Гемы и похожие на них молекулы участвуют во многих биологических процессах в организме. Например, гем входит в состав не только гемоглобина, но и других белков, таких как цитохромы , которые играют важную роль в метаболизме потенциально опасных веществ и лекарств. Название «цитохром» («цито» — клетка, «хром» — цвет) намекает на то, что эти белки окрашены, как и сам гем. Цвет молекулы зависит от её строения. Если вместо железа взять магний и слегка изменить структуру макроцикла, получится хлорофилл , благодаря которому растения ярко-зеленые.

Вещества, содержащие органическую молекулу (в данном случае порфирин) и ион металла (в случае гема — железо), проявляют свойства, за которые отвечает как ион металла (например, связывание кислорода), так и макроцикл. В хлорофилле макроцикл отвечает за поглощение света, с которого начинается фотосинтез. Свет «возбуждает» молекулу, то есть повышает её энергию, а она передаёт эту энергию другим молекулам. В итоге растения используют энергию солнечного света, чтобы из воды и углекислого газа делать сахар.

Однако иногда способность порфирина и подобных соединений поглощать свет приводит к нежелательным последствиям. Моя любимая история про «сельдерея-убийцу» – яркий пример нежелательной фотоактивности веществ в обычных продуктах. У некоторых людей с порфирией (это семейство редких заболеваний) в организме производится слишком много порфиринов, которые не превращаются в гемоглобин. В одном из типов порфирии они накапливаются в коже и, поглощая свет, начинают генерировать активные формы кислорода  из обычного кислорода. Эти небольшие молекулы повреждают клетки кожи, приводя к появлению волдырей, из-за чего люди с таким заболеванием вынуждены избегать солнечного света, например, переносом своей активности на ночное время. У них также часто бывают проблемы с деснами, которые оголяются и визуально удлиняют зубы. А ещё есть мнение, что некоторые продукты, особенно чеснок, ухудшают их состояние из-за влияния на метаболизм гема (хотя убедительных научных доказательств этому я не нашел). Наконец, я читал, что таким пациентам может стать легче, если они будут получать гем, например, из крови, потому что это временно блокирует синтез порфиринов в организме.

Ничего не напоминает? Люди с удлиненными зубами, которые активны по ночам и покрываются волдырями на свету, избегают чеснока и нуждаются в крови для улучшения состояния? Да, есть мнение (хотя не все с ним согласны), что именно порфирия породила легенды о вампирах.

К счастью, такие случаи достаточно редкие. С другой стороны, от способности порфиринов и их аналогов поглощать свет и производить активные формы кислорода бывает и польза. Например, фотодинамическая терапия рака основана на том, что фотоактивные вещества (фотосенсибилизаторы, часто близкие по структуре к хлорофиллу и гему) накапливаются в раковых клетках. Затем ткани облучают лазером, и активные формы кислорода убивают раковые клетки, при этом здоровые клетки, в которых фотосенсибилизатора меньше, остаются неповрежденными.

Вот такие замечательные свойства есть у макроциклических соединений! Думаю, что мы с ними еще встретимся, когда я дойду до букв К (кобаламин – витамин B12), Ц (те самые цитохромы) и Х (конечно же хлорофилл).