Полифункциональные производные органических соединений. Учебное пособие

Витамин В1. (тиамин) – первый витамин, выделен- ный в кристаллическом виде из рисовых отрубей. Он присут- ствует почти во всех живых тканях и выполняет важную функцию в углеродном обмене. Формула его состоит из двух фрагментов – пиримидинового и тиазолового:

Витамин В1

В виде фосфорного эфира – тиаминпирофосфата (ТПФ) – витамин ВI является коферментом во многих фер- ментативных реакциях, например, декарбоксилирование α- кетокислот. При недостатке витамина В1 реакция декарбок- силирования кетокислот подавляется, и происходит их нако- пление в тканях.

Тиаминпирофосфат

Тиамин синтезируется растениями и некоторыми мик- роорганизмами. Наиболее важный источник тиамина – зерно- вые продукты, содержащие частицы отрубей и зародыши зла- ков; много его в дрожжах. В промышленных условиях тиа- мин получают из производных тиазола и пиримидина. При недостатке витамина ВI возникает заболевание центральной и периферической нервной системы – полиневрит, параличи, одышка. Болезнь излечивается после курса лечения тиами- ном.

141

O

HNNCH3

ONNCH3

HOH

HO H

HO H

OPO(OH)2

Флавинмононуклеотид

Флавинмононуклеотид является активной группой окислительно – восстановительных ферментов, участвующих

впереносе водорода. Эта активная группа приобретает ката- литические свойства лишь после соединения со специфиче- ским белком. В растительных и животных организмах ри- бофлавин содержится как в свободном виде, так и в виде фосфорнокислого эфира.

Флавинмононуклеотид может соединяться с молеку- лой адениловой кислоты. При этом образуется флавинаде- ниндинуклеотид, который в соединении с различными белка- ми образует целый ряд окислительно – восстановительных ферментов.

Таким образом, нарушения обмена веществ, возни- кающие при недостатке рибофлавина, объясняются замед- ленным синтезом тех окислительно – восстановительных ферментов, в состав которых он входит.

Симптомами, свидетельствующими о недостатке этого витамина, являются трещины губ и уголков рта, резь в глазах,

втяжелых случаях - глазного яблока, анемия. У молодых жи- вотных наблюдается остановка роста, у птиц – параличи и гибель.

Наиболее важным источником рибофлавина в пище являются зеленые овощи, мясные и молочные продукты. В промышленности рибофлавин получают переработкой куку- рузного крахмала и ферментативным синтезом при культиви-

143

ровании ряда микроорганизмов, образующих так много ри- бофлавина, что он выделяется в виде кристаллов.

Таблица 12

Содержание рибофлавина в различных пищевых продуктах

Витамин В5. (пантотеновая кислота). Молекула пантотеновой кислоты построена из остатков α,-γ-диокси-β,- β-диметилмасляной кислоты и β-аланина, соединенных пеп- тидной связью:

В природе пантотеновая кислота в свободной форме почти не встречается, но широко распространена как состав- ная часть кофермента А (КоА), который катализирует боль- шое число различных биохимических реакций.

При недостатке пантотеновой кислоты наблюдается шелушение кожи, волос, нарушение деятельности нервной системы и желудочно-кишечного тракта.

Витамин В6. (пиридоксин) является производным пиридина. Это кристаллическое вещество, хорошо раствори-

144

мое в воде. Пиридоксин проявляет свои витаминные свойства не непосредственно, а превратившись в пиридоксаль или пи- ридоксамин.

Пиридоксаль и пиридоксамин активизируются в ре- зультате фосфорилирования.

Пиридоксальфосфат входит в состав активных групп большого количества ферментов, катализирующих реакции переаминирования, декарбоксилирования, рацемизации, де- сульфирования, дезаминирования аминокислот и ряд других.

При недостатке витамина В6 наблюдаются дерматиты и нервные расстройства, связанные с нарушением азотного обмена в организме.

145

Витамин В12 (цианокобаламин - является важней-

шим представителем группы веществ, объединенных назва- нием витамин В12). Его молекула состоит как бы их двух час- тей разной химической природы: нуклеотидной и хромофор- ной (окрашенной). Молекула витамина В12 представлена на рис.26. Характерной особенностью хромофорной части (верхняя часть молекулы) является наличие порфинового цикла, атома кобальта и цианогруппы.

