ТПФ – кофермент транскетолазы. Клиническая фармакология. недостаточность витаминов Б. жирорастворимые витамины

Биохимия, ее задачи. Значение биохимии для медицины. Современные биохимические методы исследования.

БХ-наука о структуре веществ, входящих в состав живого организма, их превращениях и физико-химических процессах, лежащих в основе жизнедеятельности.

Задачи БХ

1.Изучение процессов БИОКАТАЛИЗА.

2.Изучение механизмов наследственности на молекулярном уровне.

3.Изучение строения и обмена нуклеиновых кислот.

4.Изучение строения и обмена белков, жиров

5.Изучение превращения углеводов.

7.Изучение биологической роли сигнальных молекул (ГОРМОН).

8.Изучение роли витаминов в обмене веществ.

9.Изучение роли минеральных веществ.

Значение БХ для медицины.

Основные задачи медицины: патогенез, диагностика, лечение, профилактика заболеваний.

1.Значение БХ для понимания механизма заболевания.

ПР. Сердечно-сосудистые заболевания (атеросклероз). В настоящее время предполагают, что важным является чувствительность рецепторов клеток к ЛПНП

2.Значение БХ для диагностики заболеваний.

Широкое использование биохимических исследований биологических жидкостей.

A. Количество субстратов.

Б. Исследование активности ферментов.

B. Исследование уровня гормонов. Методы РИА, ИФА. Выявление ПРЕДЗАБОЛЕВАНИЙ.

3. Значение БХ для лечения. Выявление нарушенных звеньев метаболизма, создание соответствующих лекарственных препаратов, широкое использование природных препаратов.

4.Значение БХ для профилактики заболеваний. ПР. Недостаток вит. С -цинга-для профилактики вит. С. Недостаток вит. D- рахит-вит. D

Аминокислоты, их классификация. Строение и биологическая роль аминокислот. Хроматография аминокислот.

Белки состоят из АК. Все АК можно разделить на 4 группы:

1 .Заменимые - синтезируются в организме: АЛА, АСП, АСН, ГЛУ, ГЛН, ГЛИ, ПРО, СЕР.

2.Незаменимые - не синтезируются в организме и поступают с пищей: ВАЛ, ЛЕЙ, ИЛЕ. ЛИЗ. ТРЕ, МЕТ, ФЕН, ТРИ.

3.Частично заменимые - синтезируются в организме, но очень медленно и не покрывают всех потребностей организма: ГИС, АРГ.

4.Условно заменимые - синтезируются из незаменимых аминокислот: ЦИС (МЕТ), ТИР (ФЕН).

Полноценность белкового питания определяется:

1. Наличием всех незаменимых аминокислот. Отсутствие даже одной незаменимой аминокислоты нарушает биосинтез белка.

1. Аминокислотным составом белка. Все АК могут содержаться в продуктах как животного, так и растительного происхождения.

В изоэлектрическом состоянии белок менее устойчив. Это свойство белков используется при их ФРАКЦИВАНИИ:

1.ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ.

Для неё используется ИОНООБМЕННИКИ, которые изготавливаются из чистой целлюлозы: ДЭАЭ - целлюлоза (содержит катионные группы); КМ - целлюлоза (содержит анионные группы). На ДЭАЭ разделяют отрицательно заряженные белки, на КМ - положительно заряженные. Чем больше в белке СООН групп, тем прочнее он связывается с ДЭАЭ целлюлозой.

2.Разделение белков на основании величины заряда - электрофорез белков. С помощью электрофореза в сыворотке крови выделяют как минимум 5 фракций: АЛЬБУМИНЫ, альфа, альфа-2, гамма, бета - глобулины.

Принципы классификации белков. Характеристика простых белков. Характеристика гистонов и протаминов.

Коферменты и их функции в ферментативных реакциях. Витаминные коферменты. Примеры реакций с участием витаминных коферментов.

КОФЕРМЕНТЫ - низкомолекулярные органические вещества не белковой природы. Они чаще всего содержат в своём составе различные витамины, следовательно, их делят на две группы: 1.Витаминные. 2.Невитаминные.

1.ТИАМИНОВЫЕ в составе витамин В1 (ТИАМИН) - ТМФ – ТИАМИНМОНОФОСФАТ, ТДФ- ТИАМИНДИФОСФАТ, ТТФ - ТИАМИНТРИФОСФАТ. ТПФ связана с ферментами ДЕКАРБОКСИЛАЗАМИ альфа КЕТОКИСЛОТ (ПВК, альфа КГК)

2.ФЛАВИНОВЫЕ содержат витамин В2 - ФМН – ФЛАВИНМОНОНУКЛЕОТИД, ФАД - ФЛАВИИАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД.

ФМН и ФАД связанны с ферментами ДЕГИДРОГЕНАЗАМИ. Участвуют в реакциях ДЕГИДРИРОВАНИЯ.

3. ПАНТОТЕИНОВЫЕ (витамин ВЗ) - KOF A (HS-KOA - HS КОЭНЗИМ А) - КОФЕРМЕНТ АЦИЛИРОВАНИЯ.

