19. Биологическая роль рибофлавина Рибофлави́н (лактофлавин, витамин b2) — один из наиболее важных водорастворимых витаминов, кофермент многих биохимических процессов.

Рибофлавин является биологически активным веществом, играющим важную роль в поддержании здоровья человека. Биологическая роль рибофлавина определяется вхождением его производных флавинмононуклеотида (FMN) и флавинадениндинуклеотида (FAD) в состав большого числа важнейших оксилительно-восстановительных ферментов в качестве коферментов.

Флавиновые ферменты принимают участие в окислении жирных, янтарной и других кислот; инактивируют и окисляют высокотоксичные альдегиды, расщепляют в организме чужеродные D-изомеры аминокислот, образующиеся в результате жизнедеятельности бактерий; участвуют в синтезе коферментных форм витамина B6 и фолацина; поддерживают в восстановленном состоянии глутатион и гемоглобин.

В ферментах коферменты функционируют как промежуточные переносчики электронов и протонов, отщепляемых от окисляемого субстрата.

20. Биологическая роль никотинамида Никотинамид (Nicotinamide) — витаминное средство. По строению близок к никотиновой кислоте, химическая формула: C6H6N2O, синоним — витамин РР.

Ликвидирует дефицит витамина PP, как и ниацин (никотиновая кислота).

Представляет собой важный компонент кодегидрогеназы I (НАД) и II (НАДФ), участвующих в окислительно-восстановительных процессах в клетке. Участвует в метаболизме жиров, протеинов, аминокислот, пуринов, тканевом дыхании, гликогенолизе. Не оказывает выраженного сосудорасширяющего действия, при его применении не наблюдается покраснения кожных покровов и ощущения «прилива» крови к голове. Оказывает противопеллагрическое действие.

21. Биохимические функции тиаминпирофосфата Тиаминпирофосфат (тиаминдифосфат, кокарбоксилаза) — тиаминсодержащий кофермент ряда ферментов окислительного и неокислительного декарбоксилирования α-кетокислот (пировиноградной и а-кетоглютаровой кислот) и обмене α-кетосахаров. Применяется в медицине.

В соединении с белком и ионами магния входит в состав фермента карбоксилазы, катализирующей карбоксилирование и декарбоксилирование a-кетокислот (например, в превращении пировиноградной кислоты в ацетилкофермент А). Во всех случаях происходит разрыв С—С связи, смежной с кетогруппой субстрата.[1]

Является готовой формой кофермента, образующегося из тиамина в процессе его превращения в организме.[2]

Может катализировать некоторые реакции без участия белкового компонента.

Реакционным центром в тиамина является углеродный атом в положении 2 тиазольного кольца. Тиазольный фрагмент тиамина является четвертичной тиазолиевой солью, кватернизованной по атому азота. Соли тиазолия, незамещённые в положении 2, способны терять протон с образованием илидов.

Такие илиды способны реагировать с карбонильными группами кетокислот и альдегидов с образованием соответствующих 2-тиазолилкарбинолов. Эти соединения являются промежуточными продуктами в различных ферментативных реакциях. Так, например, пировиноградная кислота и другие α-кетокислоты реагируют с тиаминпирофосфатом, образуя соответствующие карбинолы — продукты присоединения, которые затем быстро декарбоксилируются и расщепляются, образуя альдегиды и исходный тиаминпирофосфат.

22. Биохимические функции витамина С Аскорби́новая кислота́ — органическое соединение, родственное глюкозе, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C.

Образование коллагена, серотонина из триптофана, образование катехоламинов, синтез кортикостероидов. Аскорбиновая кислота также участвует в превращении холестерина в желчные кислоты.

Витамин С необходим для детоксикации в гепатоцитах при участии цитохрома P450. Витамин С сам нейтрализует супероксид-анион радикал до перекиси водорода.

Восстанавливает убихинон и витамин Е. Стимулирует синтез интерферона, следовательно, участвует в иммуномодулировании. Переводит трёхвалентное железо в двухвалентное, тем самым способствует его всасыванию.

Тормозит гликозилирование гемоглобина, тормозит превращение глюкозы в сорбит.

23. Биологическая роль тетрагидрофолиевой кислоты Тетрагидрофолат — это кофермент, участвующий во многих реакциях, особенно при метаболизме аминокислот и нуклеиновых кислот. Является донором одноуглеродной группы. Получает атом углерода путем образования комплекса с формальдегидом, который образуется в других реакциях.

