Файл: Ферменты.Витамины_2005.doc

21.1.3 Витамин b3 (пантотеновая кислота)

Выделена в 1933 г. из дрожжей и печени. Содержится во всех живых объектах (микроорганизмы, растения, животные), в связи с чем было предложено название «пантотеновая кислота» (от греческого pantoten – повсюду).

Строение:

Основными компонентами пантотеновой кислоты являются β-аланин и α,γ-диокси-β,β-диметилмасляная кислота.

Пантотеновая кислота – вязкая светло-желтая жидкость, легко гидролизуется кислотами и щелочами по месту пептидной связи, легко окисляется.

Этот витамин содержится во всех биологических объектах животного, растительного и микробного происхождения. Обнаружено несколько изомеров пантотеновой кислоты, но биологической активностью обладают только правовращающий оптический изомер.

Основные признаки недостаточности или отсутствия пантотеновой кислоты в организме – дерматиты, поражение слизистых оболочек, изменение желез внутренней секреции, сердца, нервной системы, почек, прекращение роста, снижение аппетита, истощение организма. Это связано с тем, что в отсутствии этого витамина не образуется органическое соединение коэнзим А.

Биологическая роль

Коэнзим А в качестве кофактора входит в состав ферментов биологического ацилирования, участвует в биосинтезе и распаде жирных кислот, жиров, холестерина, стероидных гормонов, гемоглобина.

Во всех реакциях принимает участие HS-группа коэнзима А, потому принято его сокращенное обозначение в виде HS-KoA. В основе его структуры лежит остаток 3’-фосфоаденозин-5’-дифосфата, соединенный с остатком пантотеновой кислоты, карбонильная группа которой в свою очередь связана с остатком β-меркаптоэтиламина (тиоэтиламина).

Кофермент А активирует слабореакционные карбоновые кислоты.

Реакция активации жирных кислот катализируется ферментом ацил-КоА синтетазой.

В результате реакции образуется ацил-КоА, являющийся активной формой жирной кислоты (содержащий высокоэнергетическую тиоэфирную связь).

HS-KоA участвует в распаде углеводов, в составе мультиферментного комплекса в реакциях окислительного декарбоксилирования α-кетокислот – пировиноградной, α-кетоглутаровой.

Образовавшийся ацетил КоА является узловым соединением, на котором происходит перекрещивание путей обмена жиров, углеводов и липидов.

Основные источники: дрожжи, печень, яичный желток, зеленые части растений и микрофлора кишечника.

Суточная потребность 10 – 12 мг.

21.1.4 Витамин b6

Витамин B₆ (пиридоксин, антидерматитный) открыт в 1904 г. В отличие от известных к тому времени водорастворимых витаминов B₁, B₂ и РР он устранял особую форму дерматита конечностей у крыс, названого акроденией.

Выделен из дрожжей и печени. Установлено, что B₆ витаминной активностью обладают три производных 3-оксипиридина: пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин, которые отличаются друг от друга природой замещающей группы в положении 4-пиридинового ядра.

Все эти соединения могут переходить друг в друга. Их водные растворы устойчивы к действию кислот и щелочей, но разрушаются в нейтральных растворах под действием света.

Основные признаки недостаточности В₃ – пеллагроподобные дерматиты, не поддающиеся лечению никотиновой кислотой; нарушения в процессе кроветворения. При биохимических исследованиях крови и мочи отмечались нарушения в азотном обмене. Последние исследования показали, что недостаток B₆ ведет к нарушению липидного обмена и развитию атеросклероза.

Биологическая роль

Оказалось, что, хотя все три производные 3-оксипиридина наделены витаминными свойствами, однако кофакторные функции выполняют только фосфорные эфиры пиридоксаля и пиридоксамина.

Известно более 20 пиридоксалевых ферментов, катализирующих ключевые реакции азотистого обмена во всех живых организмах.

Эти кофакторы входят в состав ферментов аминотрансфераз в качестве простетической группы и катализируют реакцию переаминирования – обратимый перенос аминогруппы (NH₃ – группы) от аминокислот на α-кетокислоту.

Например, реакция переаминирования между аланином и -кетоглуторатом выглядит следующим образом:

Реакции переаминирования служат для образования новых аминокислот. ПФ в составе декарбоксилаз аминокислот катализирует реакции отщепления СО₂ от карбоксильной группы с образованием биогенных аминов.

Например:

Декарбоксилирование аминокислот лизина и арнитина приводит к образованию токсичных диаминов (трупных ядов – кадаверина и путресцина).