4. НИКОТИНАМИДНЫЕ содержат витамин РР (НИАЦИН)- НАД (НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД), НАДФ (НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИДФОСФАТ). Связаны с ДЕГИДРОГЕНАЗАМИ:

5.ПИРИДОКСИНОВЫЕ содержат витамин В6. ПАФ – ПИРИДОКСАМИНОФОСФАТ, ПФ - ПИРИДОКСАЛЬФОСФАТ.:

1.Реакции ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ (ТРАНСАМИНИРОВАНИЕ). Связан с ферментами АМИНОТРАНСФЕРАЗАМИ.

2.РЕАКЦИИ ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ АК.

Номенклатура и классификация ферментов. Характеристика класса оксидоредуктаз. Примеры реакций с участием оксидоредуктаз

1. ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ.

2. ТРАНСФЕРАЗЫ.

3. ГИДРОЛАЗЫ.

5. ИЗОМЕРАЗЫ.

6. ЛИГАЗЫ.

Каждый класс делится на подклассы. Подклассы делятся на ПОДПОДКЛАССЫ.

1 .ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ.

Ферменты этого класса участвуют в ОВР. Это наиболее многочисленный класс ферментов (более 400 ОКСИДОРЕДУКТАЗ). 1.АЭРОБНЫЕ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ . Они участвуют в реакциях ДЕГИДРИРОВАНИЯ.

Некоторые АЭРОБНЫЕ ДЕГИДРОГЕНАЗЫ называют ОКСИДАЗАМИ. Например, ОКСИДАЗЫ АК.

2.АНАЭРОБНЫЕ Д Г. Эти ферменты также участвуют в реакциях ДЕГИДРИРОВАНИЯ, т.е. отнятия Н2 от окисляемого субстрата и транспортировка его на любой др. субстрат, кроме О2.

3.ПЕРОКСИДАЗЫ. Ферменты, которые отнимают Н2 от окисляемого субстрата и транспортируют его на ПЕРОКСИД.

4.ЦИТОХРОМЫ. Они содержат в своем составе ГЕМ. ЦИТОХРОМЫ участвуют в транспорте только электронов.

Характеристика класса лиаз, изомераз и лигаз (синтетаз), примеры реакций.

2.Ферменты, разрывающие связи между атомами углеводов не ГИДРОЛИТИЧЕСКИМ путём без участия воды (АЛЬДОЛАЗА).

3.Ферменты, участвующие в реакциях ГИДРАТАЦИИ и ДЕГИДРАТАЦИИ.

ИЗОМЕРАЗЫ . Ферменты этого класса участвуют в ИЗОМЕРИЧЕСКИХ превращениях. При этом один структурный изомер может превращаться в другой, за счёт внутри молекулярной перегруппировки атомов.

ЛИГАЗЫ . Ферменты этого класса участвуют в реакциях соединения двух и более простых веществ с образованием нового вещества. Эти реакции требуют затрат энергии извне в виде АТФ.

Характеристика классов ферментов трансфераз и гидролаз. Примеры реакций с участием данных ферментов.

ТРАНСФЕРАЗЫ . Ферменты этого класса участвуют в транспорте атомных групп от донора к акцептору. В зависимости от переносимых групп, ТРАНСФЕРАЗЫ делятся на несколько подклассов:

1.АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ. Они участвуют в реакциях ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ.

АСАТ - АСПАРАГИНОВАЯ АМИНОТРАНСФЕРАЗА.

2.МЕТИЛТРАНСФЕРАЗЫ (СНЗ группы).

3.ФОСФОТРАНСФЕРАЗЫ (ФОСФАТНЫЕ группировки).

4.АЦИЛТРАНСФЕРАЗЫ (кислотные остатки).

ГИДРОЛАЗЫ. Ферменты этого класса участвуют в реакциях разрыва связей в молекулах субстратов при участии воды.

1.ЭСТЕР АЗЫ действуют на СЛОЖНО-ЭФИРНЫЕ связи. К ним относятся ЛИПАЗЫ, ФОСФОЛИПАЗЫ, ХОЛЕСТЕРАЗЫ.

2.ГЛИКОЗИДАЗЫ - действует на ГЛИКОЗИДНУЮ связь, находящуюся в сложных углеводах. К ним относятся АМИЛАЗА, САХАРАЗА, МАЛЬТАЗА, ГЛИКОЗИДАЗЫ, ЛАКТАЗА.

3.ПЕПТИДАЗЫ участвуют в разрыве ПЕПТИДНЫХ связей в белках. К ним относятся ПЕПСИН, ХИМОТРИПСИН, АМИНОПЕПТИДАЗА, КАРБОКСИПЕПТИДАЗА и т.д.

12. Современные представления о механизме действия ферментов. Стадии ферментативной реакции, молекулярные эффекты, примеры.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ . С термодинамической точки зрения, действие любого фермента направлено на понижение энергии активации. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. Теория действия ферментов была предложена БЕЙЛИСОМ и ВАНБУРГОМ. Согласно ей, фермент представляет собой "губку", которая адсорбирует на своей поверхности молекулы реагирующих веществ. Она как бы стабилизирует их, способствует взаимодействию. 70 лет назад была предложена др. теория МИХАЭЛИСОМ и МЕНТЕНОМ. Они выдвинули понятие о F-S комплексе. Фермент взаимодействует с субстратом, образуя нестойкий промежуточный F-S комплекс, который затем распадается с образованием продуктов реакции (Р) и освобождением фермента. В этом процессе выделяют несколько стадий:

1.Диффузия S к F и их СТЕРИЧЕСКОЕ взаимодействие с образованием F-S комплекса. Эта стадия не продолжительна. На этой стадии практически не происходит понижения энергии активации.

