоаккумуляции тяжелых металлов бактериями рода Bacillus с использованием рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-силовой микроскопии, Современные проблемы науки и образования, URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=21079 (дата обращения: 16.12.2015), 2015.
  34. Wolpert M., Hellwig P. Infrared Spectra and Molar Absorption Coefficients of the 20 alpha Amino Acids in Aqueous Solutions in the Spectral Range from 1800 to 500 cm-1 // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2006. Vol. 64. No. 4. Pp. 987-1001.

Copyright © Вестник Башкирского университета 2010-2019