Витамины группы В (водорастворимые).

Витамин В, - тиамин - был выделен из дрожжей, и установлено его строение в виде соли тиаминхлорида:

Витамин В| наряду с аминогруппой содержит в молекуле атом серы S. Отсюда название - тиамин (от греч. «teion» - сера).

В форме тиаминхлорида витамин В существует в кислой среде. Для нейтральной и щелочной среды характерна иная структура - с разомкнутым тиазоло- вым кольцом; при этом в молекуле тиамина появляются свободные альдегидная и сульфгидрильная группы.

Тиамин представляет собой мелкие бесцветные кристаллы, горькие на вкус, хорошо растворимые в воде. Растворы его в кислой среде устойчивы и выдерживают нагревание до высоких температур. В нейтральной и особенно в щелочной среде тиамин быстро разрушается. При окислении он переходит в тиохром - соединение, характеризующееся ярко-синей флуоресценцией в ультрафиолетовом свете, благодаря чему его легко определить количественно.

При В|-авитаминозе развивается заболевание, получившее название полиневрита (болезнь бери-бери). Оно состоит в прогрессирующей дегенерации нервных окончаний и проводящих пучков, следствием чего являются потеря кожной чувствительности, нарушение нормальной моторики желудочно-кишечного тракта, сердечные боли. В конце наступает паралич и смерть.

Заболеванию бери-бери кроме человека подвержены также птицы, кролики, собаки, крысы, морские свинки и многие другие животные.

Механизм действия витамина В| заключается в переносе тиаминпирофосфо- киназой пирофосфата с АТФ на тиамин, который превращается в тиаминпиро- фосфат, являющийся коферментом декарбоксилаз кетокислот в окислительных метаболических путях (рис. 12.3).

Механизм взаимодействия пирувата с тиаминпирофосфатом

Рис. 12.3. Механизм взаимодействия пирувата с тиаминпирофосфатом

Оксиэтилтиаминпирофосфат, в свою очередь, распадается с высвобождением тиаминпирофосфата и продукта деструкции пировиноградной кислоты либо в виде ацетальдегида, который далее превращается в этиловый спирт, либо в виде аце- тил-КоА. При этом устраняется пировиноградная кислота, возникающая в больших количествах при распаде углеводов и аминокислот. Пировиноградная кислота является сильным ядом для нервной системы. Ее действие приводит к тяжелым последствиям, которые имеют место при В|-авитаминозе.

Тиамин пирофосфат катализирует также реакции переноса двухуглеродных фрагментов, будучи коферментом соответствующих ферментов. Нарушение этих процессов при недостатке витамина Bt сказывается на состоянии организма и тоже проявляется как Вv-авитаминоз.

Источником витамина Bj для человека служат главным образом хлеб и крупы в тех случаях, когда зерно при обработке не теряет зародышей и оболочек, которые в основном и содержат тиамин (ржаная мука, неполированный рис). Велико содержание витамина В] в пекарских и пивных дрожжах.

Витамин В2 - рибофлавин. Растворы этого витамина ярко-желтого цвета, характеризуются желто-зеленой флуоресценцией. В полициклической молекуле рибофлавина

сочетаются бензольный, пиразиновый и пиримидиновый циклы. В пиразиновом цикле присоединен остаток пятиатомного спирта - рибит.

Название «рибофлавин» отражает наличие в молекуле остатка рибита и желтый цвет (от лат. «flavor» - желтый) окисленной формы.

Рибофлавин химически неустойчив, легко разрушается при кипячении и на свету. Под действием света он распадается на спирт рибит и 6,7-диметилизоал- локсазин (люмихром).

В основе биологического действия этого витамина лежит способность легко окисляться и восстанавливаться. Наибольшей способностью присоединять атомы Н обладают атомы N, находящиеся в молекуле изоаллоксазина.

В2-авитаминоз у человека вызывает ряд нарушений: остановку роста, выпадение волос, поражение слизистых оболочек (особенно в уголках рта), быструю утомляемость зрения, понижение работоспособности, нарушение нормального синтеза гемоглобина. Патологические изменения возникают и в нервной системе.

Источником витамина В2 для человека являются молоко и зеленые овощи; много витамина В2 в печени и почках животных, в пивных и пекарских дрожжах. Потребность в нем человека составляет 2 мг/сут.

Витамин В3 - пантотеновая кислота, а,у-диокси-Р,Р-диметилбутирил-Р- аланин:

Пантотеновая кислота содержится во многих животных, растительных и микробных объектах (от греч. «pantoten» - отовсюду). Это вязкая светло-желтая маслянистая жидкость, смешивающаяся с водой и уксусной кислотой. Биологической активностью обладает только правовращающий оптический изомер. Пантотеновая кислота легко окисляется и гидролизуется в присутствии кислот и щелочей по пептидной (-СО-Т^Н-)-связи.

При недостатке пантотеновой кислоты в организме человека и животных развиваются разнообразные патологические явления: поражение кожных покровов и слизистых оболочек внутренних органов, дегенеративные изменения ряда органов и тканей (особенно страдают железы внутренней секреции), потеря и депигментация волос.