2.Преобразование F-S комплекса в один или несколько активированных комплексов. Эта стадия является наиболее продолжительна. При этом происходит разрыв связей в молекуле субстрата, образование новых связей. Е активации ¯

3.Освобождение продуктов реакции от фермента и поступление их в окружающую среду.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЭФФЕКТЫ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ДЕЙСТВИЯ .

1. Эффект концентрации. Поэтому основная роль ферментов заключается в притяжении молекул реагирующих веществ на свою поверхность и концентрация этих молекул в области активного центра фермента.

2. Эффект, сближения и ориентации. Контактные участки активного центра фермента связывают специфически молекулы субстрата, сближают их и обеспечивают ориентацию так, чтобы это было выгодно для действия каталитических групп фермента.

3. Эффект натяжения ("дыбы"). До присоединения субстрата к активному центру фермента его молекула в расслабленном состоянии. После связывания молекула субстрата растягивается и принимает напряжённую деформированную конфигурацию. Понижается Е активации.

4. Кислотно-основной катализ. Группы кислотного типа отщепляют Н+ и имеют отрицательный заряд. Группы основного типа присоединяют Н+ и имеют положительный заряд. Это приводит к понижению энергии активации.

5.Эффект индуцированного соответствия. Он объясняет специфичность действия ферментов. По этому поводу имеется 2 точки зрения: А). Гипотеза ФИШЕРА. Согласно ей имеется строгое СТЕРИЧЕСКОЕ соответствие субстрата и активного центра фермента. В). Теория индуцированного соответствия КОШЛЕНДА. Согласно ей молекула фермента - это гибкая структура. После связывания фермента с субстратом, изменяется КОНФОРМАЦИЯактивного центра фермента и всей молекулы субстрата. Они находятся в состоянии индуцированного соответствия. Это происходит в момент взаимодействия.

13. Ингибирование ферментов. Конкурентное и неконкурентное ингибирование, примеры реакций. Лекарственные вещества как ингибиторы ферментов.

ИНГИБИТОРЫ. Ферменты - это катализаторы с регулируемой активностью. Ею можно управлять с помощью различных веществ. Действие фермента можно ИНГИБИРОВАТЬ определёнными химическими веществами- ИНГИБИТОРАМИ. По характеру действия ингибиторы делятся на 2 большие группы:

1.Обратимые - это соединения, которые НЕКОВАЛЕНТНО взаимодействуют с ферментом, при этом образуется комплекс, способный к диссоциации.

2.Необратимые - это соединения, которые могут специфически связывать определенные функциональные группы активного центра фермента. Они образуют с ним прочные КОВАЛЕНТНЫЕ связи, поэтому такой комплекс трудно разрушить.

ВИДЫ ИНГИБИРОВАНИЯ. По механизму действия выделяют следующие виды ИНГИБИРОВАНИЯ:

1. Конкурентное ингибирование - торможение ферментативной реакции, вызванное действием ингибиторов, структура которого очень близка к структуре S, поэтому и S, и ингибитор конкурируют за АЦ Ф. и связывается с ним то соединение. концентрация которого в окружающей среде больше. E+S - ES-EP

Многие лекарственные препараты действуют по типу конкурентного ингибитора. Примером является применение СУЛЬФАНИЛА (СА). При различных инфекционных заболеваниях, которые вызываются бактериями, применяются СА препараты. Введение СА приводит к ИНГИБИРОВАНИЮ фермента бактерий, которые синтезируют ФОЛИЕВУЮ кислоту. Нарушение синтеза этой кислоты проводит к нарушению роста микроорганизмов и их гибели.

2.НЕКОНКУРЕНТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ -ингибитор и субстрат не имеют структурного сходства; ингибитор не влияет на образование F-S-комплекса; образуется тройной ESI -комплекс.

Такие ингибиторы влияют на каталитическое превращение субстрата. Они могут связываются как непосредственно с каталитическими группами AЦ Ф, так и вне АЦ Ф. Но в любом случае они влияют на конформацию активного центра. В качестве неконкурентного ингибитора выступают ЦИАНИДЫ. Они прочно связываются с ионами железа ЦИТОХРОМОКСИДАЗЫ. Этот фермент является одним из компонентов дыхательной цепи. Блокирование дыхательной цепи приводит к мгновенной гибели организме. Действие можно снять только с помощью РЕАКТИВАТОРОВ.

3.СУБСТРАТНОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ - это торможение ферментативной реакции, вызванное избытком субстрата. При этом образуется F-S комплекс, но он не подвергается каталитическим превращениям, т.к. делает молекулу фермента неактивной. Действие субстратного ингибитора снимается путём уменьшения концентрации субстрата.

