Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ



Витамины группы А

Общая характеристика

Витамин А был открыт Н. Друммондом в 1916 г. Этому открытию предшествовали наблюдения о наличии жирорастворимого фактора в пище, необходимого для нормального развития сельскохозяйственных животных. В дальнейшем было установлено, что имеется три витамина группы А: ретинол, или витамин А,, неоретинол — стереоизомер А, и А2. Ретинол представляет собой непредельный одноатомный спирт, состоящий из b-иононового кольца, а также боковой цепи, содержащей два остатка изопрена и первичную спиртовую группу:

 

витамин А1 (ретинол)

 

Депонируется витамин А в печени в виде эфиров пальмитиновой, уксусной и фосфорной кислот (ретинилпальмитата, ретинилацетата и ретинилфосфата).

Витамин А2 отличается от ретинола наличием дополнительной двойной связи в β-иононовом кольце.

Витамины группы А содержатся только в животных продуктах. В растительной пище содержатся каротины, способные предупреждать А-авитаминоз. В слизистой кишечника и печени они под влиянием фермента каротиноксигеназы превращаются в витамин А. Наибольшей активностью обладает b-каротин (из него образуются две молекулы ретинола, из других – по одной).

Данные о суточной потребности человека в витамине А варьируют от 0,8 мг для женщин и 1мг для мужчин до 2,5 мг.

Витамин А и соответствующие провитамины — каротиноиды широко распространены в природе. Данные об их содержании в некоторых пищевых продуктах приведены в табл. 4 и 5

Таблица 4. Содержание витамина А в животных пищевых продуктах Таблица 5. Содержание каротина в растительных продуктах
Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г
Печень Морковь
Яйцо куриное Лук зеленый
Масло сливочное Картофель
Молоко коровье 1,0 Лук репчатый

 

Метаболизм витамина А

Витамин А поступает в организм как в свободном, так и в этерифицированном виде. Свободный ретинол сорбируется слизистой кишечника, а его эфиры сначала гидролизуются при помощи фермента гидролазы эфиров кар-боновых кислот. На внутренней поверхности ворсинок кишечника происходит ресинтез эфиров ретинола, которые затем поступают в кровь или в лимфу. В лимфе более 90% витамина А находится в этерифицированном состоянии. В крови витамин А связывается со специфическим ретинол-связывающим белком (один из белков фракции a1 глобулинов). Ретинолсвязывающий белок обеспечивает растворимость ретинола, его защиту от окисления, транспорт в различные ткани. Благодаря этому концентрация витамина А в сыворотке крови более или менее постоянна даже при некотором дефиците этого витамина в пище.



В сетчатке глаза ретинол превращается в ретиналь (альдегид витамина А), в печени – в ретиналь и затем в ретиноевую кислоту (альдегидная группа окисляется до карбоксильной), которая выводится с желчью в виде глюкуронидов.

Биохимические функции

Витамин А в организме осуществляет разнообразные функции. Вскоре после открытия была установлена его необходимость для нормального роста, а также для процесса сперматогенеза. В дальнейшем было показано, что витамин А необходим для нормального эмбрионального развития, а его окисленная форма — ретиноевая кислота — контролирует ростовые процессы. Биохимическая основа действия витамина А чаще всего связана с влиянием на проницаемость клеточных мембран. С помощью радиоизотопной техники было установлено также, что витамин А сорбируется на мембранах эндоплазматического ретикулума, влияя на созревание и транспорт секреторных белков. Велика роль витамина А в фотохимических процессах зрения.



Участие витамина А в процессе зрения. В сетчатке глаза имеются специализированные фоторецепторные клетки двух типов – палочки и колбочки. Наибольшей светочувствительностью обладают палочки, колбочки обеспечивают цветовое зрение. Наружные сегменты палочек содержат уплощённые замкнутые мембранные пузырьки – диски, уложенные в стопку. Диски богаты белком опсином. Опсин способен связываться с 11-цис-ретиналем, образуя пигмент пурпурно-красного цвета родопсин.

· Квант света стимулирует родопсин.

· Адсорбция света родопсином изомеризует цис-связь в 11-цис-ретинале в транс-связь. Такая транс-структура называется активированным родопсином или батородопсином. Транс-ретиналь имеет бледно-жёлтый оттенок, следовательно, при освещении родопсин обесцвечивается.

· Батородопсин служит для активации белка трансдуцина. Активация состоит в образовании комплекса трансдуцин-ГДФ.

· Комплекс трансдуцин-ГДФ активирует фосфодиэстеразу, гидролизующую цГМФ на ГМФ и фосфорную кислоту.

· ГМФ стимулирует каскад событий, генерирующих зрительный сигнал в мозге: перекрытие Na+-K+- каналов ® деполяризация мембраны ® возникновение электрического импульса ® преобразование импульса в зрительное восприятие в мозге.

Регенерация цис-ретиналя происходит следующим образом: батородопсин, теряя протон, превращается в метародопсин. Последний гидролизуется на опсин и транс-ретиналь. Образование цис-ретиналя из транс-формы, катализируемое ретинальизомеразой, является медленнм процессом, протекающим на свету.

Участие витамина А в антиоксидантной защите организма. Благодаря наличию сопряженных двойных связей в молекуле ретинол способен взаимодействовать со свободными радикалами различных типов, в том числе и со свободными радикалами кислорода. Эта важнейшая особенность витамина позволяет считать его эффективным антиоксидантом.



Антиоксидантное действие ретинола проявляется также в том, что он значительно усиливает антиоксидантное действие витамина Е. Вместе с токоферолом и витамином С он активирует включение селена в состав глутатионпроксидазы (фермента, обезвреживающего перекиси липидов).

Витамин А способствует поддержанию SH-групп в восстановленном состоянии. В частности, препятствуя образованию поперечных S-S сшивок в составе кератина, ретинол уменьшает степень кератинизации эпителия (усиление кератинизации кожи приводит к развитию дерматита и раннему старению кожи).

Однако витамин А может проявлять себя и как прооксидант, так как он легко окисляется кислородом с образованием высокотоксичных перекисных продуктов. Полагают, что симптомы гипервитаминоза как раз и обусловлены его прооксидантным действием. Витамин Е и витамин С предохраняют ненасыщенные двойные связи ретинола от окисления, препятствуя проявлению его прооксидантных свойств.

Биосинтез

Предшественником витамина А является изопентилпирофосфат, из которого и образуется молекула каротина. Синтез изопентилпирофосфата происходит через синтез мевалоновой кислоты, которая образуется в результате присоединения друг к другу трех молекул ацетил КоА. Мевалоновая кислота при помощи АТФ превращается сначала в 5-дифосфомевалоновую кислоту, а затем в изопентилпирофосфат. Следующим этапом является изомеризация изопентилпирофосфата в диметилаллилпирофосфат. В результате последующих реакций образуется циклический интермедиант нейроспорен, из которого и получаются каротины:

 

β-Зеакаротин ® γ-Каротин ® β-Каротин

α-Зеакаротин ® δ-Каротин ® α -Каротин

Многие микроорганизмы продуцируют каротины. Например, культура В1акеs1еа trispora продуцирует β-каротин в количестве до 20 мг на 1 г сухой биомассы. Растения, синтезирующие каротины в значительных количествах, являются источниками промышленного получения витамина А. Принцип извлечения каротинов из растительных тканей основан на экстракции сухого измельченного сырья органическими растворителями с дальнейшим разделением каротинов хроматографическими методами. β-Каротин в кристаллическом виде получают из люцерны, моркови и тыквы.