/2.4. Структура молекулы коэнзима А

Рис. /2.4. Структура молекулы коэнзима А

Наиболее яркий симптом Вз-авитаминоза у человека - онемение пальцев ног, сопровождающееся покалыванием; затем возникает жгучая боль в пальцах и подошвах, распространяющаяся до голени. Все это объясняется тем, что пантотеновая кислота входит в состав коэнзима А (рис. 12.4), который является ключевым компонентом метаболизма в синтезе и расщеплении жирных кислот и обеспечивает осуществление реакций, необходимых для взаимопревращения углеводов и жиров (см. гл. 9).

Богатым источником пантотеновой кислоты служат дрожжи, печень, яичный желток, зеленые части растений; в небольших же количествах она содержится во всех пищевых продуктах. Кроме того, пантотеновая кислота синтезируется микрофлорой кишечника. Потребность в ней человека 12 мг/сут.

Витамин РР (В5) - никотиновая кислота и никотинамид:

Никотиновая (пиридинкарбоновая) кислота (белые кристаллы с /п,п=131°С) и ее амид (никотинамид, ниацин) известны очень давно. Эти вещества предохраняют от заболевания пеллагрой (от итал. «pellagra» - жесткая, шершавая кожа) и излечивают ее. Собственно антипелларгическим действием обладает только амид никотиновой кислоты, а сама она является провитамином.

Начинается пеллагра с воспаления слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. Затем воспаляется кожа (дерматит) на участках тела, подверженных освещению солнцем. Отсюда название витамина РР - по начальным буквам слов «preventive pellagra» (итал.), что означает предотвращающий пеллагру.

Никотинамид входит в состав никотинамидадениндинуклеотида НАДН и его производного никотинамидадениндинуклеотидфосфата НАДФ. НАДН и НАДФ - важнейшие коферменты дегидрогеназ в различных метаболических процессах (см. гл. 9). Отсюда ясен механизм действия витамина РР - он восполняет дефицит одного из ключевых компонентов метаболизма.

Некоторое количество никотиновой кислоты синтезируется в организме животных и человека из аминокислоты - триптофана. Этот синтез протекает при участии витамина В6. Таким образом, РР-авитаминоз развивается при неполноценном белковом питании (мало триптофана) и недостатке витамина В6. Поэтому пеллагру характеризуют как полиавитаминоз, т. е. заболевание, вызванное отсутствием нескольких витаминов в диете.

Никотиновая кислота и ее амид широко распространены в растительных и животных объектах. Источником витамина РР для человека служит пшеничный хлеб, печень и почки животных, картофель и многие другие продукты. Потребность человека 25 мг/сут.

Витамин Вб - пиридоксин. Витамин В6 сейчас рассматривают как сочетание трех индивидуальных веществ: пиридоксола, пиридоксаля и пиридоксамина:

Каждое из них обладает свойствами витамина, ибо в организме способно перейти в пиридоксальфосфат, который, собственно, и участвует в химических реакциях, связанных с действием данного витамина.

Пиридоксальфосфат - важнейший компонент в метаболических превращениях аминокислот (см. гл. 9). Он является коферментом в реакциях декарбоксилирова- ния ряда аминокислот, а также в реакциях переаминирования аминокислот с кето- кисл отам и.

Отсутствие в пище пиридоксина сопровождается резким нарушением обмена белков, так как реакции переаминирования аминокислот обеспечивают запас свободных аминокислот, необходимых для биосинтеза белковых тел. Отсюда ясен механизм действия витамина В6: он восполняет дефицит метаболизма аминокислот.

Основным симптомом В6-авитаминоза является нарушение кроветворения и развитие различного рода дерматитов, которые не поддаются лечению никотиновой кислотой. У детей прекращается рост. Обнаружено также, что Вб-авитаминоз может сопровождаться нарушением обмена липидов, что ведет к развитию атеросклероза.

Источником витамина В6 для человека служат говядина, рыба, горох, яичный желток и зеленые части растений. Так как витамин В6 очень широко распространен в продуктах питания, то в обычных условиях В6-авитаминоз у человека не наблюдается. Потребность в нем человека 2 мг/сут.

Витамин Вп~ цианкобапамин. По своей химической структуре (рис. 12.5) витамин В12 относится к комплексным соединениям - корринам, сходным с порфири- нами, к которым принадлежит гем, входящий в состав гемоглобина (см. разд. 8.2).

Строение молекулы витамина В|

Рис. 12.5. Строение молекулы витамина В|2

Общая масса кобальта в организме взрослого человека составляет примерно 1,2 мг, т.е. менее 2-10 6 %. Около 1 мг из этой массы находится в форме цианкобаламина и его аналогов.

Витамин В12 — необходимый компонент кроветворения. Его дефицит приводит к анемии.

Растения не содержат витамина В|2- Основным его источником для человека служат мясо, молоко, яйца, но синтезируется он только микроорганизмами.

