33)Липоевая кислота, строение, свойства и биохимические функции. Реакция окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты.

Липоевая кислота (витамин N) Химическое строение и свойства. В 1951 г. было выделено вещество, которое активно участвовало в обмене пирувата и ацетил~SКоА – ключевых метаболитов клетки. Оно было названо «липоевая кислота», так как хорошо растворялось в жирорастворителях (lipid – жир). По химическому строению липоевая кислота является тиопроизводным валериановой кислоты, способным легко подвергаться окислительно-восстановительным превращениям:

Метаболизм. Липоевая кислота легко всасывается и в клетках организма включается в состав ферментов (липоевая кислота своей карбоксильной группой присоединяется к εNH2-группе лизина фермента) в качестве кофермента.

Биохимические функции. Роль липоевой кислоты заключается в следующем:

· Липоевая кислота является коферментом (одним из пяти) пируват – и α- кетоглутарат- дегидрогеназ. Эти мультиферменты осуществляют реакции окислительного декарбоксилирования названных кетокислот. Пируватдегидрогеназная реакция является ключевой в обмене глюкозы, а α- кетоглутаратдегидрогеназа – один из ферментов центрального метаболического пути клетки (цикла Кребса). В этих реакциях липоевая кислота выполняет роль переносчика электронов и ацильных групп.

· Липоевая кислота – идеальный антиоксидант. Обнаружена её высокая эффективность в защите организма от повреждающего действия радиации и токсинов. Она устраняет свободные радикалы, образующиеся при окислении пирувата в митохондриях, реактивирует другие антиоксиданты – витамины Е и С, а также тиоредоксин и глутатион (глутатион-SH – трипептид, наряду с аскорбатом он является основным водорастворимым антиоксидантом клетки). Липоевая кислота предохраняет от перекисной модификации атерогенные липопротеины (ЛПНП). Синергичное действие липоевой кислоты с витаминами Е и С является мощной протекцией атеросклероза.

· Известно, что экспрессия сегмента гена иммунодефицита человека, который является причиной СПИДа, зависит от множества клеточных факторов транскрипции, один из которых называется ядерным фактором «kappa B». Этот и другие ядерные факторы могут быть активированы свободными радикалами. Липоевая кислота способна подавлять активацию «вредоносных» генов, вызываемую продуктами свободнорадикального окисления. Поскольку сходная активация ненормальной экспрессии генов лежит в основе канцерогенеза, липоевая кислота играет определённую роль в профилактике рака.

· Липоевая кислота увеличивает эффективность утилизации глюкозы клетками (путём влияния на белок-транспортёр глюкозы Т₁), ингибирует деградацию инсулина, снижает уровень гликозилирования белков– отсюда понятна эффективность применения липоевой кислоты при сахарном диабете.

Гипо- и гипервитаминоз липоевой кислоты для человека не описаны. Липоевая кислота малотоксична, её наиболее распространённой профилактической формой назначения является липоамид.

Оценка обеспеченности организма липоевой кислотой. Микробиологические методы являются пока единственно приемлемыми для определения общего липоата в биологических объектах.

Суточная потребность. Пищевые источники. Наиболее богаты липоевой кислотой дрожжи, мясные продукты, молоко. Суточная потребность предположительно 1-2 мг.

 Химическое строение и свойства.Химическое строение пара-аминобензойной кислоты (ПАБК) представлено на рис.:

 ПАБК плохо растворяется в воде, хорошо – в спирте и эфире; химически устойчива.

Участие в метаболизме. Витаминные свойства ПАБК связаны с тем, что она входит в состав молекулы фолиевой кислоты, следовательно, ПАБК принимает участие во всех реакциях метаболизма, где необходим витамин Вс.

Большинство микроорганизмов не могут синтезировать ПАБК, в связи с чем её структурные аналоги (сульфаниламиды) широко используются в качестве антибактериальных средств.

Поскольку ПАБК обладает способностью активировать тирозиназу – ключевой фермент при биосинтезе меланинов кожи – она необходима для нормальной пигментации волос и кожи.

Недостаточность ПАБК. Симптомы недостатка схожи с таковыми при дефиците фолатов.

Суточная потребность и пищевые источники. ПАБК содержится практически во всех продуктах питания. Наиболее богаты ею печень, мясо, молоко, яйца, дрожжи.

Суточная потребность не установлена.

