2 курс / Биохимия / БИОХИМИЯ

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 используют 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 недостаточности возрастает до 1,3 и более).

Витамин РР (никотиновая кислота, антипеллагрический)

C NH 2

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. Никотиновая кислота может синтезироваться печенью и эритроцитами из триптофана при участии витаминов В2 и В6.

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

Биохимические функции

В организме витамин РР в виде никотинамида включается в состав коферментов – НАД и НАДФ. Поэтому его значение определяется ролью этих коферментов:

1. НАД Ã кофермент дегидрогеназ полной дыхательной цепи митохондрий (протоны и электроны от окисляемых субстратов второго и третьего рода переносятся на ФМН – зависимую дегидрогеназу).

352

2. НАДФ Ã компонент микросомального окисления, выпол-

няющего функцию обезвреживания ксенобиотиков, участия в восста-

новительных биосинтезах (синтез жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, желчных кислот, витамина D и некоторых других соединений).

Никотинамидные коферменты входят в состав важнейших ферментов:

1)обмен аминокислот (глутаматдегидрогеназа);

2)β-окисления жирных кислот (β-гидроксиацил-КоА-де-

гидрогеназа);

3)ЦТК (изоцитратдегидрогеназа, малатдегидрогеназа, дигидролипоилдегидрогеназа - третий фермент α-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. – шершавая кожа). Для этой болезни характерна следующая триада: 1) дерматит (пеллагроидные изменения кожи); 2) поражение пищеварительного тракта (диарея); 3) нарушения психики (деменция). Основными причинами пеллагры являются:

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

2)Нарушение синтеза никотиновой кислоты в организме человека. Возникновение эндогенного РР-гиповитаминоза обычно связы-

вают с рядом факторов: а) дефицитом пиридоксальфосфата, при этом нарушается обмен триптофана и тормозится синтез никотиновой кислоты; б) отсутствием субстратов фермента, который катализирует синтез никотиновой кислоты.

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

353

Источники и суточная потребность

Витамин РР довольно широко распространен в природе, благодаря 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 В6 (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-3-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, хорошо всасываются в тонком кишечнике, проникают во все ткани. В печени происходит взаимопревращение трех веществ: пиридоксин – придоксаль – пиридоксамин. Последние два подвергаются фосфорилированию. 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:

1)Аминотрансфераз аминокислот, катализирующих обрати-

мый перенос NH2-группы от аминокислоты на -кетокислоту, при этом образуются новые -кетокислота и заменимая аминокислота.

2)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)Кинурениназы и кинуренинаминотрансферазы, обеспечи-

вающих синтез витамина РР из триптофана.

6)Витамин В6 стабилизирует гликогенфосфорилазу (глав-

ный регулируемый фермент, осуществляющий распад гликогена).

Гиповитаминоз

Недостаточность витамина В6 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 нарушениями 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 пиридоксина приводит к развитию микроцитарной гипохромной анемии.

Гиповитаминоз, связанный с недостаточностью пиридоксина, редко встречается, поскольку этот витамин присутствует в избыточном количестве в пищевых продуктах. Однако признаки его недостаточности отмечаются у больных, принимающих лекарственные препараты, в отношении которых известно, что они являются антагонистами пиридоксина (изониазид, пеницилламин, циклосерин, дезоксипиридоксин). Состояния недостаточности пиридоксина, обусловленные этими лекарственными препаратами, являются обратимыми и снимаются с помощью введения витамина В6.

Состояние недостаточности пиридоксина возникает у женщин, принимающих противозачаточные препараты. Причиной этого являются эстрогены, а не прогестерон. Более низкий по сравнению с нормой уровень пиридоксина у этих женщин вызывает сонливость, сла-

355

бость, умственную заторможенность. Причинами развития недостаточности пиридоксина могут быть хронические заболевания желудоч- но-кишечного тракта, а также наследственные дефекты в функциони-

ровании пиридоксинзависимых ферментов (гомоцистинурия, цистатионинурия, наследственная ксантуренурия).