В организме человека витамин В₆ участвует в биосинтезе витамина РР из аминокислоты триптофан.

Источники: хлеб, злаки, бобовые, мясо, печень, почки, икра, желток. Витамин В₆ частично синтезируется микрофлорой кишечника.

Суточная норма 2 – 3 мг.

21.1.5 Витамин b12

Витамин В₁₂ (кобаламин; антианемический витамин) выделен из печени в кристаллическом виде в 1948 г. Регулирует процесс кроветворения и оказывает лечебный эффект при пернициозной (злокачественной) анемии у людей.

В 1955 г. Д. Ходжкин расшифровала его структуру, определила пространственную конфигурацию, главным образом при помощи физических методов исследования (рентгеноструктурный анализ), за это получила Нобелевскую премию. На основании этих данных, а также результатов изучения химического состава для витамина В₁₂ было предложено следующее строение:

Это единственный витамин, который содержит металл кобальт.

В молекуле витамина В₁₂ центральный атом Со соединен атомами азота 4-х пиррольных колец, образуя порфириноподобное корриновое ядро. В корриновом кольце В₁₂ имеется менее обширная система сопряженных связей, чем в порфиринах. И как результат, большое число хиральных центров, расположенных по переферии колец, несколько выходящих из плоскости объединенного цикла. В составе имеются остатки фосфорной кислоты, рибозы, аденина, аминогрупп, и эта структура называется «кобаламин».

При недостатке витамина В₁₂ развивается злокачественная анемия (нарушение процесса кроветворения), отмечается нарушение деятельности нервной системы, снижается кислотность желудочного сока.

Биологическая роль

Различают две кофакторные формы витамина В₁₂:

1. метилкобаламин, содержится в цитоплазме;

2. дезоксиаденозилкобаламин, содержится в митохондриях.

Ферменты, содержащие метилкобаламин катализируют реакции трансметилирования, в которых метилкобаламин выполняет роль промежуточного переносчика метильной группы; реакции синтеза метианина, ацетата, нуклиотидов и нуклеиновых кислот, т.е. катализируют реакции белкового, углеводного, липидного и нуклеинового обмена.

Вторая группа реакций при участии В₁₂ – коферментов заключается во внутримолекулярном переносе водорода в реакциях изомеризации. Механизм этих реакций соответствует схеме:

Например, реакция (взаимопреврашения глутаминовой и β-метиласпарагиновой кислот). Обратимое превращение метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА.

Источники

Основной источник витамина В₁₂ для человека – мясо, говяжья печень, почки, рыба молоко, яйца. Главным местом накопления витамина B₁₂ в организме человека является печень, в которой содержится до нескольких миллиграммов витамина; в печень он поступает с животной пищей или синтезируется микрофлорой кишечника при условии доставки с пищей кобальта. Суточная потребность в витамине В₁₂ около 3 мкг (0,003).

21.2 Витамин рp (ниацин)

Витамин РР (никотиновая кислота, никотинамид) получил также название аптипеллагрического витамина (от итал. pгеventive pellagra – предотвращающий пеллагру), поскольку его отсутствие является причиной заболевания, называемого пеллагрой. Никотиновая кислота известка давно, однако только в 1937 г. она была выделена К. Эльвегеймом из экстракта печени, и было показано, что введение никотиновой кислоты либо препаратов печени предохраняет от развития или и излечивает от пеллагры. В 1930 г. было установлено биологическое действие этого соединения. Оказывается, что в виде никотинамида входит в состав кофермента НАД и НАДФ.

Никотиновая кислота представляет собой соединение пиридинового ряда, содержащее карбоксильную группу, никотинамид отличается наличием амидной группы.

Витамин РР малорастворим в воде (примерно 1 %), но хорошо растворим в водных растворах щелочей. Никотиновая кислота кристаллизуется в виде белых игл.

Наиболее характерными признаками авитаминоза РР, т. е. пеллагры, являются поражение кожи (дерматиты), пищеварительного тракта (диарея) и нарушение нервной деятельности (деменция).

Симптомы пеллагры особенно резко выражены у больных с недостаточным белковым питанием. Это объясняется недостатком аминокислоты триптофан, который является предшественником никотинамида, частично синтезируемого в тканях человека и животных при участии витамина В₆, а также недостатком других витаминов.

Биологическая роль

Витамин РР входит в состав НАД и НАДФ, являющихся коферментами большого числа обратимо действующих в окислительно-васстановительных реакциях анаэробных дегидрогеназ.

НАД и НАДФ – зависимые ферменты – принимают участие в обмене углеводов, липидов, аминокислот, нуклеиновых кислот.