4.АЛЛОСТЕРИЧЕСКОЕ ИНГИБИРОВАНИЕ . АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЕ ферменты могут иметь 2 и более единиц протомеров. При этом одна имеет каталитический центр и называется каталитической, а другая - АЛЛОСТЕРИЧЕСКИЙ центр и называется регуляторной. В отсутствии АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО ИНГИБИТОРА субстрат присоединяется к каталитическому центру, и идёт обычная каталитическая реакция. При появлении АЛЛОСТЕРИЧЕСКОГО ИНГИБИТОРА, он присоединяется к регуляторной единице и изменяет КОНФОРМАЦИЮ центра фермента, в результате этого активность фермента снижается.

14. Понятие об изоферментах. Характеристика изоферментов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и креатинкиназы (КК). Диагностическая роль изоферментов КК. Использование ферментов в медицине. Энзимодиагностика и энзимотерапия. Энзимопатология, примеры.

Изоферменты - это группа Ф-ов, которые катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются по некоторым физико-химическим свойствам. Они возникли вследствие генетических различий при формировании первичной структуры ферментного белка. Изоферменты обладают строгой органной специфичностью.

Определение активности ИЗОФЕРМЕНТОВ имеет диагностическое значение.

ЛДГ (лактатдегидрогеназа) имеет 5 изоферментов, каждый из которых является тетрамером. Эти Ф-ты ЛДГ различаются сочетанием – H и М-типа. В печени и мышцах преобладают и максимально активны ЛДГ-4 и ЛДГ-3. В миокарде, почечной ткани максимально активны ЛДГ-1 и ЛДГ-2. При патологии печени в сыворотке крови резко возрастает активность ЛДГ-4, ЛДГ-5.

КФК (КРЕАТИНФОСФОКИНАЗА) - 0,16 - 0,3ммоль/л. Состоит из 2-х единиц: В (мозг), М (мышцы). КФК-1 (ВВ, 0%, ЦНС) повышается при глубоком тяжёлом поражении (опухоль, травма, ушиб мозга). КФК-2 (MB, 3%, миокард) повышается при инфаркте миокарда, травме сердца. КФК-3 (ММ, 97%, мышечная ткань) повышается при поражении миокарда, синдром длительного давления.

Энзимопаталогия - изучает заболевания, связанные с нарушением деятельности Ф. в организме, либо полным их отсутствием. Н-р, фенилкетонурия: фенилаланин превращается в различные продукты, но только не в тирозин - фенилПВК, фениллактат. Это приводит к нарушению физических возможностей организма. Другой пример - отсутствие гистидазы. Этот Ф. участвует в превращении гистидина, отсутствие его приводит к накоплению гис в крови и моче, что оказывает негативное влияние на все обменные процессы, тормозится умственное и физическое развитие.

Энзимодиагностика - определение активности Ф. в диагностических целях. В основе этого лежит органоспецифичность Ф. Н-р. щелочная фосфатаза - специфический Ф, характеризует состояние костной ткани. Активность его повышается при рахитах, механической желтухе. При различных деструктивных процессах происходит нарушение целостности мембран поряженных органов, наблюдается выброс Ф. в кровь. Н-р. инфаркт миокарда.

Энзимотерапия - использование различных Ф в клинической практике в лечебных целях. Н-р при пониженной кислотности - пепсин.

Цитохромы электронтранспортной цепи. Их функционирование. Образование воды как конечного продукта обмена.

ЦИТОХРОМЫ - это ГЕТЕРОПРОТЕИНЫ. Их белковой частью является ГЕМ, структура которого представляет собой 4 ПИРРОЛЬНЫХ кольца и атом железа, который легко меняет валентность. Также могут включать медь.

20. Пути синтеза АТФ. Субстратное фосфорилирование (примеры). Молекулярные механизмы окислительного фосфорилирования (теория Митчелла). Разобщение окисления и фосфорилирования.

Процесс образования АТФ в дыхательной цепи – окислительное фосфорилирование. За счет энергии транспорта электронов в ДЦ из АДФ и неорганического фосфата образуется АТФ. Субстратное фосфорилирование – процесс синтеза АТФ из АДФ и фосфата за счет энергии окисленного субстрата в цитоплазме клетки. Примером субстратного фосфорилирования могут служить реакции:

Основные положения теории Митчела:

1.Мембрана МИТОХОНДРИЙ не проницаема для протонов.

2.Образуется протонный потенциал в процессе транспорта электронов и протонов.

3.Обратный транспорт протонов в МАТРИКС сопряжен с образованием АТФ.

Процесс транспорта электронов происходит во внутренней мембране. Протоны переносятся в межмембранное пространство, а электроны продвигаются по дыхательной цепи. Внутренняя мембрана со стороны матрикса заряжается отрицательно, а со стороны межмембранного пространства - положительно. Во время дыхания создается ЭЛЕКТРО-ХИМИЧЕСКИЙ градиент; концентрационный и разности потенциалов. Электрический и концентрационный градиент составляет ПРОТОНДВИЖУЩУЮ силу, которая дает силу для синтеза АТФ. На определенных участках внутренней мембраны есть протонные каналы. Протоны могут проходить обратно в матрицу, при этом образующаяся энергия идёт на синтез АТФ.

Разобщение дыхания и фосфорилирования

Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переносить протоны или другие ионы (ионофоры) из межмембранного пространства через мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы. В результате этого исчезает электрохимический потенциал и прекращается синтез АТФ. Это разобщение дыхания и фосфорилирования. В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается. Разобщители - липофильные вещества, легко проходящие через липидный слой мембраны. Это 2,4-динитрофенол, присоединяющий протон в межмембранном пространстве и перенося его в матрикс.

Переаминирование и декарбоксилирование аминокислот. Химизм процессов, характеристика ферментов и коферментов. Образование амидов.

1). Основной путь превращения аминокислот в тканях - это реакции ПЕРЕАМИНИРОВАНИЯ -реакции между АМИНО- и КЕТОКИСЛОТАМИ. Эти реакции катализирует фермент - АМИНОТРАНСФЕРАЗА. ТРАНСАМИНИРОВАНИЮ могут подвергаться все аминокислоты кроме ЛИЗ и ТРЕ. Наибольшее значение имеют AT, донорами аминогрупп которых являются АЛА, АСП, ГЛУ.

Роль реакций ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ:

1. используются для синтеза заменимых аминокислот.

2. Является начальным этапом катаболизма аминокислот

3. В результате ТРАНСАМИНИРОВАНИЯ образуются альфа -КЕТОКИСЛОТЫ, которые включаются в гЛЮКОНЕОГЕНЕЗ.

4. Протекают в разных тканях, но более всего в печени. Определение активности AT имеет диагностическое значение в клинике. При избытке АЛАНИНА или недостатке АСПАРАГИНОВОЙ К-ТЫ:

1. АЛА + альфа-КГК ↔ ГЛУ + ПВК

2. ГЛУ + ЩУК ↔АСП + альфа-КГК

Декарбоксилирование аминокислот,роль витамина В6.Образование биогенных аминов

2).Реакции ДЕКАРБОКСИЛИРОВАНИЯ - разрушение СООН-группы с выделением СО2. При этом аминокислоты в тканях образуют биогенные амины, которые являются биологически активными веществами (БАВ):

1. НЕЙРОМЕДИАТОРОВ (СЕРЕТОНИН, ДОФАМИН, ГАМК),

2. Гормоны (АДРЕНАЛИН, НОРАДРЕНАЛИН),

3. Регуляторы местного действия (ГИСТАМИН).

ГАМК является НЕИРОМЕДИАТОРОМ тормозного действия. ДОФАМИН является НЕИРОМЕДИАТОРОМ возбуждающего действия. Он является основой для синтеза АДРЕНАЛИНА и НОР АДРЕНАЛИНА.

ГИСТАМИН повышает секрецию желудочного сока, поэтому применяется в клинической практике при зондировании. Обладает сосудорасширяющим действием, понижает АД.

27. Дезаминирование аминокислот. Виды дезаминирования. Окислительное дезаминирование. Непрямое дезаминирование аминокислот на примере тирозина.

ДЕЗАМИНИРОВАНИе - разрушение NН2-группы с выделением аммиака. В организме возможны следующие виды:

1. Восстановительное

2.ГИДРОЛИТЙЧЕСКОЕ:

3. Внутримолекулярное:

Эти три вида ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ имеют место при гниении.

4. Окислительное. ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ ДЕЗАМИНИРОВАНИЮ подвергается только ГЛУ.

ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ ДЕЗАМИНИРОВАНИЮ подвергаются и другие аминокислоты, но этот путь является непрямым. Он идёт через ГЛУ и называется процессом НЕПРЯМОГО ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ДЕЗАМИНИРОВАНИЯ.

КАРБОМОИЛФОСФАТ

Образование мочевины идёт только в печени. Две первые реакции цикла (образование ЦИТРУЛЛИНА и АРГИНИНОСУКЦИНАТА) идут в МИТОХОНДРИЯХ, остальные в цитоплазме. В организме в сутки образуется 25гр мочевины. Этот показатель характеризует мочевино- образующую функцию печени. Мочевина из печени поступает в почки, где и выводится из организма как конечный продукт азотистого обмена.

Особенности обмена пуриновых нуклеотидов. Их строение и распад. Образование мочевой кислоты. Подагра.

Для биосинтеза ПУРИНОВЫХ оснований доносами атомов и атомных групп являются:

Окисление мочевой кислоты - окисление ПУРИНОВЫХ НУКЛЕОЗИДОВ.

Мочевая кислота является конечным продуктом распада ПУРИНОВЫХ НУКЛ.

Уровень мочевой кислоты свидетельствует об интенсивности распада ПУРИНОВЫХ оснований тканей организма и пищи.

НАРУШЕНИЕ ОБМЕНА НУКЛЕОТИДОВ. ГИПЕРУРИКЕМИЯ - повышение уровня мочевой кислоты в крови указывает на повышенный распад нуклеиновых кислот или пуриновых нуклеотидов.(подагру). Заболевание генетически детерминировано и носит семейный характер. При подагре кристаллы мочевой кислоты откладываются в суставных хрящах, синовиальной оболочке, клетчатке. Развивается тяжелый острый механический подагрический артрит и нефропатии.

