Биохимия пособие Коновалова 2012

основе его биологического действия. Присоединяя водород по месту двойных связей, окрашенный рибофлавин легко превращается в бес­ цветное лейкосоединение. Последнее, отдавая при соответствующих условиях водород, снова переходит в рибофлавин, приобретая окраску. Эти свойства обеспечивают возможность участия витамина В2 в оКислительно-восстановительных процессах.

Распределение витамина В2 в организме происходит неравно­ мерно; наибольшие его количества обнаруживают в миокарде, печени, почках, затем в мозге и других органах. Элиминация в основном осу­ ществляется почками в неизмененном виде. При избыточном введении витамина в организм его экскреция возрастает, и моча окрашивается в интенсивно желтый цвет.

Биохимические функции

Витамин В2 имеет следующие коферментные формы - ФАД и ФМН. Роль этих коферментов заключается в следующем:

1.ФАД и ФМН входят в состав оксидаз простых окислительных! систем, переносящих электроны и протоны от окисляемого субстрата непосредственно на кислород (оксидазы D- и L-аминокислот, ксантиноксидаза, моно- и диамйноксйдазы).

2.ФМН и ФАД - промежуточные переносчики электронов и протонов в сложных окислительных системах: ФМН входит в состав НАДН-дегидрогеназы полной дыхательной цепи, а ФАД - в состав ФАД-зависимых дегидрогеназ (сукцинатдегидрогеназа и ацил-КоА- дегидрогеназа) укороченной дыхательной цепи.

3.ФАД - кофермент пируват- и а-кетоглутаратдегидро- геназного комплексов (наряду с ТПФ и другими коферментами ФАД принимает участие в окислительном декарбоксилировании соответст­ вующих кетокислот).

4.ФАД —участник реакций окисления жирных кислот в мито­ хондриях (он является коферментом ацил-КоА-дегидрогеназы).

5.ФМН-зависимая пиридоксин-фосфатоксидаза катализирует превращение пиридоксин-5-фосфата в пиридоксальфосфат.

Гиповитаминоз

Недостаток витамина В2 проявляется в виде трещин и корочек Уголков рта (угловой стоматит), язык становится сухим, ярко-красным, может развиться дерматит, появляется повышенная утомляемость глаз, Жжение, светобоязнь, конъюнктивит, катаракта, остановка роста, дро­ жание голоса.

351

Источники и суточная потребность

Витамин В2 содержится в продуктах животного происхождения: печень, молоко, яйца, дрожжи. А также в зернобобовых, шиповнике абрикосах, капусте, помидорах. Может синтезироваться кишечной микрофлорой.

Суточная потребность в витамине В2 взрослого человека - 2-4

мг.

Для оценки обеспеченности организма рибофлавином использу­ ют определение его содержания в суточной моче (норма 300-1000 мкг), эритроцитах (норма 200 мкг/л), сыворотке крови (норма 25-30 мкг/л), лейкоцитах (норма 2000-2500 мкг/л). Важно также определение коэффициента активности глутатион-редуктазы эритроцитов при до­ бавлении in vitro ее кофермента ФАД (в норме 1,2; при недостаточно­ сти возрастает до 1,3 и более).

Витамин РР (никотиновая кислота, антипеллагрический)

Антипеллагрическим витамином является никотиновая кислота и ее амид. Никотиновая кислота была известна химикам еще с 1867 года, но только 70 лет спустя, было установлено, что это относительно простое и хорошо изученное вещество является витамином. Никоти­ новая кислота может синтезироваться печенью и эритроцитами из триптофана при участии витаминов В2 и Вб-

Витамин РР, поступающий с пищей, хорошо всасывается в ниж­ ней части желудка и верхнем отделе двенадцатиперстной кишки. Био­ трансформация осуществляется в печени. Элиминация никотиновой кислоты происходит с мочой в неизмененном виде.

