Тиамин (витамин в1)

Впервые тиамин в чистом виде был получен в 1926 г. Его химическое строение определил в начале 30-х годов американский учёный Роберт Р. Уильямс. Вскоре после этого был осуществлён химический синтез тиамина.

Молекула тиамина содержит бициклическую систему из пиримидинового и тиазольного колец (рис.2). В тканях животных тиамин присутствует главным образом в форме кофактора – тиаминпирофосфата (рис.3).

Рис.2. Тиамин

Рис.3. Тиаминпирофосфат (ТРР).

Тиаминпирофосфат служит кофактором в ряде ферментативных реакций, в которых осуществляется перенос альдегидных групп с молекулы-донора на молекулу-акцептор. В этих реакциях тиаминпирофосфат выполняет функцию промежуточного переносчика альдегидной группы, которая ковалентно связывается с тиазольным кольцом. В качестве примера можно привести реакцию, катализируемую пируватдекарбоксилазой (рис.4), представляющая собой важную стадию сбраживания глюкозы в спирт под действием дрожжей.

Рис.4. Ферментативное декарбоксилирование пирувата, осуществляемое пируватдекарбоксилазой.

В ходе пируватдекарбоксилазной реакции карбоксильная группа пирувата отщепляется в виде СО2; одновременно остальная часть молекулы, называемая иногда активным ацетальдегидом, переносится во второе положение тиазольного кольца тиаминпирофосфата, прочно связанного с ферментом, в результате чего образуется гидроксиэтильное производное. Это промежуточное соединение существует лишь очень короткое время, поскольку гидроксиэтильная группа быстро отщепляется от кофермента в виде свободного ацетальдегида. Тиаминпирофосфат служит также кофактором и в более сложных реакциях основного пути окисления углеводов в клетках – реакциях, катализируемых ферментами пируватдегидрогеназой и α-кетоглутаратдегидрогеназой.

Рибофлавин (витамин в2)

Витамин В2, или рибофлавин, впервые был выделен из молока. В 1935 г. было установлено строение этого соединения и осуществлён его химический синтез. Из-за присутствия в молекуле рибофлавина сложной изоаллоксазиновой полициклической системы (рис.5) он имеет ярко-жёлтую окраску.

Рис.5. Молекула рибофлавина.

Рис.6. Коферментные формы рибофлавина – флавинмононуклеотид и флавинадениндинуклеотид.

В дальнейшем было показано, что рибофлавин входит в состав двух родственных коферментов – флавинмононуклеотида (FMN) и флавинадениндинуклеотида (FAD), структура которых изображена на рис.6. Эти коферменты функционируют в качестве прочно связанных с ферментами простетических групп дегидрогеназ, относящихся к классу флавопротеинов, или флавиндегидрогеназ. В катализируемых этими ферментами реакциях изоаллоксазиновое кольцо флавиновых нуклеотидов служит промежуточным переносчиком атомов водорода, отщепляющихся в ходе реакции от молекулы субстрата (рис.7).

Рис.7

Сукцинатдегидрогеназа является одним из представителей флавиндегидрогеназ. Этот фермент, содержащий в качестве простетической группы ковалентно связанную с ним молекулу FAD, катализирует реакцию:

Сукцинат + Е-FAD → Фумарат + Е-FADH2,

где символ Е-FAD обозначает молекулу фермента, связанную с FAD. У большинства других флавиндегидрогеназ FMN и FAD соединены с молекулами ферментов не ковалентно. В состав активного центра некоторых флавиндегидрогеназ входят также ионы железа или других металлов.