Генетический код

Современные представления о структурно-функциональной организации ДНК: генная (структурные, регуляторные элементы ДНК) и негенная (тандемные повторы, псевдогены, мобильные элементы ДНК) области. Основные направления молекулярной биологии (OMICS): геномика, транскриптомика, РН-омика.

95% ДНК человека представляет негенная часть. 5% - собственно гены.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕНОМА:

1. СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ

2. РЕГУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Структурные гены кодируют синтез МРНК, ТРНК, РРНК. Регуляторные элементы не кодируют РНК и, соответственно, белков; влияют на работу

структурных генов.

Не генная часть представлена:

1. ТАНДЕМНЫЕ ПОВТОРЫ монотонные повторы НУКЛЕОТИДОВ, не имеющие смысла. Это так называемые «пустынные участки» ДНК. В настоящее время смысл этих участков: выполнение структурной функции и площадки для образования генов в эволюции (эволюционный резерв).

2. ПСЕВДОГЕНЫ - неактивные, но стабильные генетические элементы, возникающие в результате мутации в ранее работавших генах (гены, выключенные мутацией). Это побочный продукт и генетический резерв эволюции. Составляют 20 - 30% не генной части ДНК.

3. Мобильные генетические элементы:

ТРАНСПОЗОНЫ - участки ДНК, способные вырезаться и встраиваться в другие области

ДНК. Это так называемые «странники генов».

РЕТРОТРАНСПОЗОНЫ - участки ДНК, копирующиеся в пределах генома, как внутри

хромосомы, так и между ними. Могут изменять смысл структурных генов человека, приводят к мутациям. Геном человека изменяется в течении жизни на 10 - 30%.

Поврежденные неактивные, мобильные генетические элементы. Не могут ни вырезаться, ни встраиваться из-за отсутствия в клетке ОБРАТНОЙ ТРАНСФЕРАЗЫ. Если фрагмент поступает в клетку с вирусом, то тогда эти гены начинают транскрибироваться.

Основные направления молекулярной биологии:

ГЕНОМИКА - отрасль молекулярной биологии, изучающая структуру и механизмы работы гена.

Транскриптомика – изуение и идентификация всех мРНК, кодирующих белки, изучение их количества и закономерностей экспрессии структурных генов.

РН-омика – раздел молекулярной биологии, занимающийся изучением и идентификацией всех некодирующих РНК

31. Механизмы репликации ДНК (матричный принцип, полуконсервативный способ). Условия, необходимые для репликации. Этапы репликации

Механизмы РЕПЛИКАЦИЯ - процесс самоудвоения ДНК. В основе механизма репликации лежит принцип комплиментарности. К механизму репликации относится матричный биосинтез. Репликация ДНК идёт полуконсервативным способом: на каждой материнской полинуклеотидной цепи синтезируется дочерняя цепь.

Условия необходимые для репликации:

1. Матрица - нити ДНК. Расщепление нити называется РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА

2. Субстрат. Пластическим материалом являются ДЕЗОКСИНУКЛЕОТИДТРИФОСФАТЫ:
дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ.

3. Ионы магния.

Репликативный комплекс ферментов:

A) ДНК -раскручивающие белки:

3. ТОПОИЗОМЕРАЗЫ 1 и 2 (раскручивают свер спирали). Разрывают (3",5")-фосфодиэфирные связи.

C) ДНК-ПОЛИМЕРАЗА (катализирует образование фосфодиэфирных связей). ДНК- ПОЛИМЕРАЗА только удлиняет уже существующую нить, но не может соединить два свободных НУКЛЕОТИДА.

Е)ДНК-ЛИГАЗА.

5. ПРАЙМЕРЫ - «затравка» для репликации. Это короткий фрагмент из рИБОНУКЛЕОТИДТРИФОСФАТОВ (2 - 10)..

Основные этапы репликации.

I. ИНИЦИАЦИЯ репликации.

Происходит под влиянием внешних стимулов (факторов роста). Белки соединяются с рецепторами на плазматической мембране и вызывают репликацию в синтетическую фазу клеточного цикла. Смысл инициации заключается в присоединении в точку репликации DNА-А, стимулирующего расхождение двойной спирали. В этом принимает участие и ХЕЛИКАЗА. Действуют ферменты (ТОПОИЗОМЕРАЗЫ), вызывающие раскручивание сверх спирали. SSВ-белки препятствуют соединению дочерних цепей. Образуется РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА.

2. Образование дочерних нитей.

Этому предшествует образование ПРАЙМЕРОВ с помощью ПРАЙМАЗЫ. Действует ДНК-ПОЛИМЕРАЗА и образуется дочерняя нить ДНК. Этот процесс происходит по принципу комплиментарности, и синтез идёт от 5* к 3* концу синтезируемой нити.

На одной из материнских нитей будет строиться непрерывная цепь, а на противоположной нити – фрагменты ОКАЗАКИ.

3. Удаление ПРАЙМЕРОВ с помощью ЭКЗОНУКЛЕАЗЫ,

4. Соединение коротких фрагментов с помощью ДНК-ЛИГАЗЫ.