Витамин В12 не содержится ни в продуктах раститель- ного происхождения, ни в дрожжах. Достаточное количество этого витамина синтезируется при нормальных условиях пи- тания в желудочно - кишечном тракте животных. Человек удовлетворяет потребность в витамине В12 в основном за счет мяса, яиц, молока, частично получает его через микрофлору кишечника.

HO O H

Рис. 26. Молекула витамина В12

146

При недостатке витамина В12 развиваются различные формы анемии, ухудшается усвоение пищи, нарушается об- мен белков, липидов, углеводов. Весьма важным свойством витамина В12 является также его способность повышать ис- пользование организмом растительных белков (приближает их по пищевой ценности к животному белку).

Для фармакологических целей витамин В12 получают микробиологическим синтезом на углевод-белковых средах – отходах свеклосахарного производства (мелассе). Впервые полный синтез витамина В12 был осуществлен под руково- дством американского химика Вудворда в 1972 году.

Другие представители группы витамина В12 отличают- ся от цианокобаламина тем, что вместо группы CN- содержат молекулу воды (аквокобаламин) или молекулу аммиака (ко-

Таким образом, фолиевая кислота является витамином, для синтеза которого необходим другой витамин – пара- аминобензойная кислота и физиологически активное соеди- нение – глютаминовая кислота.

В тканях растений и животных фолиевая кислота на- ходится не в форме изображенного выше соединения, содер- жащего один остаток глютаминовой кислоты, а обычно в ви- де его производных, включающих три или семь остатков глютаминовой кислоты. Различные формы фолиефой кисло-

147

ты обладают различной физиологической активностью в от- ношении различных видов микроорганизмов.

Фолиевая кислота участвует в обмене веществ. Это выражается в том, что в восстановленной форме она является коферментом ряда ферментов, катализирующих реакции пе- реноса одноуглеродных остатков формальдегида, муравьиной кислоты, метильных и оксиметильных групп.

Витамин Р (биофлавоноиды) – это комплекс биоло-

гически активных веществ. Они относятся к группе феноль- ных соединений, имеющих скелет гетероцикла флавона, от- куда и произошло их название.

Из флавоноидных соединений, содержащихся в расте- ниях в свободном состоянии, наибольшей Р-витаминной ак- тивностью обладают катехины. Катехины – легкоокисляю- щиеся вещества, в значительных количествах содержащиеся в яблоках, грушах, вишне, смородине, шиповнике и черно- плодной рябине. В наибольшем количестве пирокатехины содержатся в чайном листе.

В организме витамин Р выполняет очень важную функцию: он повышает прочность мельчайших кровеносных сосудов, снижает проницаемость биологических мембран. Наибольшую активность витамин Р проявляет в присутствии аскорбиновой кислоты и способствует экономичному ее ис- пользованию. Эти витамины совместно участвуют во многих процессах обмена веществ, связанных с переносом водорода и электронов.

148

Витамин РР (никотинамид). Никотиновая кислота и ее амид обладают одинаковой витаминной активностью.

Отсутствие витамина РР в пище приводит к тяжелому заболеванию – пеллагре - выражающемуся в возникновении дерматитов, воспалении слизистых оболочек, психических расстройств. Отсюда название РР – “предупреждающий пел- лагру”. Физиологическая роль никотинамида заключается в том, что он входит в состав окислительно-восстановительных ферментов – дегидрогеназ, никотинадениндинуклеотида (НАД) и никотинадениндинуклеотидфосфата (НАДФ).

Витамин РР в значительных количествах содержится в дрожжах, отрубях, зародышах злаков, печени, мясе:

Таблица 14 Содержание никотиновой кислоты в различных пище-

вых

продуктах

Продукт Никотиновая кислота (и ее амид), микрограммы на 1 г

продукта

149

Витамин Н (биотин) – необходимый компонент, стимулирующий рост дрожжевых клеток (по-гречески bios - жизнь). Это гетероциклическое соединение, состоящее из фрагментов мочевины, тетрагидротиофена и валериановой кислоты:

Недостаток биотина в диете приводит к поражениям кожи, выпадению волос и поражению ногтей.

Таблица 15

Содержание биотина в различных пищевых продуктах

150