Химический синтез

Имеется много технологических схем химического синтеза витамина А. Одна из них, связана с конденсацией β-ионона с эфирами хлоруксусной кислоты. Схематически процесс можно представить следующим образом.

Сначала синтезируется альдегид-β-С14, в присутствии алкоголятов высших спиртов, который затем превращается в альдегид-β-С16. Далее получают альдегид-β-С19, взаимодействие которого с циангидрином ацетона и последующая дегидратация оксинитрила приводят к нитрилу кислоты витамина А, восстановление которого и последующий гидролиз дают транс-ретиналь. На последней стадии ретиналь восстанавливается натрийборгидридом и образуется витамин А.

Гиповитаминоз А

Недостаток витамина А приводит к замедлению роста и, в частности, ухудшению процесса костеобразования. Общим нарушением, возникающим при недостатке витамина А, является поражение эпителиальных тканей: кожи (фолликулярный гиперкератоз), слизистых оболочек кишечника (вплоть до развития язв), бронхов (частые бронхиты), мочеполовой системы (лёгкое инфицирование). Одним из специфических признаков недостатка витамина А является нарушение процесса зрения, в частности снижение способности глаз к темновой адаптации (гемералопия или «куриная слепота»). Специфично для авитаминоза А поражение глазного яблока – ксерофтальмия, то есть развитие сухости роговой оболочки глаза как следствие закупорки слёзного канала в связи с ороговением эпителия. Это приводит к развитию конъюнктивита, отёку, изъязвлению и размягчению роговой оболочки (кератомаляции). Ксерофтальмия и кератомаляция при отсутствии лечения могут привести к полной потере зрения.

Гипервитаминоз А

Для гипервитаминоза характерны: воспаление роговицы глаза, гиперкератоз, потеря аппетита, тошнота (при остром отравлении – рвота), понос, головные боли, боли в суставах, увеличение печени. Развивается общее истощение организма.

Хроническое отравление витамином наблюдается при регулярном употреблении высоких доз витамина, больших количеств рыбьего жира. Случаи острого отравления наблюдали при употреблении в пищу печени акулы, белого медведя, морских животных.

Практическое применение

В качестве лекарственных препаратов используют как природные витамины группы А, так и полученные методом химического синтеза. В лечебных целях витамин А используют при инфекционных заболеваниях, ослаблении зрения, нарушениях функций желудочно-кишечного тракта. Витамин А показан в комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний, а также при воздействии на организм токсических химических веществ. Препарат вводится рег os в капсулах.

 

2.2. Витамины группы D

Общая характеристика

Еще в XVII столетии было известно, что детское заболевание рахит излечивается некоторыми продуктами питания, в частности рыбьим жиром. Позднее ученые обнаружили влияние солнечного света на это заболевание. В 1924 г. было сформулировано заключение о том, что в пище под действием ультрафиолетового облучения происходит активация каких-то антирахитических факторов. Смеси этих веществ были выделены и идентифицированы как стерины. И наконец, в 1932 г. А. Виндаус после облучения эргостерина из дрожжей получил индивидуальное вещество, обладающее антирахитическим действием и названное эргокальциферолом или витамином D2. Четыре года спустя из рыбьего жира был выделен препарат, названный витамином D3, причем предшественником его являлся не эргостерин, а холестерин.

Витамины группы D имеют сходное строение и свойства. Витамины D2 и D3 представляют собой бесцветные кристаллы, они оптически активны, хорошо растворимы в ацетоне и нерастворимы в воде. Температура их плавления 120 и 90°С соответственно, максимум поглощения в ультрафиолете при l = 265 нм. При недостатке витамина D у детей развивается заболевание рахит, связанное с нарушением обмена кальция и фосфора. Провитамины группы D широко распространены в природе. Особенно много их в печени рыб и животных. Из других продуктов, содержащих в большом количестве витамины D, являются сливочное масло, яйца, молоко (Таблица 6). Суточная потребность детей в этом витамине составляет 20-25 мкг, а взрослых — в 2-3 раза меньше.

Таблица 6.

Содержание витамина D в продуктах питания

Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г
Печень скумбрии Печень камбалы Печень трески 3,0 Печень быка Яйцо куриное Масло сливочное 0,025 0,05 0,03

Метаболизм

Всасывание витаминов группы D происходит в составе смешанных мицелл, затем в клетках слизистой оболочки тонкого кишечника (энтероцитах) они включаются в состав хиломикронов. В печени витамины подвергаются гидроксилированию системой оксигеназ по С-25 (из витамина D3 образуется 25(ОН)-D3 – 25-гидроксихолекальциферол), и с помощью транспортных белков крови переносятся в почки. В почках осуществляется вторая реакция гидроксилирования по С1 с помощью митохондриальных оксигеназ (образуется 1,25(ОН)2-D3 – 1,25-дигидроксихолекальциферол или кальцитриол). Эта реакция активируется паратгормоном. Паратгормон – гормон паращитовидных желёз. Синтез и секрецию гормона вызывает низкая концентрация Ca2+ в крови (менее 1,1 ммоль/л). Если уровень кальция соответствует физиологической потребности организма (1,1 – 1,3 ммоль/л), вторичное гидроксилирование происходит по С-24 (вместо С-1), при этом образуется неактивный метаболит 24,25(ОН)2-D3. В реакциях гидроксилирования принимает участие витамин С.

Витамин D3 накапливается в жировой ткани. Выведение витамина и его метаболитов из организма происходит с желчью в виде глюкуронидов.

Биохимические функции

Витамин D3 часто рассматривают как прогормон, так как кальцитриол действует аналогично стероидным гормонам. Проникая в клетки-мишени, он связывается с белковыми рецепторами, образуя гормон-рецепторный комплекс. Этот гормон-рецепторный комплекс, мигрируя в ядро клетки, стимулирует транскрипцию и-РНК, отвечающей за синтез белка-переносчика ионов кальция. Вероятно, гормон отвечает также за синтез Ca2+-АТФ-азы.

В клетках кишечника кальцитриол, индуцируя синтез Ca2+-переносящих белков, обеспечивает всасывание ионов кальция и фосфатов из полости кишечника против градиента концентраций. В костях стимулирует разрушение старых клеток остеокластами и активирует захват Ca2+ молодыми костными клетками. В почках стимулирует реабсорбцию ионов кальция и фосфатов.

Кальцитриол принимает участие в регуляции роста и дифференцировке клеток костного мозга; обладает антиоксидантным и антиканцерогенным действием.

Синтез

Предшественники витамина D — вещества стероидной природы — синтезируются в дрожжах, растительных и животных тканях. Исходными веществами синтеза являются ацетил-КоА и малонил-КоА.