Репликативный комплекс (хеликаза, топоизомераза). Праймеры и их роль в репликации.

A) ДНК -раскручивающие белки:

1. DNA-A (вызывает расхождение нитей)

2. ХЕЛИКАЗЫ (расщепляют цепь ДНК)

1. ТОПОИЗОМЕРАЗЫ 1 и 2 (раскручивают свер спирали). Разрывают (3",5")-фосфодиэфирные связи.

B) Белки, препятствующие соединению нитей ДНК (SSB -белки)

C) ДНК-ПОЛИМЕРАЗА (катализирует образование фосфодиэфирных связей). ДНК-
ПОЛИМЕРАЗА только удлиняет уже существующую нить, но не может соединить два свободных НУКЛЕОТИДА.

D) ПРАЙМАЗА (катализирует образование «затравки» к синтезу).

Е)ДНК-ЛИГАЗА.

5. ПРАЙМЕРЫ - «затравка» для репликации. Это короткий фрагмент, состоящий из РИБОНУКЛЕОТИДТРИФОСФАТОВ (2 - 10). Образование ПРАИМЕРОВ катализируется ПРАЙМАЗОЙ. Действуют ферменты (ТОПОИЗОМЕРАЗЫ), вызывающие раскручивание сверх спирали. SSB-белки препятствуют соединению дочерних цепей. Образуется РЕПЛИКАТИВНАЯ ВИЛКА. Образование дочерних нитей. Этому предшествует образование ПРАИМЕРОВ с помощью фермента ПРАЙМАЗЫ. Действует ДНК-ПОЛИМЕРАЗА и образуется дочерняя нить ДНК. Этот процесс происходит в соответствии с принципом комплиментарности, и синтез идёт от 5" к 3" концу синтезируемой нити.

На одной из материнских нитей будет строиться непрерывная цепь, а на противоположной нити - цепь из коротких фрагментов (фрагментов ОКАЗАКИ) Удаление ПРАИМЕРОВ с помощью ЭКЗОНУКЛЕАЗЫ.

32. Биосинтез РНК (транскрипция). Условия транскрипции.

Транскрипция - передача информации с ДНК на РНК (биосинтез РНК). Транскрипции подвергаются только определённые части молекулы ДНК. Эта часть называется ТРАНСКРИПТОНОМ. ДНК эукариот прерывистая: участки, несущие информацию (ЭКЗОНЫ), чередуются с участками, не несущими информацию (ИНТРОНЫ). В ДНК с 5"-конца выделяют ПРОМОТОРНУЮ область - место присоединения РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ. С 3"-конца - ТЕРМИНАТОРНАЯ зона. Эти области не транскрибируются. УСЛОВИЯ ТРАНСКРИПЦИИ.

1. Матрица - 1 нить ДНК. Образуется транскрипционный глазок.

2. Структурные компоненты - РИБОНУКЛЕОЗИД-3-ФОСФАТЫ (АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ).

3. ДНК-зависимая РНК-ПОЛИМЕРАЗА.

Этапы транскрипции

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТРАНСКРИПЦИИ.

1. ИНИЦИАЦИЯ. Заключается в присоединении РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ к ПРОМОТОРУ, что приводит к расхождению нитей ДНК. Импульсом к присоединению РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ является присоединение ТВР-белка к TATA-боксу.

2. ЭЛОНГАЦИЯ (удлинение). Соединение РИБОНУКЛЕОЗИДМОНОНУКЛЕОТИДОВ и образование фосфодиэфирных связей между НУКЛЕОТИДАМИ с помощью РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ, которая передвигается вдоль нити ДНК. Присоединение НУКЛЕТИДОВ идет в соответствии с принципом комплиментарности, только будут РИБОНУКЛЕОТИДЫ и - УМФ.

3. ТЕРМИНАЦИЯ (окончание).Заключается в том, что со стороны 3"-конца образованной РНК присоединяется множество (до 200 - 300) АДЕНИЛОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ - поли А. Образуется точная копия гена. АДЕНИЛОВЫЕ НУКЛЕОТИДЫ защищают 3"-конец от действия ЭКЗОНУКЛЕАЗ. С 5"-конца образуется защита, так называемый «САР» (чаще всего УДФ). Эта образовавшаяся копия гена называется ТРАНСКРИПТ.

4. ПРОЦЕССИНГ (созревание).

2. Кепирование 5-конца

3. Формирование полиадениловой последовательности

4. СПЛАЙСИНГ - удаление интронов и соединение ЭКЗОНОВ между собой. Играет важную роль в эволюции организмов,

5. Альтернативный СПЛАЙСИНГ- из одной пре-иРНК образуется несколько ИРНК и соответственно несколько белков, что проявляется в разнообразии признаков у организмов.

Основные проявления патологии углеводного обмена и возможные причины нарушения обмена углеводов на различных этапах обмена веществ. (Написать реакции). Гликемия как показатель состояния углеводного обмена. Количественная оценка гликемии в норме и при патологии. Развитие сахарного диабета.