Биохимические функции

В организме витамин РР в виде никотинамида включается в со­ став коферментов - НАД и НАДО. Поэтому его значение определяет­ ся ролью этих коферментов:

1. НАД - кофермент дегидрогеназ полной дыхательной цепи митохондрий (протоны и электроны от окисляемых субстратов второ­ го и третьего рода переносятся на ФМН —зависимую дегидрогеназу)-

352

2. НАДФ - компонент микросомального окисления, выполйЯюшего функцию обезвреживания ксенобиотиков, участия в восста­ новительных биосинтезах (синтез жирных кислот, холестерина, стеро­ идных гормонов, желчных кислот, витамина D и некоторых других со­ единений).

Никотинамидные коферменты входят в состав важнейших фер­ ментов:

1)обмен аминокислот (глутаматдегидрогеназа);

2)Р-окисления жирных кислот (р-гидроксиацил-КоА-де-

гидрогеназа);

3) ЦТК (изоцитратдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, дигидролипоилдегидрогеназа - третий фермент а-кетоглутаратдегидро- геназного комплекса);

4)анаэробного гликолиза (дегидрогеназа-3-фосфо-глице- ринового альдегида);

5)окислительное декарбоксилирование пирувата (дигидролипоилдегидрогеназа - третий фермент пируватдегидрогеназного комплек­

са);

6) пентозофосфатный путь (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа).

Гиповитаминоз

При дефиците витамина РР возникает пеллагра (от итал. —шер­ шавая кожа). Для этой болезни характерна следующая триада: 1) дер­ матит (пеллагроидные изменения кожи); 2) поражение пищеваритель­ ного тракта (диарея); 3) нарушения психики (деменция). Основными причинами пеллагры являются:

1)Алиментарная недостаточность витамина РР. У людей пелла­ гра чаще встречается при однообразном питании кукурузой, полиро­ ванным рисом, вареным горохом, сухарями и другими продуктами с низким содержанием триптофана.

2)Нарушение синтеза никотиновой кислоты в организме чело­ века. Возникновение эндогенного РР-гиповитаминоза обычно связы­ вают с рядом факторов: а) дефицитом пиридоксальфосфата, при этом нарушается обмен триптофана и тормозится синтез никотиновой ки­ слоты; б) отсутствием субстратов фермента, который катализирует синтез никотиновой кислоты.

Болезнь Хартнупа — наследственное заболевание, связанное с нарушением всасывания и проникновения в ткани триптофана. В ре­ зультате возникает недостаток данной аминокислоты в организме и нарушается образование из нее никотиновой кислоты.

3 5 3

Источники и суточная потребность

Витамин РР довольно широко распространен в природе, благо­ даря чему пеллагра при нормальном питании встречается редко Большое количество витамина РР находится в рисовых отрубях, где содержание его доходит почти до 100 мг%. В дрожжах и пшеничных отрубях, в печени рогатого скота и свиней также содержится довольно значительное количество этого витамина.

Суточная потребность взрослого человека составляет 15-25 мг. Для оценки обеспеченности организма ниацином необходимо

принимать во внимание уровень ниациновых эквивалентов (ниациновый коэффициент соответствует 1 мг ниацина или 60 мг триптофана). Потребность взрослого человека в ниацине составляет 1,57 ниацинового эквивалента/1000 кДж (6,6 ниацинового эквивалента/1000 ккал) в сутки.

Витамин В« (пиридоксин, антидерматитный)

Группа витамина В6 состоит из 3 взаимопревращающихся друг в друга в печени веществ: пиридоксина, пиридоксаля и пиридоксамина. Вещества группы витамина В6 по своей химической природе являются производными пиридина. Одно из них - пиридоксол (2-метил-З-окси- 4,5-диоксиметилпиридин) —белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте. Пиридоксол устойчив по отношению к кислотам, но легко разрушается под влиянием света.

Пиридоксин и пиридоксальфосфат, поступающие с пищей, хо­ рошо всасываются в тонком кишечнике, проникают во все ткани. В печени происходит взаимопревращение трех веществ: пиридоксин - придоксаль —пиридоксамин. Последние два подвергаются фосфори­ лированию. Самым активным веществом является пиридоксаль-5- фосфат. В дальнейшем все 3 вещества превращаются в пиридоксовую кислоту, которая выводится с мочой.

Биохимические функции

Витамин В6 абсолютно необходим для обмена аминокислот. Ко-

354

ферментные формы витамина В6 входят в состав следующих фермен-

тов: ^

(Ги Аминотрансфераз аминокислот, катализирующих обрати­ мый перенос МН2-группы от аминокислоты на а-кетокислоту, при этом образуются новые а-кетокислота и заменимая аминокислота.

/ Щ Декарбоксилаз аминокислот, отщепляющих карбоксильную группу^аминокислот, что приводит к образованию биогенных аминов (гистамина, серотонина, ГАМК и других).

3)Гистаминазы, разрушающей гистамин.

4)Синтазы аминолевулиновой кислоты, участвующей в био­ синтезе гема гемоглобина и других гемсодержащих белков.

5)Кинуренииазы и кинуренинаминотрансферазы, обеспечи­ вающих синтез витамина РР из триптофана.

6)Витамин Вб стабилизирует гликогенфосфорилазу (глав­ ный регулируемый фермент, осуществляющий распад гликогена).

Гиповитаминоз

Недостаточность витамина Вб подробно изучено на крысах, у ко­ торых обнаруживались следующие симптомы:

1)Акродиния (специфический дерматит с преимущественным поражением кожи лап, хвоста, носа и ушей).

2)Астения (мышечная слабость).

3)Атаксия (шаткая походка).

Недостаточность пиридоксина у людей сопровождается наруше­ ниями со стороны центральной нервной системы (раздражительность, сонливость, полиневриты), кожных покровов (себорейный дерматит) и слизистых оболочек (ангулярный стоматит, конъюнктивит, хейлоз, глоссит). В ряде случаев, особенно у детей, недостаточность пиридок­ сина приводит к развитию микроцитарной гипохромной анемии.

Гиповитаминоз, связанный с недостаточностью пиридоксина, редко встречается, поскольку этот витамин присутствует в избыточ­ ном количестве в пищевых продуктах. Однако признаки его недоста­ точности отмечаются у больных, принимающих лекарственные препа­ раты, в отношении которых известно, что они являются антагонистами пиридоксина (изониазид, пеницилламин, циклосерин, дезоксипиридоксин). Состояния недостаточности пиридоксина, обусловленные этими лекарственными препаратами, являются обратимыми и снима­ ются с помощью введения витамина Вб.

Состояние недостаточности пиридоксина возникает у женщин, принимающих противозачаточные препараты. Причиной этого явля­ ются эстрогены, а не прогестерон. Более низкий по сравнению с нор­ мой уровень пиридоксина у этих женщин вызывает сонливость, сла­

3 5 5

бость, умственную заторможенность. Причинами развития недоста­ точности пиридоксина могут быть хронические заболевания желудоц. но-кишечного тракта, а также наследственные дефекты в функциони­ ровании пиридоксинзависимых ферментов (гомоцистинурия, цистатионинурия, наследственная ксантуренурия).

Превращение триптофана в никотиновую кислоту осуществляет­ ся с помощью пиридоксальфосфата в процессе трансаминирования. Поэтому гиповитаминоз В6 может привести к нарушению синтеза ни­ котиновой кислоты и, следовательно, к возникновению пеллагры.

Источники и суточная потребность

Особенно много витамина В6 содержится в зерновых ростках, грецких орехах, фундуке, картофеле, мясных продуктах, рыбе, яйцах, бобовых.

Суточная потребность в витамине Вб взрослого человека равна 2-3 мг. Витамин В6 может синтезироваться микрофлорой кишечника.