Провитамин D2 поступает в организм в готовом виде, а провитамин D3синтезируется в животных тканях. Холестерол превращается в витамин D3 при помощи фермента оксидоредуктазы холестерина и НАДФ. Этот процесс, в частности, протекает в коже, где провитамин превращается в активную форму под действием солнечного света.

В настоящее время разработано много схем химического синтеза витаминов D2 и D3. Одна из них заключается в следующем. В полном синтезе пре-кальциферола сначала получают 9α-хлор-9,10-секохолест-5(10)-ен-6-ин-Зβ,8β-дион. Далее получают диенин, который превращается в прекальцифе-рол. Термической изомеризацией в бензоле прекальциферол превращается в холекальциферол.

Гиповитаминоз D

Недостаток витамина D у детей приводит к заболеванию рахитом. Основные проявления этого заболевания сводятся к симптоматике недостаточности кальция: происходит искривление конечностей в результате размягчения костной ткани, позднее заращение родничков, на костно-хрящевой границе рёбер возникают своеобразные «чётки», задерживается прорезывание зубов. Развивается гипотония мышц (увеличенный живот), возрастает нервно-мышечная возбудимость (у младенца выявляется симптом облысения затылочка из-за частого вращения головкой), возможно появление судорог. У взрослых недостаточность кальция в организме приводит к кариесу и остеомаляции, у пожилых людей – к развитию остеопороза.

Гипервитаминоз D

Избыточный приём витамина D приводит к интоксикации и сопровождается выраженной деминерализацией костей – вплоть до их переломов. Содержание кальция в крови повышается. Это приводит к избыточному отложению кальция в тех органах, в которых в физиологических условиях он не депонируется (стенки сосудов, почки, легкие).

В нормальных условиях повышенное содержание кальция в крови будет приводить к образованию неактивного 24,25(ОН)2-D3, однако при гипервитаминозе этот механизм становится неэффективным.

Пигментация кожи (загар) является защитным фактором, предохраняющим от избыточного образования витамина D3 из 7-дегидрохолестерола при ультрафиолетовом облучении.

Практическое применение

Лекарственная форма витамина D3 представляет собой масляный раствор, применяемый реr or или парэнтерально для профилактики рахита, при спазмофилии, гипокальциемии, остеомаляции и остеопорозе. В дозах, превышающих 15—20 мкг в день, витамин D3 оказывает токсическое действие на почки и сердечно-сосудистую систему.

Витамины группы Е

Общая характеристика

В 1922 г. Г. Эванс и А. Бишо открыли жирорастворимый витамин, названный ими токоферолом (дословно — способствующий родам). Позднее он получил название витамина Е. Будучи производным хромана, токоферол имеет следующую химическую формулу:

Имеется три группы токоферолов, отличающихся по степени метили­рования хроманового ядра и биологической активности: α-токоферол, или 5,7,8-триметилтокол; (β-токоферол, или 5,8-диметилтокол и γ-токоферол, или 5-монометилтокол. Наибольшей биологической активностью обладает α-то­коферол, активность (β-токоферола почти вдвое меньше.

Токоферолы представляют собой маслянистую жидкость; они термоста­бильны и хорошо растворимы в органических растворителях. Для токоферо­лов характерна оптическая активность, обусловленная наличием асимметрич­ного углеродного атома. Суточная потребность человека составляет 13—20 мг атамина Е.

Витамины группы Е в большом количестве содержатся в растительных и животных маслах, пшенице, моркови, яйцах и молоке (табл. 7).

Таблица 7.

Содержание витамина Е в некоторых пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мг % Пищевой продукт Содержание витамина, мг %
Растительное масло Маргарин Сливочное масло 6,0 2,1 Яйцо куриное Морковь Пшеница 0,5 0,45 1,1

Метаболизм

Всасыванию токоферола в кишечнике предшествует его растворение в липидах и эмульгирование при помощи желчных кислот. В комплексе с хиломикронами витамин Е попадает в кровь и с током крови — в клетки и ткани организма. Большая часть его встраивается в мембраны клеток жировой ткани ипечени. Избыток исходного токоферола выводится с калом, а его метаболиты, в частности 4-метил-4-окси(3,5,6-триметил-бензохинонил) гексакарбоновая кислота, после конъюгации с глюкуроновой кислотой выводятся с мочой.

Биохимические функции

Механизм действия витамина Е в первую очередь связан с его антиоксидантными свойствами. Предотвращая процесс пероксидного окисления липидов, этот витамин поддерживает целостность биологических мембран, струк­турным компонентом которых он является. Витамин Е, будучи своеобразной ловушкой для свободных радикалов, играет существенную роль в функциони­ровании антиоксидантной защиты всего организма. Имеются данные об учас­тии витамина Е в синтезе гема — простетической группы ряда гемопротеинов. В отсутствии этого витамина нарушается синтез дегидротазы 8-аминолевуленовой кислоты — предшественника синтеза гема. Гемсодержащие ферменты являются важными компонентами тканевого дыхания, которое нарушается при дефиците витамина Е. Установлена связь между витамином Е и селеном, причем повышение содержания селена в пище сокращает потребность организма в витамине Е.

Синтез

Токоферол был синтезирован из триметил-n-гидрохинона и фитилбромида в среде бензола. Реакция конденсации связана с образованием ряда проме­жуточных продуктов, одним из которых является аллиловый эфир.

В промышленности используют метод получения более активного α-токоферола из низкоактивных β- и γ-токоферолов. Процесс связан с хлорметилированием и последующим восстановлением полученного продукта.

Биосинтез токоферолов осуществляется только зелеными растениями, причем предшественником является гомогентизиновая кислота, а донором метальных группировок — метионин.

Гомогенизированная кислота

Авитаминоз

Дефицит витамина Е приводит к нарушениям эмбриогенеза и репродук­тивных органов. Кроме того, недостаток токоферола является причиной деге­нерации спинного мозга и легочной дистрофии. Животные реагируют на ави­таминоз Е по-разному. У крыс в первую очередь наблюдаются нарушения реп­родуктивных органов, а у морских свинок — дегенеративные изменения в мы­шечной ткани.

Практическое применение

Производство витамина Е основано на выделении его из зародышей пше­ницы методом спиртовой экстракции и отгонкой растворителя при низких температурах. В медицинской практике используют как природные, так и син­тетические препараты α-токоферола ацетата в растительном масле, заключен­ные в капсулы. Препараты витамина Е используются в качестве антиоксидантов при облучении и других патологических состояниях, связанных с повы­шенным содержанием в организме активных форм кислорода. Кроме того, ви­тамин Е назначают беременным женщинам, а также в комплексной терапии бесплодия. Показан этот витамин при мышечной дистрофии и некоторых за­болеваниях печени.

Витамины группы К

Общая характеристика

Витамины группы К обладают выраженным антигеморрагическим дейст­вием. Витамин К, был впервые выделен из люцерны в лаборатории П. Каррера в 1939 г. Немного позднее из рыбьей муки был получен геморрагический фак­тор со свойствами, отличными от витамина, выделенного из люцерны. Этот фактор получил название витамин К2. Оба витамина являются производны­ми 2-метил-1,4-нафтохинона, в котором в третьем положении водород заме­щен на спирт фитол или на изопреноидную цепь.