Недостаток тетрагидрофолата вызывает анемию.

Концентрация тетрагидрофолата снижается под действием лекарственного препарата (цитостатика) метотрексата, который используют для остановки синтеза нуклеотидов.

Непосредственная функция тетрагидрофолиевой кислоты – перенос одноуглеродных фрагментов, которые присоединяются к атомам N5 или N10:

формила – в составе N5-формил-ТГФК и N10-формил-ТГФК,

метенила – в качестве N5,N10-метенил-ТГФК,

метилена – в виде N5,N10-метилен-ТГФК,

метила – в форме N5-метил-ТГФК,

формимина – в составе N5-формимино-ТГФК.

Строение и взаимопревращение активных форм тетрагидрофолиевой кислоты

Благодаря способности переносить одноуглеродные фрагменты, витамин:участвует в синтезе пуриновых оснований и тимидинмонофосфата, и, следовательно, в синтезе ДНК,

участвует в обмене аминокислот – обратимое превращение глицина и серина, синтез метионина из гомоцистеина,

взаимодействует с витамином В12, содействуя выполнению его функций при превращении метионина в гомоцистеин.

В кровь из кишечника поставляется только N5-метил-ТГФК и в таком виде она входит в клетку. Благодаря реакции превращения гомоцистеина в метионин метилированная форма ТГФК в клетке способна переходить в свободную ТГФК, которая уже может участвовать в других реакциях обмена. При дефиците витамина В12 данная реакция нарушается и возникает внутриклеточный дефицит витамина, хотя в крови его (в виде метил-ТГФК) может быть много. Такое явление получило название "ловушка для фолата".

24. Биологическая роль витамина Д Витамин D участвует в регуляции размножения клеток органов и тканей организма, регулирует обменные процессы в организме, стимулирует синтез ряда гормонов, играет важную роль в поддержании активности сердечно-сосудистой системы, печени, поджелудочной железы, желудочно-кишечного тракта. Метаболиты витамина D регулируют транспорт кальция в организме, оказывая важнейшее влияние на формирование и поддержание костной ткани[11].

Витамин D регулирует также усвоение фосфора, уровень содержания кальция и фосфора в крови и поступление их в костную ткань и зубы. Вместе с витамином A и кальцием или фосфором защищает организм от простуды, гриппа, диабета, глазных и кожных заболеваний. Он также способствует предотвращению зубного кариеса и патологий дёсен, помогает бороться с остеопорозом и ускоряет заживление переломов.

Биохимические функции витамина D

1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови.

Для этого кальцитриол:

стимулирует всасывание ионов Ca2+ и фосфат-ионов в тонком кишечнике (главная функция),

стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах.

2. В костной ткани роль витамина D двояка:

стимулирует выход ионов Ca2+ из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты и снижению синтеза коллагена I типа остеобластами,

повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием.

3. Участие в реакциях иммунитета, в частности в стимуляции легочных макрофагов и в выработке ими азотсодержащих свободных радикалов, губительных, в том числе, для микобактерий туберкулеза.

4. Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках.

25. Биологическая роль витамина А

Вит А

(Ретинол). Предшественником явл-ся каротин – оранж пигмент раст происхождния.

Вит А может сущ в неск формах – ретиналь,ретинол,ретиноевая к-та. Хор раствор-ся в орг растворителях ,устойчив к нагреванию до 130 градусов, но быстро разрушается под действием ультрафиолет лучей. Каротин в кормах раст происх-я. Каротин в стенках тонкого отдела кишечника превращ-ся в вит А. Вит А – корма жив происх-я.

Ф-ция вит связ-на с наличием в его структуре двойных сопряженных связей в боковой цепи. Он участвует в зрит процессе ,регуляции проницаемости мембран, окисл-вост р-циях. Явл-ся как антиоксидантом ,так и оксидантом, способствуя образ перекисей, повышающих окисление др в-в

26. Биологическая роль витамина Е

(Токоферол). Наиболее акт явл-ся альфа-токоферол. Основное депо – жировые ткани.(липофильный витамин). Явл-ся ест антиоксидантом(защ клет мемб от повреждений) ,спос присоед к себе как акт радикалы,так и малек кислород. В отдельных случаях вит Е предотвращает окисление мемб-х полиненас жирных к-т. Активный альфа-токоферол может регенерировать с помощью связывания с вит С. Вит Е может присоед 2 перекисных радикала.

Неорг железо при взаимод с вит Е полностью или част разрушается

Живтные масла растворяют вит Е, а ненасыщ к-ты увел потреб в нем.

Можно лечить сосуд-сурд заболевания.

27. Биологическая роль витамина К

. Вит К

(Нафтохинон). 2 формы : филлохинон (раст корма) и менахтнон (образ микрофлорой в тонк отд кишечника) . Сущ так же и синтетич форма – менадион .

Вит К явл-ся антигеморрагическим фактором. Они регулируют (удлин период сверт крови) активность ферментов,участв-их в преоб-ии факторов свертывания, кот синтез в печени в виде неакт предш-ов(белки С и S)

Нормализует сверт крови,повыш прочность сосудов, улуч двиг ф-цию жкт и работу мышц.

28. Механизм ферментного катализа Механизм действия ферментов сложен и до сих пор полностью не понят. Важнейшие особенности процесса, катализируемого ферментом, можно представить в виде следующих последовательных этапов:

1. Фермент (enzyme, E) соединяется с субстратом (S), т. е. с веществом, на которое он действует: E + S=E—S. Как показывают стрелки, эта реакция обратима.

2. В результате этого соединения возникает E-S, фермент-субстратный комплекс.

3. После соединения с ферментом субстрат активируется, в результате чего входящие в молекулу субстрата атомы и электроны легко перестраиваются, что приводит к образованию продукта этой реакции (Р): E-S=>E-P.

4. Этот комплекс затем подвергается диссоциации, освобождая продукт реакции и свободный фермент: Е-Р=>Е + Р.

Следует отметить, что в ходе реакции химические превращения претерпевает только субстрат; фермент, который действовал лишь в качестве катализатора, остается неизменным. Такой неизменный фермент может реагировать вновь и вновь с другими молекулами субстрата. Поскольку эти реакции протекают очень быстро, небольшое количество фермента катализирует превращение значительных количеств субстрата в продукт реакции за короткое время.

В принципе все ферментативные реакции в какой-то мере обратимы, т. е. фермент способен реагировать с продуктом катализируемой им реакции, образуя субстрат. Скорость этой обратной реакции в организме зависит от концентраций участвующих в ней веществ. Накопление продукта может настолько замедлить прямую реакцию, что начнет преобладать обратная. Однако, если продукт реакции обладает значительно меньшим запасом энергии, чем субстрат, обратная реакция становится совершенно невозможной, поскольку она соответствовала бы движению системы вверх по термодинамической лестнице (против градиента энергии). Такие реакции называют необратимыми. В этих случаях обратное превращение продукта реакции в субстрат требует участия другого фермента, который катализировал бы эту обратную реакцию.

Если субстраты и продукты реакции могут значительно различаться по химическому строению и размерам, то ферменты непременно представляют собой белки с молекулярным весом от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Очевидно, небольшие молекулы таких субстратов, как сахар, могут соединяться с огромной белковой молекулой во многих точках вдоль полипептидной цепи. Фактически в образовании комплекса с субстратом участвует лишь определенная область поверхности молекулы фермента — активный центр. Последний состоит либо из нескольких аминокислот, расположенных последовательно в полипептидной цепи, либо образуется в результате взаимодействия аминокислот, удаленных друг от друга в полипептидной цепи. В последнем случае молекула фермента в активной конфигурации сложена таким образом, чтобы сблизить между собой аминокислоты, принимающие непосредственное участие в построении активного центра.

Помимо аминокислотных остатков, активный центр фермента содержит обычно небелковую простетическую группу. Последняя представляет собой либо молекулу органического соединения, либо неорганический атом (обычно атом металла). Простетическая группа играет важную роль в действии фермента, облегчая его связывание с субстратом или осуществляя перенос электронов, атомов или ионов между субстратом и продуктом реакции. В организме простетическая группа прочно связана с ферментом. Когда фермент выделяют из ткани и подвергают очистке, простетическая группа остается с ним связанной. Если простетическую группу отделяют при помощи жестких методов от исходного фермента, или холофермента, то остающийся белок лишается каталитической активности (апофермент). Реконструкция структуры и функции холофермента может быть достигнута путем воссоединения при соответствующих условиях апофермента с его простетической группой, что свидетельствует о важной роли последней.