Биотин (витамин н).

Химическое строение и свойства. Биотин (от греч. bios -жизнь) был выделен в 1935г. из яичного желтка.

Молекула витамина Н состоит из имидазольного и тетрагидротиофенового колец, боковая цепь представлена валериановой кислотой.

Атом N¹ имидазольного кольца является местом карбоксилирования биотина. Связываясь с ионом гидрокарбоната (НСО₃^-), биотин становится коферментом, называемым карбоксибиотином.

Биотин плохо растворяется в воде, но хорошо в спирте. Он устойчив при нагревании и в растворах слабых щелочей и оснований.

Биотин способен образовывать с авидином – гликопротеином белка куриного яйца - прочный комплекс, который не может расщепляться пищеварительными ферментами. Поэтому при частом употреблении сырых яиц прекращается всасывание присутствующего в пище биотина. Способность молекул авидина и биотина специфически связываться друг с другом используется в некоторых методах очистки в биотехнологии

Метаболизм. С растительной пищей витамин Н поступает преимущественно в свободном состоянии. Биотин животной пищи освобождается от связи с различными белками гидролазами и в свободном виде всасывается в тонком кишечнике. В кровяном русле биотин переносится альбумином и аккумулируется главным образом в печени. В тканях биотин находится в виде карбоксибиотинил-ферментов: карбоксильная группа его валериановой кислоты ковалентно присоединена карбамидной связью к ε-NH₂–группе лизина, входящего в состав активного центра биотин-зависимого фермента.

Биотин в свободном виде выводится с мочой и экскрементами, причем с последними его выводится больше, чем поступает с пищей. Объясняется это способностью микрофлоры кишечника синтезировать биотин.

Биохимические функции. Витамин Н способствует усвоению тканями ионов бикарбоната (но не СО₂) и активирует реакции карбоксилирования и транскарбоксилирования в составе следующих карбоксибиотинил-ферментов:

1. Пируваткарбоксилазы– фермента, катализирующего АТФ-зависимое образование

оксалацетата из пирувата и НСО₃^-

Пируваткарбоксилаза

СН₃-СО-СООН + АТФ + НСО₃^- ООН-CH₂-СО-СООН + AТФ +ФФн

Пируват Оксалацетат (ЩУК)

Пируваткарбоксилаза является тетрамерным белком, несущим 4 молекулы биотина, каждая из которых связана с остатком лизина апофермента. Пируваткарбоксилазная реакция является наиболее важной анаплеротической реакцией, особенно в печени и почках (к анаплеротическим относятся возмещающие, “пополняющие”, реакции). Так, пируваткарбоксилаза восполняет запас оксалацетата, необходимый для функционирования цикла Кребса.

Пируваткарбоксилаза является важным митохондриальным ферментом глюконеогенеза (новообразования глюкозы).

2. Ацетил-КоА-карбоксилазы – первого фермента в реакциях биосинтеза жирных кислот. Активная форма энзима представляет собой множество длинных мономерных нитей. При ферментативном катализе отдается карбоксильная группа бикарбоната ацетил-коэнзиму А с образованием малонил-КоА:

НСО₃^-

Биотин-энзим + АТФКарбоксибиотин-энзим + АДФ + Фн

Карбоксибиотин-энзим биотин-энзим

СН₃-СО~SКоА СООН-CH₂- СО~SКоА

Ацетил-КоА Малонил-КоА

3. Пропионил-КоА-карбоксилазы– фермента, участвующего в окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода. При этом происходит стереоспецифический перенос активированной карбоксильной группы от карбоксибиотина к пропионил-КоА с образованием метилмалонил-КоА:

НСО₃^- АТФ АДФ + Фн

карбоксилаза

СН₃ – СН₂ - СО~SКоА НООС – СН - СО~SКоА

СН₃