Превращение триптофана в никотиновую кислоту осуществляется 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 B6 содержится в зерновых ростках,

грецких орехах, фундуке, картофеле, мясных продуктах, рыбе, яйцах, бобовых.

Суточная потребность в витамине В6 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 (норма

70 мкг/л).

Пантотеновая кислота (антидерматитный)

CH3 O

OH CH2 C CHOH C NH CH2 CH2 COOH

CH3

пантотеновая кислота

Пантотеновая кислота (в переводе с греч. «присутствую везде») состоит из: , -дигидрокси, , -диметилмасляной кислоты (пантоевая кислота) и -аланина, связанных пептидной связью. Это вязкая светло-

желтая жидкость. Пантотеновая кислота малоустойчива и легко гидролизуется 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

356

важной ролью ее коферментных форм в ключевых реакциях метаболизма (работа, примерно, 80 ферментов зависят от пантотеновой кислоты), а также способностью производных витамина, таких как S-

сульфопантетеин, поддерживать рост бифидобактерий – важного компонента биоценоза кишечника.

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

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

ацетилтрансферазы.

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

– Окислительное декарбоксилирование кетокислот: пировино-

градной с образованием ацетил-КоА; -кетоглутаровой с образованием сукцинил-КоА (необходим для синтеза гема гемоглобина и простети-

ческой группы цитохромов). КоА–SH входит в состав дигидролипоилацетилтрансферазы (второго фермента пируватдегидрогеназного и -

кетоглутаратдегидрогеназного комплексов).

–Активация ацетата с образованием ацетил-КоА, являющегося

субстратом для синтеза жирных кислот, холестерина и стероидных гормонов, кетоновых тел, ацетилхолина, ацетилглюкозаминов, субстратом цикла Кребса. Также ацетил-КоА участвует в реакциях обез-

вреживания (ацетилирование биогенных аминов и ксенобиотиков).

–Активация жирных кислот с образованием ацил-КоА, который

используется в синтезе триацилглицеринов, глицерофосфолипидов и

-окислении жирных кислот.

Гиповитаминоз

Возникает вследствие нарушения всасывания пантотеновой кислоты в кишечнике при чрезмерном разрушении ее протеолитическими ферментами. У человека дефицит пантотеновой кислоты выявляется своеобразным синдромом «жжения в стопах», апатией, парестезией в руках, нарушением секреторной функции желудка. При дефиците пантотеновой кислоты происходит активация катаболизма белков, жиров и углеводов. Вследствие снижения анаболических процессов возникают трофические расстройства. Авитаминоз не встречается в связи с широким распространением пантотеновой кислоты в продуктах питания.

Источники и суточная потребность

Особенно богаты пантотеновой кислотой печень, почки, мясо,

357

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

Суточная потребность пантотеновой кислоты для взрослого человека составляет 10-12 мг. Часть потребности удовлетворяется за

счет ее синтеза кишечной микрофлорой.

Витамин Н (биотин, антисеборейный)

O

HN NH

(CH2)4 COOH

S

биотин

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

Биохимические функции

Все биотинсодержащие ферменты катализируют два типа реакций: 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 транскарбоксилирования, протекающие без рас-

пада АТФ, при которых карбоксилирование одного соединения осуществляется при одновременно протекающем декарбоксилировании другого соединения.

Примеры биотинзависимых ферментов

1. Пируваткарбоксилаза является важным митохондриальным ферментом первой обходной реакции глюконеогенеза, катализирующим образование щавелевоуксусной кислоты из пирувата.

358

2. Ацетил-КоА-карбоксилаза – фермент, катализирующий образование малонил-КоА в реакциях биосинтеза жирных кислот.

3. Пропионил-КоА-карбоксилаза – фермент, участвующий в окислении короткоцепочечных жирных кислот и жирных кислот с нечетным числом атомов углерода.

4.-метилкротоноил-КоА- карбоксилаза – фермент, участ-

вующий в реакциях окислительного распада лейцина.