витамин К1, или филлохинон (фитохинон)

Витамин К2 существует в нескольких формах, в зависимости от длины изопреноидной цепи.

витамин К2, или менахинон (n = 4, 6, 7)

Кроме природных витаминов, ряд активных производных нафтохинона получены методом химического синтеза.

Витамин К, (филлохинон) — вязкое маслянистое вещество желтого цвета, хорошо растворимое в органических растворителях. Витамин К2 (менахинон) — кристаллический порошок желтого цвета, с температурой плавления около 54 0С. Источником витамина К, являются зеленые части растений. Из живот­ных тканей и органов наиболее богатой витамином К является печень свиньи (табл. 8).

Таблица 8.

Содержание витамина К, в пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мг % Пищевой продукт Содержание витамина, мг %
Печень свиньи Шпинат 0,8 4,4 Морковь Томаты 3,2 0,6

Суточная потребность человека в этом витамине не установлена из-за на­личия эндогенного источника его синтеза, а именно кишечной микрофлоры.

Метаболизм

Подобно другим жирорастворимым витаминам, витамин К всасывается в тонком кишечнике с помощью эмульгаторов — желчных кислот. В комплексе с хиломикронами через лимфатические протоки он поступает в кровь, а затем депонируется в селезенке и в печени. В результате биотрасформации боль­шинство витаминов группы К превращаются в менахинон — МК-4 (число 4 обозначает количество изопреновых единиц в боковой цепи). Метаболит МК-4 является наиболее активным производным витаминов К. Выведение метаболитов этого витамина осуществляется с калом в виде конъюгатов с глюкуроновой кислотой.

Биохимические функции

Витамин К является одним из регуляторов системы свертывания крови. Одним из этапов многостадийного процесса формирования тромба является образование белка протромбина, который затем превращается в тромбин. Ме­ханизм этого превращения зависит от способности протромбина связывать ионы Са2+ при помощи остатков γ-карбоксиглутаминовой кислоты. Карбоксилирование последней в составе белка осуществляется микросомальной карбоксилазой, коферментом которой является 2,3-эпоксид — окисленная форма витамина К. Окисление протекает за счет внедрения кислорода в положение 2,3-нафтохинона.

эпоксид витамина К1

Синтез

Многие клетки синтезируют витамин К и его производные. Одним из предшественников менахинонов является сукцинилбензойная кислота. При присоединении к 2-метилнафтоевой кислоте пирофосфорного эфира изопреноида получается менахинон, или витамин К2.

Химический синтез фитохинона (К,) осуществляют методом конденсации 2-метил-1,4-нафтогидрохинона с фитолом в среде диоксана, при этом образу­ется 2-метил-3-фитил-1,4-нафтогидрохинон. После очистки от исходного 2-метил-нафтогидрохинона выделяют К1-гидрохинон и в результате окисления по­лучают фитохинон.

Синтез менахинонов осуществляется по принципу, описанному выше, а именно посредством конденсации 1-моноацетата 2-метил-1,4-нафтогидро-хинона и соответствующего ненасыщенного изопренового спирта в среде цик-логексана. В качестве катализатора используют фторид бора(Ш) или хлорид алюминия. Образовавшееся соединение окисляют оксидом серебра и получают менахинон.

Авитаминоз

Количества витамина К, поступающего с пищей и синтезируемого микро­флорой кишечника, вполне достаточно для предотвращения авитаминоза у здорового человека. При патологических состояниях, таких, как нарушение всасывания жиров в кишечнике, заболевания печени и желчного пузыря, по­давление микроорганизмов в кишечнике в результате антибиотикотерапии, возможен дефицит витамина К, который проявляется в кровоизлияниях, а в ряде случаев — и в обильном кровотечении.

Практическое применение

Нарушение процессов свертывания крови является основанием для ле­карственной терапии посредством витамина К. Лечебные дозы превышают среднесуточную потребность и составляют 12—15 мг в сутки. Лекарственные формы — таблетки и ампулы.

Повышенное свертывание крови и образование тромбов иногда являются причиной тяжелых заболеваний сердечно-сосудистой системы. Ряд химиче­ских соединений, блокирующих процессы свертывания крови, называют ан­тагонистами витамина К и используют в качестве лекарственных веществ. К этим веществам относятся дикумарол и варфарин. Оба препарата блокируют образование протромбина и используются для лечения острых кровотечений, тромбофлебитов, инфаркта миокарда.

Витамин Q (убихинон)

Общая характеристика

В 1955 г. было окрыто вещество, по строению близкое витаминам К и Е. Оно получило название убихинон или коэнзим Q. Некоторые исследователи относят его к витаминам, другие — к витаминоподобным жирорастворимым веществам, однако витаминная активность убихинона была доказана в опытах на многих видах животных. Убихиноны широко распространены в раститель­ных, микробных и животных клетках. Правда, что касается последних, то су­ществует мнение, что боковая, изопреноидная цепь синтезируется в животном организме, а хиноидная поступает с пищей. Убихинон представляет собой растворимое в жирах масло желтого цвета с максимумом поглощения при 275 нм. Все убихиноны являются производными коэнзима Q 0 (2,3-диметокси-5-метил-1,4-бензохинона).

коэнзим Q 0

Убихиноны отличаются друг от друга длиной изопреноидной цепи, кото­рая присоединяется в шестом положении к бензохиноновому ядру.

Коэнзим Q10

Убихиноны — гидрофобные вещества, хорошо растворимые в неполярных органических растворителях.

Синтез

Хорошо изучены пути синтеза убихинона из тирозина в животных клетках. В растениях и микроорганизмах убихинон синтезируется из шикимовой кис­лоты.

Биохимические функции

Убихиноны переносят электроны через липидные слои мембран. Они иг­рают важную роль в процессах тканевого дыхания, являясь компонентами ды­хательной цепи.

Витамин F

Общая характеристика

Витамин F — комплексный витамин, состоящий из незаменимых ненасы­щенных жирных кислот: из линолевой, линоленовой и арахидоновой. Линолевая и линоленовая кислоты входят в состав растительных и животных жиров, а арахидоновая кислота найдена только в животном жире.

Ненасыщенные жирные кислоты являются предшественниками фосфо-липидов, простагландинов, нейтральных жиров, составными компонентами биологических мембран.

Авитаминоз

Недостаток ненасыщенных жирных кислот в рационе приводит к болез­ням кожи, подавлению функций репродуктивных органов.

Кроме того, у человека при гиповитаминозе F развивается гиперхолесте-ринемия и возникает склероз сосудов.


 

ВИТАМИНЫ, РАСТВОРИМЫЕ В ВОДЕ

3.1. Витамин В1 (тиамин)

Общая характеристика

К. Функ в 1912 г. из отрубей риса получил частично очищенный тиамин, однако понадобилось еще около 15 лет для получения кристаллического витамина В1. Кристаллы его бесцветные, горьковатые на вкус, хорошо растворимы в воде.

