Kwas podbromawy (HOBr, HBrO) jest kwas nieorganiczny, wytwarza się przez utlenianie anionu bromku (Br-). Dodatek bromu do wody powoduje powstanie kwasu bromowodorowego (HBr) i kwasu podbromawego (HOBr) w wyniku reakcji dysproporcjonowania. Br2 + H2O = HOBr + HBr
Kwas hipobromawy to bardzo słaby kwas, nieco niestabilny, występujący w postaci rozcieńczonego roztworu w temperaturze pokojowej. Jest wytwarzany przez stałocieplne kręgowce (w tym ludzi) w wyniku działania enzymu peroksydazy eozynofili.
Odkrycie, że kwas podbromowy może regulować aktywność kolagenu IV, wzbudziło duże zainteresowanie.
Struktura
2D
Kwas hipobromawy
3D
Kwas hipobromawy. Model cząsteczkowy stałej kuli
Kwas hipobromawy. Model molekularny pręta i kuli
Fizyczne i chemiczne właściwości
- Wygląd Żółte ciało stałe: żółte ciało stałe.
- Wygląd: żółte ciało stałe.
- Masa cząsteczkowa: 96,911 g / mol.
- Temperatura wrzenia: 20–25 ° C
- Gęstość: 2,470 g / cm3.
- Kwasowość (pKa): 8,65.
- Właściwości chemiczne i fizyczne kwasu podbromawego są podobne do innych podhalitów.
- Występuje jako rozcieńczony roztwór w temperaturze pokojowej.
- Substancje stałe hipobromitu są koloru żółtego i mają specyficzny aromatyczny zapach.
- Jest silnym środkiem bakteriobójczym i dezynfekującym wodę.
- Ma pKa 8,65 i częściowo dysocjuje w wodzie przy pH 7.
Aplikacje
- Kwas hipobromawy (HOBr) jest stosowany jako środek wybielający, utleniający, dezodoryzujący i dezynfekujący, ze względu na jego zdolność do zabijania komórek wielu patogenów.
- Jest stosowany w przemyśle tekstylnym jako środek wybielający i suszący.
- Jest również stosowany w wannach z hydromasażem i spa jako środek bakteriobójczy.
Oddziaływania biomolekularne
Brom jest wszechobecny u zwierząt jako bromek jonowy (Br-), ale do niedawna jego podstawowa funkcja była nieznana.
Ostatnie badania wykazały, że brom jest niezbędny dla architektury błony podstawnej i rozwoju tkanek.
Enzym peroksydaina wykorzystuje rHOB do usieciowania sulfiliminy, która jest usieciowana w rusztowaniach kolagenu IV błony podstawnej.
Kwas hipobromawy jest wytwarzany w organizmach stałocieplnych kręgowców w wyniku działania enzymu peroksydazy eozynofili (EPO).
EPO generuje HOBr z H2O2 i Br- w obecności stężenia Cl- w osoczu.
Mieloperoksydaza (MPO) z monocytów i neutrofili wytwarza kwas podchlorawy (HOCl) z H2O2 i Cl-.
Psia mieloperoksydaza. Model molekularny ze stałą wstążką
EPO i MPO odgrywają ważną rolę w mechanizmach obronnych gospodarza przed patogenami, wykorzystując odpowiednio HOBr i HOCl.
Neutrofile podczas fagocytozy
Układ MPO / H2O2 / Cl- w obecności Br- również generuje HOBr poprzez reakcję utworzonego HOCl z Br-. HOBr jest czymś więcej niż silnym utleniaczem, jest silnym elektrofilem.
Stężenie Br- w osoczu jest ponad 1000 razy niższe niż anionu chlorkowego (Cl-). W konsekwencji endogenna produkcja HOBr jest również niższa w porównaniu z HOCl.
Jednak HOBr jest znacznie bardziej reaktywny niż HOCl, gdy utlenianie badanych związków nie ma znaczenia, więc reaktywność HOBr może być bardziej związana z jego siłą elektrofilową niż z jego mocą utleniającą (Ximenes, Morgon i de Souza, 2015).
Chociaż jego potencjał redoks jest niższy niż HOCl, HOBr reaguje z aminokwasami szybciej niż HOCl.
Chlorowcowanie pierścienia tyrozynowego przez HOBr jest 5000 razy szybsze niż HOCl.
