Кластеры железа и серы представляют собой молекулярные ансамбли железа и сульфида . Чаще всего они обсуждаются в контексте биологической роли белков железа и серы , которые широко распространены. [2] Многие кластеры Fe–S известны в области металлоорганической химии и как предшественники синтетических аналогов биологических кластеров (см. рисунок). Считается, что последний универсальный общий предок имел много кластеров железа и серы. [3]
Металлоорганические кластеры
Металлоорганические кластеры Fe–S включают сульфидокарбонилы с формулой Fe 2 S 2 (CO) 6 , H 2 Fe 3 S(CO) 9 и Fe 3 S 2 (CO) 9 . Известны также соединения, включающие циклопентадиенильные лиганды, такие как (C 5 H 5 ) 4 Fe 4 S 4 . [4]
Неорганические материалы
Биологические кластеры Fe–S
Железо-серные кластеры встречаются во многих биологических системах, часто как компоненты белков переноса электронов . Белки ферредоксина являются наиболее распространенными кластерами Fe–S в природе. Они имеют либо 2Fe–2S, либо 4Fe–4S центры. Они встречаются во всех ветвях жизни. [5]
Кластеры Fe–S можно классифицировать в соответствии с их стехиометрией Fe:S [2Fe–2S], [4Fe–3S], [3Fe–4S] и [4Fe–4S]. [6] Кластеры [4Fe–4S] встречаются в двух формах: нормальные ферредоксины и высокопотенциальные железные белки (HiPIP). Оба принимают кубоидальные структуры, но они используют разные состояния окисления. Они встречаются во всех формах жизни. [7]
Соответствующая окислительно-восстановительная пара во всех белках Fe–S — это Fe(II)/Fe(III). [7]
Многие кластеры были синтезированы в лаборатории с формулой [Fe 4 S 4 (SR) 4 ] 2− , которые известны для многих заместителей R, и со многими катионами. Были получены вариации, включая неполные кубаны [Fe 3 S 4 (SR) 3 ] 3− . [8]
^ Аксель Керн; Кристиан Нэтер; Феликс Штудт; Феликс Тучек (2004). «Применение универсального силового поля к смешанным кубановым и гетерокубановым кластерам Fe/Mo−S/Se. 1. Замена серы селеном в ряду [Fe4X4(YCH3)4]2-; X = S/Se и Y = S/Se». Inorg. Chem . 43 (16): 5003–5010. doi :10.1021/ic030347d. PMID 15285677.
^ SJ Lippard, JM Berg «Принципы бионеорганической химии» University Science Books: Mill Valley, CA; 1994. ISBN 0-935702-73-3 .
^ Вайс, Мадлен С. и др. «Физиология и среда обитания последнего универсального общего предка». Nature microbiology 1.9 (2016): 1-8.