Тиамин найден как в растительных, так в микробных клетках. Особенно много его в зерновых культурах и дрожжах. Термическая обработка пищевых продуктов и различные пищевые добавки разрушают тиамин. Потребность человека в этом витамине 2—3 мг в сутки. В основе формулы витамина В1 находятся тиазол и пиримидин, соединенные друг с другом метиленовой группой:

витамин В1 (тиаминхлорид)

Замена метильных групп в пиримидиновом кольце резко снижает его биологическую активность. Более того, замена метильной группы на пропильную приводит к образованию антивитамина В1:

 

гидроксивитамин (авитамин В1)

В табл. 9 приведено содержание витамина В1 в различных пищевых продуктах.

Таблица 9.

Содержание витамина В1 в пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мг% Пищевой продукт Содержание витамина, мг%
Печень быка Мозг Яйцо куриное 0,4 0,2 0,3 Злаковые растения Капуста Морковь 0,6   0,22 0,15

Метаболизм

В кишечнике часть поступившего с пищей тиамина всасывается методом простой диффузии. Далее в печени при помощи фермента тиаминфосфокиназы происходит его фосфорилирование и образование моно-, ди- и трифосфатов тиамина, причем наиболее активен тиаминпирофосфат (ТПФ) — кофермент ряда окислительно-восстановительных ферментов. После деградации ТПФ тиамин подвергается биотрансформации, в частности происходит деметилирование пиримидинового кольца и конъюгация с цистеином. Образовав­шиеся конъюгаты выводятся с мочой.

Биохимические функции

Функциональная значимость витамина В1 во многом определяется его участием в окислительно-восстановительном катализе. Кофермент ТПФ со­единяется с соответствующими апоферментами и образует тиаминовые фер­менты, участвующие в углеводном обмене. Эти ферменты, в частности, при­нимают участие в осуществлении следующих реакций:

• декарбоксилирования α-кетокислот с образованием соответствующих альдегидов;

• окислительного декарбоксилирования α-кетокислот с образованием кислот;

• перенос гликоальдегидного остатка между кетосахарами и альдегидами.

тиаминпирофосфат (ТПФ)

Одним из примеров ферментативных реакций с участием ТПФ является декарбоксилирование пирувата с отщеплением С02 и образованием уксусного альдегида и в конечном счете ацетилкоэнзима А. Кроме того, тиаминпирофосфат в составе активного фермента способен осуществлять прямое окисление углеводов, катализируя транскетолазную реакцию.

Синтез

Учитывая особенности строения витамина В1, его синтез может быть осу­ществлен тремя путями: конденсацией пиримидинового и тиазольного компо­нентов, на основе пиримидинового компонента и на основе тиазольного ком­понента.

Рассмотрим первый вариант. Оба компонента синтезируются параллель­но, а затем соединяются в молекулу тиамина. Конкретно 2-метил-4-амино-5-хлорметилпиримидин взаимодействует с 4-метил-5-оксиэтилтиазолом, об­разуя четвертичную тиазолевую соль:

Конденсация проходит при температуре 120 °С в толуоле или бутиловом спирте. Далее полученный тиамин выделяют из реакционной смеси осаждени­ем ацетоном и очищают перекристаллизацией из метанола.

Авитаминоз

Прямым следствием недостаточности витамина В1 является дефицит его коферментных форм. Это приводит к блокированию реакций декарбоксилирования и накопления избыточных количеств пировиноградной кислоты, что может привести к нейротоксикозам. Весьма вероятно, что в условиях дефици­та тиамина, а значит, и снижения скорости транскетолазной реакции снижает­ся синтез НАДФН и рибозо-5'-фосфата — продуктов пентозофосфатного пути. Метаболические нарушения приводят к развитию различных патологи­ческих состояний, например болезни бери-бери. При этом заболевании имеют место патологии нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Кроме того, недостаток тиамина приводит к нарушениям водного обмена и функций кроветворения.

Практическое применение

Витамин В1 широко применяется в медицинской практике для лечения различных нервных заболеваний (полиневрита, неврозов), сердечно-сосудис­тых расстройств (гипертонии, склерозов коронарных сосудов) и др. Фосфорилированная форма витамина В1 — кокарбоксилаза — применяется при патоло­гических состояниях, связанных с нарушением углеводного обмена, почечной недостаточности, нарушениях коронарного кровообращения.

В хлебопечении тиамин в комплексе с рибофлавином и никотиновой кис­лотой применяется для витаминизации хлебобулочных изделий. Тиамин при­меняют также для витаминизации комбикормов в животноводстве и птице­водстве.

 

3.2. Витамин В2 (рибофлавин)

Общая характеристика

Витамин В2 впервые был выделен из молока и получен в кристаллическом состоянии Р. Кунном в 1933 г. Вскоре была расшифрована его химическая формула; оказалось, что рибофлавин состоит из изоаллоксазина и спирта рибитола.

витамин В2

Рибофлавин кристаллизуется в виде игл желтого цвета с температурой плавления 290 °С. В отличие от витамина В1 рибофлавин более термостабилен, вместе с тем он весьма чувствителен к свету, под действием которого возможен его распад. Источником витамина В2 являются растительные и микробные клетки. Животный организм не способен к синтезу рибофлавина и получает его или с пищей, или в результате синтеза кишечной микрофлорой. Рибофла­вин в значительных количествах находится в таких пищевых продуктах, как печень, молоко, яйца, дрожжи, зерновые культуры (табл. 10). В свободном состоянии рибофлавин находится в основном в молоке, в микробных клет­ках — в виде флавинмононуклеотида (ФМН), а в животных клетках — в виде флавинадениндинуклеотида (ФАД). Физиологическая потребность человека в этом витамине — 2—2,5 мг в сутки.

Таблица 10.

Содержание витамина В2 в пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мг % Пищевой продукт Содержание витамина, мг %
Коровья печень Куриное яйцо Молоко 1,5 0,6 0,2 Пшеница Капуста Морковь 0,3 0,2 0,05

Метаболизм

При поступлении с пищей в слизистой тонкого кишечника рибофлавин частично всасывается в кровь методом простой диффузии. В процессе транс­порта через мембраны он под действием фермента флавокиназы и АТФ пре­вращается в ФМН, а в печени в результате действия ФАД-зависимой пирофосфорилазы и АТФ — в ФАД.

ФМН и ФАД являются коферментами ряда ферментов дегидрогеназ, уча­ствующих в процессах тканевого дыхания. По истечении срока функциониро­вания в организме рибофлавин освобождается из коферментной формы и под­вергается биотрансформации, причем одним из его метаболитов является α-оксиэтилфлавин. Выводятся метаболиты рибофлавина с мочой.

Биохимические функции

Витамин В2 и его активные формы ФМН и ФАД являются ростовыми факторами. ФМН и ФАД — коферменты около 30 ферментов, осуществляю­щих перенос водорода на различные субстраты. Имеется несколько типов та­ких реакций:

• оксидазы D- и L-аминокислот, окисляющие их посредством молекуляр­ного кислорода;

• дегидрогеназы, переносящие электроны на цитохромные системы;

• дегидрогеназы, восстанавливающие никотиновые коферменты.