5.Метилмалонил-ЩУК-транскарбоксилаза – фермент, ката-

лизирующий реакцию транскарбоксилирования (обратимое превращение пирувата и оксалацетата).

метилмалонил-КоА + ПВК пропионил-КоА + щук

Гиповитаминоз

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

Проявления гиповитаминоза у человека: себорея, дерматит, облысение, 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 связывает биотин пищи, и этот комплекс не всасывается в пищеварительном тракте.

Источники и суточная потребность

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

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

тки.

Витамин В9 (фолиевая кислота, антианемический, фактор роста)

Витамин В9 (фолиевая кислота – от лат. folium – «лист») состоит из следующих компонентов: птеридина, пара-аминобензойной кислоты (ПАБК) и L-глутаминовой кислоты. Кислота получила название

фолиевой, так как содержится в листьях зеленых растений. В растениях большая часть фолиевой кислоты находится в форме конъюгатов с глутаминовой кислотой. При длительном кипячении фолаты практически полностью разрушаются.

Фолиевая кислота, содержащаяся в пище, а также синтезируемая микрофлорой, усваивается только после отщепления «лишних» остатков глутамата под влиянием кишечной конъюгазы. Активность этого фермента существенно снижена у больных спру, у алкоголиков, а также у людей, принимающих противосудорожные препараты, оральные контрацептивы. Известно, что фолиевая кислота всасывается в виде простых гидролизатов, а не в конъюгированной форме. Подобно витамину В12, физиологические дозы (1 мг) фолиевой кислоты абсорбиру-

ются путем активного транспорта, а большие дозы путем диффузии. Всасывание 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 приема

360

внутрь и очень быстро уходит в разные ткани, но преимущественно в печень и ликвор. Общее количество фолатов в организме колеблется от 5 до 10 мг, из них почти 1/3 находится в печени, главным образом в форме метилтетрагидрофолиевой кислоты. Этих запасов организму хватает на 1-2 мес в случае прекращения поступления фолатов с пи-

щей. Этим объясняется большая скорость развития фолиевой недостаточности по сравнению с дефицитом витамина В12, запасов которого хватает на 1-2 года.

Подобно витамину В12 сама по себе фолиевая кислота неактивна.

Она действует как предшественник различных коферментов. Фолиевая кислота в организме (преимущественно в печени) восстанавливается до тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК), которая является кофактором ряда ферментов, участвующих в переносе одноуглеродных фрагментов.

Биохимические функции

Коферментной формой фолиевой кислоты является ТГФК, необходимая для переноса одноуглеродных фрагментов: метильной(–СН3), метиленовой (–СН2–), метенильной (–СН=), формильной (–СНО) и

формиминогруппы (СН=NН). Присоединение этих групп происходит к пятому или десятому атому азота ТГФК.

Важнейшими реакциями с переносом одноуглеродных фрагментов, осуществляемого ТГФК, являются:

1)N5,N10-метенил-ТГФК и N10-формил-ТГФК служат донорами

8 и 2 атома пуринового скелета.

2)N5,N10-метилен-ТГФК необходима для синтеза дТМФ.

3)N5-метил-ТГФК участвует в синтезе метионина.

4)ТГФК играет важную роль в метаболизме серина, глицина, метионина, глутамата, гистидина, холина, бетаина.

Гиповитаминоз

При недостатке фолиевой кислоты развивается мегалобластическая анемия. Основные причины мегалобластической анемии: снижение всасываемости фолатов в кишечнике при стеаторее, органическом поражении тощей кишки, а также резекции тонкого кишечника. Некоторые лекарственные препараты, такие как фенобарбитал, дифенин и гексамидин, также нарушают всасывание фолатов. Редко встречается

наследственная неспособность к всасыванию фолатов. Кроме того, длительное лечение метотрексатом, хлоридином, триметоприном может вести к дефициту фолатов, они блокируют превращение фолиевой кислоты в ТГФК. Длительная термическая обработка пищи приводит к

361