Показателями его обеспеченности являются содержание 4- пиридоксиловой кислоты в суточной моче (норма 3-5 мг), содержание пиридоксина в цельной крови (норма 100 мкг/л) и сыворотке (норма70 мкг/л). •

Пантотеновая кислота (антидерматитный)

СН3 °

он-сн2-с---СИОН—с—NH—сн2—сн2—соон

с н 3

пантотеновая кислота

Пантотеновая кислота (в переводе с греч. «присутствую везде») состоит из: а,у-дигидрокси, р,р-диметилмасляной кислоты (пантоевая кислота) и р-аланина, связанных пептидной связью. Это вязкая светложелтая жидкость. Пантотеновая кислота малоустойчива и легко гид­ ролизуется по месту пептидной связи под действием слабых кислот и щелочей.

Поступая с пищей, пантотеновая кислота хорошо всасывается в пищеварительном тракте и через кровь проникает в ткани, создавая наибольшие концентрации в печени, надпочечниках, сердце и почках. Биотрансформации не подвергается. Пантотеновая кислота выводится в неизмененном виде почками (70%) и печенью (30%).

Биохимические функции

Значение пантотеновой кислоты определяется исключительно

3 5 6

аЯСНой ролью ее коферментных форм в ключевых реакциях метабо- ®изМа (работа, примерно, 8 0 ферментов зависят от пантотеновой ки­ слоты)» а также способностью производных витамина, таких как S- сульфопантетеин, поддерживать рост бифидобактерий - важного ком­ понента биоценоза кишечника.

1)4-фосфопантетеин входит в состав АПБ (ацилпереносящего белка)-иш1ьмитатсинтазного комплекса.

2)Дефосфо-КоА (это КоА без остатка фосфорной кислоты в 3 положении рибозы) является коферментом цитратлиазы и N- ацетилтрансферазы.

3)KoA-SH —главный кофермент клетки, с участием которого протекают многочисленные реакции метаболизма:

- Окислительное декарбоксилирование кетокислот: пировиноградной с образованием ацетил-КоА; а-кетоглутаровой с образованием сукцинил-КоА (необходим для синтеза гема гемоглобина и простетической группы цитохромов). KoA-SH входит в состав дигидролипоилацетилтрансферазы (второго фермента пируватдегидрогеназного и а- кетоглутаратдегидрогеназного комплексов).

-Активация ацетата с образованием ацетил-КоА, являющегося субстратом для синтеза жирных кислот, холестерина и стероидных гормонов, кетоновых тел, ацетилхолина, ацетилгюкозаминов, субстра­ том цикла Кребса. Также ацетил-КоА участвует в реакциях обезврежи­ вания (ацетилирование биогенных аминов и ксенобиотиков).

-Активация жирных кислот с образованием ацил-КоА, который используется в синтезе триацилглицеринов, глицерофосфолипидов и fi-окислении жирных кислот.

Гиповитаминоз

Возникает вследствие нарушения всасывания пантотеновой ки­ слоты в кишечнике при чрезмерном разрушении ее протеолитически­ ми ферментами. У человека дефицит пантотеновой кислоты выявляет­ ся своеобразным синдромом «жжения в стопах», апатией, парестезией в руках, нарушением секреторной функции желудка. "При дефиците пантотеновой кислоты происходит активация катаболизма белков, жи­ ров и углеводов. Вследствие снижения анаболических процессов воз­ никают трофические расстройства. Авитаминоз не встречается в связи с широким распространением пантотеновой кислоты в продуктах пи­ тания.

Источники и суточная потребность

Особенно богаты пантотеновой кислотой печень, почки, мясо,

3 5 7

рыба, яйца, бобовые, грибы (шампиньоны, белые), свежие овощ спаржа, цветная капуста, молочные продукты.

Суточная потребность пантотеновой кислоты для взрослого Че ловека составляет 10-12 мг. Часть потребности удовлетворяется счет ее синтеза кишечной микрофлорой.

Витамин Н (биотин, антисеборейный)

О

х

HN NH

(СН2)4—СООН

биотин

Биотин - в переводе с греческого «жизнь». Витамин Н больше известен как антисеборейный фактор. Молекула биотина состоит из имидазолового и тиофенового колец, составляющих гетероцикл. Боко­ вая цепь представлена валериановой кислотой. Биотин в ферментах всегда прочно присоединен к апоферменту путем образования амид­ ной связи с s-аминогруппой лизина.