Особое значение имеют эти ферменты в процессах тканевого дыхания, пе­реноса электронов и протонов. Витамин В2 принимает участие в механизмах зрения, являясь его своеобразным сенсибилизатором.

Синтез

Биологический синтез рибофлавина осуществляют растения, дрожжи, грибы и бактерии. Фосфорилирование рибофлавина у бактерий, например у Е. соli, происходит под действием фосфорилазы, а донором фосфатных групп является глюкозо-1-фосфат. Промышленное значение имеет технология получения рибофлавина из грибов, например Sarcina lutea, из которых проду­цируется более 5 мг витамина в 1 мл среды.

Химический синтез рибофлавина можно осуществлять конденсацией аро­матического моноамина и виолуровой кислоты.

Конденсацию проводят в диоксановой среде при температуре до 100 °С.

Авитаминоз

Недостаток витамина В2 приводит к остановке роста организмов, мышеч­ной слабости, воспалениям слизистой. Заболеваниями кожи, характерными для гиповитаминоза В2, являются себорейный дерматит, облысение, наруше­ние эпителия кожи. Часто наблюдаются заболевания глаз, проявляющиеся в воспалении роговицы, кератитах, расширению кровеносных сосудов роговой оболочки, светобоязнью. Авитаминоз В2 является причиной образо­вания катаракты и помутнения хрусталика.

Практическое применение

В медицинской практике применяют как витамин В2, так и его коферментные формы. Исходный рибофлавин показан при гипо- и авитаминозах В2, при конъюнктивитах, язвах роговицы и катаракте. Рибофлавин-мононуклеотид применяют при различных кожных заболеваниях, таких, как дерматозы, нейродермиты, себорея, фолликулярная волчанка. Флавинат (ФАД) также приме­ним при указанных выше заболеваниях, кроме того, при отравлениях и токси­козах. Совместно с тиамином и никотиновой кислотой рибофлавин применя­ют для витаминизации хлебобулочных изделий. Он входит в рацион при брой­лерном разведении цыплят для стимулирования роста, а также является компонентом комбикормов для сельскохозяйственных животных.

 

3.3. Витамин В3 (пантотеновая кислота)

Общая характеристика

Витамин В3 был впервые идентифицирован Р. Вильямсом в 1933 г., он же 6 лет спустя получил его в кристаллическом состоянии. Пантотеновая кислота состоит из остатков Dα -диокси-β,β-диметилмасляной кислоты и β-аланина и имеет химическую формулу

пантотеновая кислота

Наличие асимметрического углеродного атома обусловливает оптическую активность этого соединения, причем биологической активностью обладает только правовращающий D-изомер. Пантотеновая кислота является желтой маслянистой жидкостью с хорошей растворимостью в воде и этиловом спирте. Она легко гидролизуется по месту пептидной связи на β-аланин и пантоат. Пантотеновая кислота синтезируется микробными и растительными клетка­ми. Наибольшее ее содержание найдено в печени, яичном желтке, дрожжах и картофеле (табл. 11). Все животные организмы нуждаются в пантотеновой кислоте, причем суточная потребность в ней человека около 2 мг. Активная форма пантотеновой кислоты — коэнзим А, или КоА:

Таблица 11.

Содержание пантотеновой кислоты в некоторых пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г
Куриное яйцо Печень Рыба Картофель Пшеница

Антивитаминные свойства применительно к пантотеновой кислоте про­являет w-метил-пантотеновая кислота, которая, встраиваясь в пантотеновые коферменты, ингибирует соответствующие ферментативные реакции.

Метаболизм

Как и для других водорастворимых витаминов, всасывание пантотеновой кислоты происходит в тонком кишечнике методом простой диффузии. В пече­ни и некоторых других тканях образуются активные формы витамина В3 — КоА и дефосфо-КоА. По окончании функционирования КоА гидролизуется и свободная пантотеновая кислота и ее метаболиты (пантетин и р-аланин) вы­водятся с мочой.

Биохимические функции

Биохимические функции пантотеновая кислота выполняет в форме КоА, который переносит кислотные радикалы на различные субстраты. КоА участ­вует в липидном обмене (окисление жирных кислот, синтез холестерина), уг­леводном обмене (образование цитрата, окисление пирувата), принимает участие в таких синтетических реакциях, как образование δ-аминолевуленовой кислоты, ацетилхолина, кетоновых тел.

Синтез

Пантотеновая кислота синтезируется в микробных и растительных клет­ках, и в зависимости от типа клеток условия ее биосинтеза могут различаться.

Авитаминоз

Дефицит пантотеновой кислоты в крови людей является причиной разви­тия периферического неврита. Кроме того, авитаминоз В3 приводит к потере веса, повреждению кожи, облысению, а также нарушениям функций желудоч­но-кишечного тракта.

Практическое применение

В медицинской практике пантотеновая кислота используется в виде пантотената кальция при нарушениях обменных процессов, полиневритах, язвен­ных процессах, токсикозах.

 

3.4. Витамин В5 (РР, никотинамид, ниацин)

Общая характеристика

Открытие витамина РР связано с изучением пеллагры — заболевания ко­жи. Модель экспериментальной пеллагры была предложена в 1917 г., и с этого времени начались поиски препаратов, обладающих лечебным действием при этом заболевании. Таким препаратом оказалась никотиновая кислота, которая в 1937 г. была отнесена к витаминам. Никотиновая, или (З-пиридинкарбоновая, кислота фактически является провитамином, а антипеллагрическим действи­ем обладает ее амид. Кристаллы никотиновой кислоты представляют собой бесцветные иглы с температурой плавления 235 °С.. Амид никотиновой кисло­ты также кристаллизуется в виде игл, но с температурой плавления 132 "С.

никотиновая кислота амид никотиновой кислоты

Молекула никотиновой кислоты очень специфична. Замена карбоксиль­ной группы на другую группировку приводит не только к подавлению ви­таминных свойств, но и образованию соединений с антивитаминным (РР) действием. К таким соединениям относится β-пиридинсульфоновая кислота и 6-аминоникотинамид.

Большое количество витамина РР находится в рисовых и пшеничных от­рубях, печени, дрожжах (табл. 12). Суточная потребность человека в этом ви­тамине составляет 15—22 мг. Некоторые животные, например крысы, способ­ны синтезировать никотиновую кислоту из триптофана и не нуждаются в по­лучении его с пищей.

Таблица 12.

Содержание витамина РР в некоторых пищевых продуктах

Пищевые продукты Содержание витамина, мкг/г . Пищевые продукты Содержание витамина, мкг/г
Печень Рыба Молоко Пшеница Картофель Морковь

Метаболизм

Никотиновая кислота и никотинамид, поступившие в организм с пищей, всасываются в тонком кишечнике методом простой диффузии. . С током крови никотиновая кислота легко попадает в печень и другие органы, несколько медленнее проникает в них никотинамид. В тканях оба соединения преимущественно используются для синтеза кофер­ментных форм — никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотид фосфата (НАДФ). Синтез никотинамидаденин-динуклеотида (НАД) из никотиновой кислоты находится под жестким контро­лем гормонов гипофизадреналовой системы.