Депо витамина В12 у человека находится в печени, где цианкобаламин накапливается в количестве нескольких миллиграммов. Перенос витамина В12 через кишечную стенку осуществляет белок - так называемый внутренний фактор. Поэтому нарушение синтеза этого фактора приводит к В 12- авитаминозу даже при наличии достаточного количества витамина в пище. Часть его поступает в организм человека и животных в результате деятельности микробов-симбионтов кишечного тракта. Потребность человека в цианкобаламине составляет 0,006 мг/сут.

Витамин Вц - пангамовая кислота. Указанное соединение было выделено в кристаллическом состоянии из проростков риса, пивных дрожжей, печени и других источников. Это вещество очень широко распространено в природе, особенно в семенах растений, откуда и произошло его название (от греч. «рал» - все, «garni» - семя).

Формула строения витамина Bts имеет вид

Пангамовая (К>1-диметилглицил-6-глкжоновая) кислота - гигроскопичный кристаллический белый порошок, хорошо растворимый в воде, но нерастворимый в эфире, хлороформе и бензоле.

Пангамовая кислота оказывает положительное влияние на переносимость кислородного голодания и может быть охарактеризована как антианоксический витамин. Кроме того, она предохраняет от жирового перерождения печени. Однако до сих пор неизвестно, синтезируется пангамовая кислота в организме или она должна обязательно поступать извне.

Механизм действия пангамовой кислоты состоит в каталитическом ускорении переноса метальных групп в биохимических реакциях метилирования различных соединений. В частности, пангамовая кислота обеспечивает биосинтез холина, метионина, креатина и креатинфосфата. Креатинфосфат активно разрушается при интенсивных мышечных нагрузках, поэтому при перегрузке сердца пангамат кальция применяют для лечения предынфарктного и послеинфарктного состояний.

Витамин Вс - птероилглутаминовая кислота. Этот витамин более известен под названием фолиевой кислоты, так как он содержится в значительных количествах в листьях (от лат. «folium» - лист). Выделено несколько фолиевых кислот, и каждому представителю этой группы витаминов дают название в соответствии с его химической структурой. Структура одной из фолиевых кислот - птероилмоноглу- таминовой - представлена на рис. 12.6.

Структура птероилмоноглутаминовой кислоты

Рис. 12.6. Структура птероилмоноглутаминовой кислоты

Остальные фолиевые кислоты отличаются от птероилмоноглутаминовой кислоты наличием большего или меньшего числа (от 3 до 6) остатков глутаминовой кислоты, присоединенных к концевому остатку глутаминовой кислоты в виде у-глутамилпептида.

Фолиевая кислота представляет собой игольчатые кристаллы желтого цвета, содержащие 2 моля кристаллизационной воды на 1 моль кислоты. Они стабильны на воздухе, не могут быть охарактеризованы по температуре плавления, так как разлагаются при 250°С. Ограниченно растворимы в воде (25 мг/л), ледяной уксусной кислоте и спиртах, нерастворимы в эфире, ацетоне, хлороформе. При длительном освещении фолиевая кислота разрушается.

В экспериментах установлено, что, если в пище животных (например, цыплят) недостает фолиевой кислоты, у них задерживается рост и нарушается кроветворение.

Очень чувствительны к недостатку витамина Вс молочнокислые бактерии, для которых он является незаменимым ростовым фактором.

Человек мало страдает от Вс-авитаминоза, так как фолиевая кислота синтезируется микрофлорой желудочно-кишечного тракта и всегда поступает в организм в достаточном количестве. В случае этого авитаминоза у человека развиваются анемия и множественные нарушения деятельности органов пищеварения.

Фолиевая кислота - кофермент ряда ферментов, которые переносят одноуглеродные фрагменты при биосинтезе многих соединений. В частности, важной стадией при биосинтезе метионина и тимина является перенос метальных групп. Эти соединения играют ведущую роль в обмене белков и нуклеиновых кислот (см. гл. 9). Недостаток метионина и серина лимитирует синтез белковых тел. Отсутствие тимина и соответствующего ему нуклеотида лимитирует биосинтез ДНК и всех видов РНК. В связи с этим понятны нарушения жизнедеятельности, которые наблюдаются при Вс-авитаминозе.

Фолиевая кислота переносит одноуглеродные фрагменты в восстановленном состоянии, в виде тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК). Присоединение фрагментов при участии фермента - формилметенилметилентетрагидрофолатсинтетазы. Молекулярная масса фермента из разных источников находится в пределах от 150 000 до 225 000.

При переносе формильного радикала ТГФК взаимодействует с витамином В12-

о н

Примером может служить перенос формильной группы Л / при биосинтезе

С

формилметионил-тРНК, с присоединения которой к рибосоме начинается биосинтез белков (рис. 12.7).

Перенос формильной группы
при биосинтезе формилметионил-тРНК

Рис. 12.7. Перенос формильной группы при биосинтезе формилметионил-тРНК

Источниками фолиевых кислот для человека являются многие продукты, в том числе шпинат, цветная капуста, печень животных, хлеб. Особенно высоко содержание фолиевой кислоты в пивных и пекарских дрожжах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >