Porfyrine
Porfyrinen of porphyrinen (in het Grieks πορφυρά, porphyrá, de purperen verfstof) zijn organische verfstoffen, die uit vier pyrrool-ringen (tetrapyrrool) bestaan en door vier methine-groepen met elkaar verbonden zijn. Het is een heterocyclisch, ringvormig macromolecuul, waarbij de pyrroolringen op de α-plaats door de methinebruggen (=CH-) met elkaar verbonden zijn. Het is daarom meer aromatisch dan de verwante corrinen, chlorinen (2,3-dihydroporphyrine) en bacteriochlorinen (2,3,12,13-tetrahydroporphyrine). Ook is het molecuul door de extensieve verbindingen chromatisch.
De eenvoudigste verbinding is porfine. Porfyrinen komen bijvoorbeeld ook voor in chlorofyl en in heem houdende eiwitten, die cytochromen bevatten.
Porfyrinen spelen ook een rol in de menselijke stofwisseling. Enkele aandoeningen zoals porfyrie berustten op erfelijke storingen van deze stofwisseling.
[bewerk] Typen van porfyrinen en verwante moleculen
Porfyrinen gaan makkelijk verbindingen aan met metalen, die in de centrale holte komen te zitten. Bekend zijn ijzer- (heem), magnesium- (chlorophyl), zink-, koper-, nikkel- en kobalt- houdende porfyrinen. Een porfyrine zonder een dergelijk metaal in de centrale holte wordt een free base genoemd.
Sommige ijzerhoudende porfyrinen zijn hemen. Heem bevattende eiwitten komen veel voor in de biochemie, zoals hemoglobine. Sommige schelpdieren met groengekleurd bloed hebben koper in plaast van ijzer in het porfyrine zitten.
Als een van de vier pyrrolen gereduceerd wordt tot pyrroline ontstaat een chlorine, dat als ringstructuur in chlorophyl voorkomt. Als twee van de vier pyrrolen worden gereduceerd dan ontstaat afhankelijk van de plaatsen van de gereduceerde pyrrolen of een bacteriochlorine (gevonden in sommige fotosynthetiserende bacteriën) of een isobacteriochlorine.
Practische toepassingen van porfyrinen zijn meso-tetraphenylporphyrine iron-(III) chloride (ClFeTPP), dat als een katalysator in de organische chemie wordt gebruikt. Op porfyrine gebaseerde stoffen worden ook gebruikt voor moleculaire dataopslag, dat echter nog wel in de ontwikkelingsfase zit. In de inkt van ballpoints zit een afgeleide verbinding (derivaat) bestaande uit aan de pyrroolringen gebonden benzeenringen.
[bewerk] Porfyrine biosynthese
Dit is een schematische weergave van de porfyrine biosynthese, met verwijzing naar het EG-nummer en de OMIM database. De porfyria gerelateerde aandoeningen zijn ook opgenomen.
| Enzym | substraat | Product | Chromosoom | EC | OMIM | porfyria |
| ALA synthase | Glycine, succinyl CoA | D-Aminolevulinicezuur | 3p21.1 | 2.3.1.37 | 125290 | geen |
| ALA dehydratase | D-Aminolevulinicezuur | Porphobilinogen | 9q34 | 4.2.1.24 | 125270 | acute hepatitis |
| PBG deaminase | Porphobilinogen | Hydroxymethyl bilane | 11q23.3 | 2.5.1.61 | 176000 | acute intermittent |
| Uroporphyrinogen III synthase | Hydroxymethyl bilane | Uroporphyrinogen III | 10q25.2-q26.3 | 4.2.1.75 | 606938 | congenital erythropoietic |
| Uroporphyrinogen III decarboxylase | Uroporphyrinogen III | Coproporphyrinogen III | 1q34 | 4.1.1.37 | 176100 | cutanea tarda |
| Coproporphyrinogen III oxidase | Coproporphyrinogen III | Protoporphyrinogen IX | 3q12 | 1.3.3.3 | 121300 | coproporphyria |
| Protoporphyrinogen oxidase | Protoporphyrinogen IX | Protoporphyrin IX | 1q22 | 1.3.3.4 | 600923 | variabel |
| Ferrochelatase | Protoporphyrin IX | Heem | 18q21.3 | 4.99.1.1 | 177000 | protoporphyria |
De synthese van porfyrine begint met de vorming van het D-Aminolevulinicezuur uit glycine en succinyl-CoA, dat in de citroenzuurcyclus gevormd wordt. Twee dALA moleculen worden gebonden tot porphobilinogeen (PBG), dat de pyrroolring bevat. Vier PBGs vormen door deaminatie hydroxymethylbilaan (HMB) het circulaire tetrapyrrool uroporphyrinogeen III. Dit molecuul ondergaat een aantal verdere veranderingen, waarvan door de verschillende soorten verschillende stoffen worden gemaakt. Zo makt het menselijk lichaam van het eindproduct protoporphyrine IX met ijzer het heem.