Биосинтез NAD осуществляется в два этапа. Первый — в цитоплаз­ме с помошью фермента никотинмононуклеотид-пирофосфорилазы (ис­точником синтеза фосфорибозилпирофосфата служит рибозо-5-фос-фат, образующийся в пентозофосфатном пути окисления глюкозы):

Второй этап продолжается в ядре клетки, реакция катализируется NAD-пирофосфорилазой:

Синтез кофермента также может осуществляться митохондриями.

НАДФ+ образуется из НАД+ в цитоплазме клетки с участием фермента НАД-киназы:

 

Часть никотинамидных коферментов синтезируется в организме животных из триптофана. Однако этот путь, в который вовлекается до 2 % метаболического пула триптофана, значительно уступает по эффективности первому (т. е. из прямого витаминного предшествен­ника).

По истечении срока функционирования распад их осуществляется при помощи НАД- и НАДФ-зависимых гликогидролаз, в результате чего кофер-мент распадается на никотиновую кислоту и АДФ-рибозу. Никотиновая кис­лота и ее амид образуют конъюгаты с глюкуронидами и метальными группи­ровками и с мочой выводятся из организма.

 

 

Биохимические функции

Почти весь имеющийся в клетках и жидких средах организма витамин РР представлен в виде никотинамида, вклю­ченного в состав коферментов — НАД и НАДФ. Поэтому значение ниацина определяется ролью этих коферментов, которая является чрез­вычайно многогранной:

• НАД+ — кофермент дегидрогеназ, участвующий в реакциях окис­ления глюкозы, жирных кислот, глицерина, аминокислот, яв­ляется коферментом дегидрогеназ цикла Кребса (исключая сук-цинатдегидрогеназу). В этих реакциях кофермент выполняет функцию промежуточного акцептора электронов и протонов.

• НАД+ — переносчик протонов и электронов в дыхательной цепи митохондрий (от окисляемого субстрата к первому комплексу цепи тканевого дыхания).

• НАД+ — субстрат ДНК-лигазной реакции при синтезе и репара­ции ДНК, а также субстрат для синтеза поли-АДФ-рибозы в поли-(АДФ)-рибозилировании белков хроматина.

• НАДФH-H+ — донор водорода в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов и некоторых других соедине­ний.

• НАДФH-Н+ — компонент монооксигеназной цепи микросомного окисления, выполняющей функцию детоксикации антибиоти­ков и других чужеродных веществ.

• НАД+ и НАДФH-Н+ — аллостерические регуляторы ферментов энергетического обмена, в частности, ферментов цикла Креб­са, а также реакций новообразования глюкозы (глюконеогене-за).

Никотинамид и N-метилникотинамид (метаболит никотинамида) являются участниками процесса метилирования т-РНК и белков.

Синтез

Никотиновая кислота является жизненно важной структурой для многих живых организмов. Некоторые из них способны синтезировать ее из амино­кислоты триптофана. Биосинтез никотиновой кислоты — многостадийный процесс, основные этапы которого заключаются в следующем: из триптофана образуется кинуренин, затем, после ряда промежуточных стадий, хинолиновая кислота, декарбоксилирование которой приводит к образованию никотино­вой кислоты.

Имеется много схем химического синтеза никотиновой кислоты. Наибо­лее простой из них является использование в качестве предшественников ни­котина или анабозина. В обоих случаях это одностадийный процесс, связан­ный с каталитическим окислением никотина или анабазина серной кислотой в присутствии металлического селена при температуре 100 °С.

Авитаминоз

Дефицит витамина РР приводит к развитию пеллагры, которая проявляет­ся в виде различных дерматитов с обострением после солнечного воздействия. При пеллагре отмечены также нарушения функций пищеварения и нервной системы.

Практическое применение

В медицинской практике используют исходные никотиновую кислоту и ее амид, а также в комплексе с другими химическими соединениями. Никотинамид применяют при атеросклерозе, в частности при гиперхолистеринемии, для нормализации функций печени, почек, головного мозга. Среди комплекс­ных препаратов, в состав которых входит никотиновая кислота, можно отме­тить никошпан, содержащий кроме никотиновой кислоты но-шпу (сосудорас­ширяющее и спазмолитическое средство), а среди производных никотиновой кислоты широкое применение в медицинской практике получил кордиамин (стимуляция функций нервной системы и дыхания).

Никотиновая кислота и никотинамид являются ростовыми факторами для микроорганизмов, в том числе и имеющих промышленное значение. Витамин РР применяется для витаминизации хлебобулочных изделий, а также входит в рацион сельскохозяйственных животных (на 1 т комбикорма — 40—60 г вита­мина РР).

 

3.5. Витамин В6 (пиридоксин, пиридоксамин, пиридоксаль)

Общая характеристика

Витамин В6 был открыт П. Дьерди в 1934 г., а через четыре года выделен в кристаллическом состоянии. Различают три индивидуальных вещества, обладающих свойствами витамина В6: пиридоксамин, пиридоксин и пиридок­саль. Кристаллы пиридоксамина бесцветные с температурой плавления 160 "С, хорошо растворимы в воде и некоторых органических растворителях. Аналогичными свойствами обладает и пиридоксаль. Кристаллы пиридоксина плавятся при температуре 195°С и почти не растворяются в органических растворителях.

Все три формы витамина В6 легко превращаются друг в друга, однако наи­большую биологическую значимость имеет фосфорилированная форма пиридоксаля.

Витамин В6 синтезируется растительными и микробными клетками. Наи­большее количество его в печени, яйцах, дрожжах, моркови (табл. 13). Су­точная потребность человека в этом витамине 3—4 мг.

Таблица 13.

Содержание витамина В6 в некоторых пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г
Яйцо куриное Молоко коровье Печень 0,85 Пшеница Морковь 2,0 3,2

Из антивитаминов В6 наибольшее значение имеет изониазид, так как он оказывает антибактериальное действие на туберкулезные микобактерии и ис­пользуется в качестве противотуберкулезного препарата.

Метаболизм

Витамин В6 после поступления в организм с пищей всасывается в тонком кишечнике методом простой диффузии. С током крови он транспортируется к тканям и достаточно легко проникает вовнутрь клеток. В клетках происходит фосфорилирование всех трех форм витамина В6, однако наибольшую значи­мость имеет фосфопиридоксаль. Фосфорилирование осуществляется при по­мощи фермента пиридоксалькиназы, при этом образуется активная форма ви­тамина В6 или кофермент фосфопиридоксаль. Катаболизм фосфопиридоксаля начинается с дефосфорилирования, которое катализируется различными фосфатазами. Далее происходит окисление и образуется 4-пиридоксиловая кисло­та, которая выводится из организма с мочой.