.Биохимические функции

Все биотинсодержащие ферменты катализируют два типа реак­ ций: 1) реакции карбоксилирования, сопряженные с расщеплением АТФ. В ходе реакции за счет энергии АТФ образуется карбоксибиотин. Активная карбоксильная группа затем переносится на субстрат реакции; 2) реакции транскарбоксддщгования, протекающие без рас­ пада АТФ, при которых карбоксилирование одного соединения осу­ ществляется при одновременно протекающем декарбоксилировании другого соединения.

Примеры биотинзависимых ферментов

1. Пируваткарбоксилаза является важным митохондриальн ферментом первой обходной реакции глюконеогенеза, катализирую­ щим образование щавелевоуксусной кислоты из пирувата.

3 5 8

2. Ацетил-КоА-карбоксилаза - фермент, катализирующий о разование малонил-КоА в реакциях биосинтеза жирных кислот.

3. Пропионил-КоА-карбоксилаза — фермент, участвующий окислении короткоцепочечных жирных кислот и жирных кислот с не­ четным числом атомов углерода.

4.Р-метилкротоноил-КоА- карбоксилаза - фермент, участ­ вующий в реакциях окислительного распада лейцина.

5.Метилмалонил-ЩУК-транскарбоксилаза — фермент, ката­ лизирующий реакцию транекарбоксилирования (обратимое превраще­

ние пирувата и оксалацетата).

метилмалонил-КоА + ПВК —> пропионил-КоА + щук

Гиповитаминоз

Причины гиповитаминоза витамина Н: 1) длительная антибакте­ риальная терапия; 2) наследственный дефект фермента (синтаза холокарбоксилазы), катализирующего присоединение биотина к апоферменту карбоксилаз.

Проявления гиповитаминоза у человека: себорея, дерматит, об­ лысение, параличи. Дефицит биотина может возникнуть вследствие

359

приема с пищей большого количества сырых яиц. Это объясняется тем, что в сыром яйце имеется белок авидин, который прочно связыва­ ет биотин пищи, и этот комплекс не всасывается в пищеварительном тракте.

Источники и суточная потребность

Больше всего биотина в орехах, фруктах, пивных дрожжах, в го­ вяжьей печени, в почках, желтках яиц, молоке.

Витамин Н может синтезироваться микрофлорой кишечника. Суточная потребность для взрослого человека 150-300 мкг в су-

у Витамин В9 (фолиевая кислота, антианемический, фактор роста)

СООН —NH—9Н

£Н 2

<рн2

СООН

Витамин В9 (фолиевая кислота - от лат. folium - «лист») состоит из следующих компонентов: птеридина, пара-аминобензойной кисло­ ты (ПАБК) и L-глутаминовой кислоты. Кислота получила название фолиевой, так как содержится в листьях зеленых растений. В растени­ ях большая часть фолиевой кислоты находится в форме конъюгатов с ■ глутаминовой кислотой. При длительном кипячении фолаты практи­ чески полностью разрушаются.

Фолиевая кислота, содержащаяся в пище, а также синтезируемая микрофлорой, усваивается только после отщепления «лишних» остат­ ков глутамата под влиянием кишечной копьюгазы. Активность этого фермента существенно снижена у больных спру, у алкоголиков, а так­ же у людей, принимающих противосудорожные препараты, оральные контрацептивы. Известно, что фолиевая кислота всасывается в виде простых гидролизатов, а не в конъюгированной форме. Подобно вита­ мину В12, физиологические дозы (1 мг) фолиевой кислоты абсорбиру­ ются путем активного транспорта, а большие дозы путем диффузииВсасывание фолатов из пищи происходит не полностью. Заболевания кишечника могут вести к нарушению всасывания конъюгированных форм фолиевой кислоты.

Витамин В9 попадает в кровь уже через 30 мин после его прием3

3 6 0