34 Витамин С (аскорбиновая кислота). Структура, суточная потребность, пищевые источники, проявления авитаминоза. Участие в окислительно-восстановительных процессах, стероидогенезе и образовании коллагена. Реакции гидроксилирования пролина и лизина.

Витамин С (аскорбиновая кислота)

Аскорбиновая кислота - лактон кислоты, близкой по структуре к глюкозе. Существует в двух формах: восстановленной (АК) и окисленной (дегидроаскорбиновой кислотой, ДАК).

130

Рис. 3-2. Структура витамина В₁₂ (1) и его коферментные формы - метилкобаламин (2) и 5-дезоксиаденозилкобаламин (3).

Обе эти формы аскорбиновой кислоты быстро и обратимо переходят друг в друга и в качестве коферментов участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Аскорбиновая кислота может окисляться кислородом воздуха, пероксидом и другими окислителями. ДАК легко восстанавливается цистеином, глутатионом, сероводородом. В слабощелочной среде происходят разрушение лактонового кольца и потеря биологической активности. При кулинарной обработке пищи в присутствии окислителей часть витамина С разрушается.

Источники витамина С - свежие фрукты, овощи, зелень (табл. 3-1).

Суточная потребность человека в витамине С составляет 50-75 мг.

Биологические функции. Главное свойство аскорбиновой кислоты - способность легкоокисляться и восстанавливаться. Вместе с ДАК она образует в клетках окислительно-восстановительную пару с редокс-потенциалом +0,139 В. Благодаря этой способности аскорбиновая кислота участвует во многих реакциях гидроксилирования: остатков Про и Лиз при синтезе коллагена (основного белка соединительной ткани), при гидроксилировании дофамина, синтезе стероидных гормонов в коре надпочечников (см. разделы 9, 11).

В кишечнике аскорбиновая кислота восстанавливает Fe³⁺в Fe²⁺, способствуя его всасыванию, ускоряет освобождение железа из ферритина (см. раздел 13), способствует превращению фолата в коферментные формы. Аскорбиновую кислоту относят к природным антиоксидантам (см. раздел 8). Большое значение этой роли витамина С придавал известный американский учёный Л. Полинг, дважды лауреат Нобелевской премии. Он рекомендовал использовать для профилактики и лечения ряда заболеваний (например, простудных) большие дозы аскорбиновой кислоты (2-3 г).

Клинические проявления недостаточности витамина С. Недостаточность аскорбиновой кислоты приводит к заболеванию, называемому цингой (скорбут). Цинга, возникающая у человека при недостаточном содержании в пищевом рационе свежих фруктов и овощей, описана более 300 лет назад, со времени проведения длительных морских плаваний и северных экспедиций. Это заболевание связано с недостатком в пище витамина С. Болеют цингой только человек, приматы и морские свинки. Главные проявления авитаминоза обусловлены в основном нарушением образования коллагена в соединительной ткани. Вследствие этого наблюдают разрыхление дёсен, расшатывание зубов, нарушение целостности капилляров (сопровождающееся подкожными кровоизлияниями). Возникают отёки, боль в суставах, анемия. Анемия при цинге может быть связана с нарушением способности использовать запасы железа, а также с нарушениями метаболизма фолиевой кислоты.

Гидрокслирование пролина и лизина. Роль витамина С. Гидроксилирование пролина и лизина начинается в период трансляции коллагеновой мРНК на рибосомах и продолжается на растущей полипептидной цепи вплоть до её отделения от рибосом. После образования тройной спирали дальнейшее гидроксилирование пролиловых и лизиловых остатков прекращается. Реакции гидроксилирования катализируют ок-сигеназы, связанные с мембранами микросом.

Название	Суточная потребность, мг	Биологические функции	Характерные признаки авитаминозов
А (ретинол)	1-2,5	Участвует в акте зрения, регулирует рост и дифференцировку клеток	Гемералопия (куриная слепота), ксерофтальмия, кератомаляция, кератоз эпителиальных клеток
D (кальциферол)	0,012-0,025	Регуляция обмена фосфора и кальция в организме	Рахит
Е (токоферол)	5	Антиоксидант; регулирует интенсивность свободнорадикальных реакций в клетке	Недостаточно изучены; известно положительное влияние на развитие беременности и при лечении бесплодия
К (нафтохинон)	1-2	Участвует в активации факторов свёртывания крови: II, VII, IX, XI	Нарушение свёртывающей системы крови