Tyrozyna Wire Molecular Model
HOBr reaguje także z nukleozydowymi zasadami i DNA.
Podwójna helisa DNA. Model cząsteczkowy stałej kuli
2′-deoksycytydyna, adenina i guanina wytwarzają 5-bromo-2′-deoksycytydynę, 8-bromoadeninę i 8-bromoguaninę w układach EPO / H2O2 / Br- i MPO / H2O2 / Cl- / Br- (Suzuki, Kitabatake i Koide, 2016).
McCall i in. (2014) wykazali, że Br jest kofaktorem niezbędnym do tworzenia wiązań krzyżowych sulfiloiminowych katalizowanych przez enzym peroksydazynę, modyfikację potranslacyjną niezbędną dla architektury kolagenu IV błon podstawnych i rozwoju tkanek.
Cząsteczka kolagenu IV (COL4A1). Model molekularny ze stałą wstążką
Błony podstawne to wyspecjalizowane macierze zewnątrzkomórkowe, które są kluczowymi mediatorami transdukcji sygnału i mechanicznego wsparcia komórek nabłonka.
Błona podstawna, macierz zewnątrzkomórkowa, nabłonek, śródbłonek i tkanka łączna
Błony podstawne określają m.in. architekturę tkanki nabłonkowej i ułatwiają naprawę tkanki po urazie.
W błonie podstawnej osadzone jest rusztowanie z kolagenu IV usieciowane sulfiloiminą, które zapewnia funkcjonalność macierzy w tkankach wielokomórkowych wszystkich zwierząt.
Rusztowania z kolagenu IV zapewniają wytrzymałość mechaniczną, służą jako ligand integryn i innych receptorów na powierzchni komórki oraz oddziałują z czynnikami wzrostu w celu ustalenia gradientów sygnalizacji.
Sulfilimina (sulfimid) to związek chemiczny zawierający podwójne wiązanie siarki z azotem. Wiązania sulfiloiminowe stabilizują nici kolagenu IV znajdujące się w macierzy zewnątrzkomórkowej.
Wiązania te łączą kowalencyjnie reszty metioniny 93 (Met93) i hydroksylizyny 211 (Hyl211) sąsiednich nici polipeptydowych, tworząc większy trimer kolagenu.
Cząsteczka difenylosulfimidu. Model molekularny pręta i kuli
Peroksydaza tworzy kwas podbromawy (HOBr) i kwas podchlorawy (HOCl) odpowiednio z bromku i chlorku, które mogą pośredniczyć w tworzeniu wiązań sieciujących sulfiloiminowych.
Bromek, przekształcony do kwasu podbromawego, tworzy związek pośredni jonu bromosulfoniowego (S-Br), który uczestniczy w tworzeniu wiązań poprzecznych.
McCall i in. (2014) wykazali, że niedobór Br w diecie jest śmiertelny dla muchy Drosophila, podczas gdy zamiennik Br przywraca jej żywotność.
Ustalili również, że brom jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym dla wszystkich zwierząt ze względu na jego rolę w tworzeniu wiązań sulfiloiminowych i kolagenu IV, co ma kluczowe znaczenie dla tworzenia błon podstawnych i rozwoju tkanek.
Bibliografia
- ChemIDplus (2017). Struktura 3D 13517-11-8 - kwas hipobromawy. Pobrano z nih.gov.
- ChemIDplus (2017). Struktura 3D 60-18-4 - Tyrozyna Pobrane z nih.gov.
- ChemIDplus (2017). Struktura 3D 7726-95-6 - Brom. Pobrano z nih.gov.
- ChemIDplus (2017). Struktura 3D 7732-18-5 - Woda Pobrano z nih.gov.
- Emw, (2009). Białko COL4A1 PDB 1li1 Odzyskane z wikipedia.org.
- Mills, B. (2009). Diphenylsulfimide-from-xtal-2002-3D-balls Odzyskane z wikipedia.org.
- PubChem (2016). Kwas hipobromowy. Odzyskane z nih.gov.
- Steane, R. (2014). Cząsteczka DNA - obrotowa w 3 wymiarach. Odzyskano z biotopics.co.uk
- Thormann, U. (2005). NeutrophilerAktion Odzyskane z wikipedia.org.