Биохимические функции

Витамин В6 часто называют «королем об­мена аминокислот»; вместе с тем его коферментные формы участву­ют в реакциях, катализируемых почти всеми классами ферментов. Механизм действия всех пиридоксальфосфатзависимых ферментов сходен: 1) вначале образуются шиффовы основания между амино­кислотой и коферментом (рис. 1), при этом нитрофильный азот пиридонового кольца действует как своеобразный электронный сток, уводя электроны от аминокислоты и стабилизируя промежуточный интермедиат — карбанион; 2) будучи неустойчивыми, шиффовы ос­нования (альдимины) далее модифицируются в процессах трансами-нирования, декарбоксилирования, изомеризации и во многих других превращениях боковой цепи аминокислот.

Коферментные формы витамина В6 входят в состав следующих фер­ментов:

• аминотрансфераз аминокислот, катализирующих обратимый пе­ренос NH2-rpynnbi от аминокислоты на сс-кетокислоту, при этом образуются новые сс-кетокислоты и заменимые аминокислоты;

• декарбоксилаз аминокислот, отщепляющих карбоксильную груп­пу аминокислот, что приводит к образованию биогенных ами­нов (гистамина, серотонина, ГАМК и других), а также моно-аминоксидаз, гистаминазы (диаминооксидаза) иаминотрансферазы ГАМК, обезвреживающих (окисляющих) биогенные амины;

• изомераз аминокислот, с помощью которых организм разрушает D-аминокислоты (в состав тканевых белков млекопитающих вхо­дят L-аминокислоты);

• аминотрансфераз иодтирозинов и иодтиронинов, участвующих в синтезе гормонощитовидной железы и распаде этих гормонов в периферических тканях;

• синтазы Ъ-аминолевуленовой кислоты, участвующей в биосинте­зе гема гемоглобина и других гемсодержащих белков (из гли­цина и сукцинил~КоА);

• кинурениназы и кинуренинаминотрансферазы, обеспечивающих синтез витамина РР из триптофана;

• цистатионинсинтазы и цистатионинлиазы — фермен­тов, катализирующих синтез и распад цистатионина в следую­щих реакциях;

• синтетазы 3-дикетосфингозина, участвующие в реакциях синтеза сфинголипидов (из серина и пальмитоил~КоА).

Рисунок 1.

Синтез

Химический синтез пиридоксина осуществляется посредством конденса­ции этоксиацетилацетона и цианацетамида. Синтез пиридоксина возможен через производные хинолина и изохинолина, а также через производные фурана. Пиридоксамин получают из метилового эфира пиридоксина посред­ством аминирования аммиаком в метиловом спирте при 140 °С. Пиридоксаль получают из гидрохлорида пиридоксина окислением посредством дихромата калия в серной кислоте при 60 °С.

Авитаминоз

Признаком авитаминоза В6 являются кожные заболевания (эритемы, эде­мы), нарушения центральной нервной системы и кроветворения. Дефицит ви­тамина В6 у человека проявляется более отчетливо в младенческом возрасте и сопровождается конвульсиями и эпилептическими припадками.

Практическое применение

В медицинской практике используют как витамин В6, так и его кофер-ментные формы. Пиридоксин применяют при токсикозах у беременных, ате­росклерозе, нервных и кожных заболеваниях. Пиридоксальфосфат более эф­фективен, особенно при кожных заболеваниях.

 

3.6. Витамин В12 (цианкобаламин)

Общая характеристика

Цианкобаламины представляют собой группу веществ, обладающих ак­тивностью витамина В12. Впервые этот витамин был получен в кристалличе­ском состоянии в 1948 г. Е. Рикетсом и Е. Смитом. Кристаллы его тем­но-красного цвета, хорошо растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях. Витамин В12 чувствителен к действию света, при световом воздействии цианкобаламин превращается в оксикобаламин. Из всех известных витаминов цианкобаламин имеет самую сложную химическую структуру:

 

 

витамин В12 (цианкобаламин)

Обнаружено много природных аналогов витамина В12, кроме того, ряд его аналогов получен методом химического синтеза (более 30 соединений).

Антивитамины В12 имеют различную химическую структуру. Например, 1,2-дихлордиаминобензол подавляет синтез витамина В12, псевдовитамин В12 блокирует процесс всасывания витамина в тонком кишечнике.

Потребность людей в витамине В12 достаточно мала и составляет всего около 1 мкг в сутки. В пищевых продуктах содержание В12 также меньше по сравнению с другими витаминами. Данные представлены в табл. 14.

Таблица 14.

Содержание витамина В12 в некоторых пищевых продуктах

Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г Пищевой продукт Содержание витамина, мкг/г
Печень быка Сердце 1,2 0,5 Рыба Яйцо куриное 0,12 0,015

Метаболизм

Витамин В12 в свободном состоянии не может всасываться в желудоч­но-кишечном тракте, а усваивается организмом только в комплексе со специ­фическим белком. Этот белок представляет собой гликопротеин с молекуляр­ной массой 90 кБа и называется внутренним фактором или фактором Кастла (по фамилии открывшего его ученого). Комплекс витамина В12 с фактором Кастла легко всасывается в тонком кишечнике. После поступления в кровь этот комплекс распадается, и внутренний фактор разрушается протеиназами крови. Свободный кобаламин образует комплексы с α- и β-глобулинами, ко­торые и транспортируют его к тканям. В тканях кобаламин превращается в свои активные формы — метилкобаламин (Мет-К) и дезоксиаденозилкобаламин (ДОАК) — коферменты ряда кобамидных ферментов. Распад их осуще­ствляется в печени и почках, а кобаламин выводится из организма с мочой.

Биохимические функции

К настоящему времени известно ~ 15 раз­личных В12-регулируемых реакций, но только две из них протекают в клетках млекопитающих — синтез метионина из гомоцистеина (явно не удовлетворяющий потребностям организма) и изомеризация D-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. Рассмотрим эти реакции.

1. В первой реакции участвует метил-В12, являющийся коферментом метионинсинтазы (гомоцистеинметилтрансферазы). Фермент пе­реносит метильную группу с 5-метил-ТГФК на гомоцистеин с обра­зованием метионина:

При уменьшении содержания в диете витамина В12 синтез метио­нина метионинсинтазой снижается, но поскольку при полноценном питании метионин поступает с пищей, метаболизм белков нарушает­ся не сразу. Вместе с тем падение активности метионинсинтазы при­водит к накоплению 5-метил-ТГФК (см. схему), который образуется при восстановлении 5,10-метилен-ТГФК, т. е. исчерпывается пул дру­гих коферментов ТГФК. Таким образом, даже при условии вполне достаточного общего уровня фолатов создается их функциональный дефицит — уменьшается содержание формил- и метиленпроизводных ТГФК. Как раз эти производные, а точнее, приносимые ими одноуглеродные радикалы, необходимы для синтеза предшественников нук­леиновых кислот. Этот феномен получил название секвестрация пула ТГФК.

Описанная реакция служит примером тесной взаимосвязи между двумя витаминами — фолиевой кислотой и кобаламином. Не удиви­тельна поэтому и схожесть симптомов заболевания при дефиците ка­


Просмотров 818

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!