Нарушение углеводного обмена может быть на различных этапах. ГИПО-, ГИПЕРГЛюКОЗЭМИЯ, ГЛЮКОЗУРИЯ является показателями углеводного иомена. ГЛЮКОЗУРИЯ возможна в том случае, если превышается величина почечного порога больше 10 ммоль/л. Наиболее часто нарушения углеводного обмена возможны на следующих этапах:

1. на этапе поступления углеводов с пищей. Большая нагрузка углеводов ведёт к развитию ГИПЕРГЛЮКОЗЕМИИ, ГЛЮКОЗУРИИ, усиленному биосинтезу жира, развитию ожирения.

2. При поражении слизистых оболочек ЖКТ. При поражении слизистой желудка нарушается выработка соляной кислоты. При поражении слизистой оболочки тонкого кишечника нарушается всасывание и гидролиз ДИСАХАРИДОВ пищи.

При поражении ПЖЖ нарушается переваривание гликогена, крахмала пищи под влиянием ферментов. Наиболее грозным заболеванием является сахарный диабет. В ПЖЖ в В -клетках синтезируется белок инсулин, который обеспечивает транспорт глюкозы из крови в ткани. В случае недостаточной выработки инсулина развивается ГИПЕРГЛЮКОЗЕМИЯ, ГЛЮКОЗУРИЯ, КЕТОНУРИЯ. В клетках развивается энергетический голод, который компенсируется за счёт процессов ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА и усиления процессов окисления белков и жиров, что сопровождается избыточной продукцией АЦЕТИЛ-КОА, NH3. NH3 токсичный продукт, создаёт предпосылки для конденсации АЦЕТИЛ-КОА и образования кетоновых тел:

При поражении печени нарушается процесс биосинтеза и распада гликогена. Наследственные заболевания наблюдаются при генетических дефектах ферментов, участвующих в метаболизме углеводов. Наиболее часто встречаются ГЛИКОГЕНОЗЫ (ГИРКЕ, ПОМПЕ) и АГЛИКОГЕНОЗЫ (ЛЬЮИСА, АНДЕРСЕНА), которые связаны с недостаточной активностью или полным отсутствием ферментов, участвующих в распаде или синтезе гликогена. У детей встречается АЛАКТОЗИЯ - непереносимость лактозы в виду генетического дефекта ЛАКТАЗЫ ЭНТЕРОЦИТОВ.

Глюкоза в цельной капиллярной крови натощак - 3,3 - 5,5ммоль/л

ГИПЕРГЛИКЕМИЯ: избыток контринсулярных гормонов, дефицит инсулина (ИЗСД), нарушение функции рецепторов (ИНСД), стресс (адреналин повышает уровень глюкозы), употребление избытка углеводов.

ГИПОГЛИКЕМИЯ: передозировка инсулина, недостаток контринсулярных гормонов в организме, голодание.

Кетоновые тела (не более 0,1 г/л) - ацетон, ацетоуксусная кислота, бета -гидроксимасляная кислота. Опасно в отношении КЕТОАЦИДОЗА. ГИПОГЛИКЕМИЯ ведёт к судорогам, смерти. 0,1% гликогена обновляется в ткани мозга за 4 часа.

При нарушении обмена углеводов нарушается функция головного мозга.

Основные проявления патологии липидного обмена и возможные причины их возникновения на различных этапах обмена веществ. Образование кетоновых тел в тканях. Кетоацидоз. Биологическое значение кетоновых тел.

1 .На этапе поступления жиров с пищей:

A. Обильная жирная пища на фоне ГИПОДИНАМИИ приводит к развитию АЛИМЕНТАРНОГО ОЖИРЕНИЯ.

B. Недостаточное поступление жиров или их отсутствие приводит к ГИПО- и АВИТАМИНОЗАМ A, D, Е, К. Могут развиваться ДЕРМАТИТЫ, СКЛЕРОЗ сосудов. Также нарушается процесс синтеза ПРОСТАГЛАНДИНОВ.

C. Недостаточное поступление с пищей ЛИПОТРОПНЫХ(холин, серин, инозит, витамины В12, В6) веществ приводит к развитию жировой инфильтрации тканей.

2.На этапе пищеварения.

A. При поражении печени и кишечника нарушается образование и транспорт ЛП крови.

B. При поражении печени и желчевыводяицих путей нарушается образование и экскреция желчных кислот, участвующих в переваривании жиров пищи. Развивается ЖКБ. В крови отмечается ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ.

C. Если поражается слизистая оболочка кишечника и нарушается выработка и поступление ферментов ПЖЖ, содержание жира в кале увеличивается. Если содержание жира будет превышать 50%, развивается СТЕАТОРЕЯ. Кал становится бесцветным.

D. Наиболее часто в последнее время среди населения встречается поражение бета -клеток ПЖЖ, что ведет к развитию сахарного диабета, который сопровождается интенсивным окислением в клетках белков и жиров. В крови у таких больных отмечается ГИПЕРКЕТОНЕМИЯ, ГИПЕРХОЛЕСТЕРИНЕМИЯ. Кетоновые тела и холестерин синтезируются из АЦЕТИЛ-КОА.

3.На этапе обмена холестерина наиболее частым заболеванием является АТЕРОСКЛЕРОЗ. Болезнь развивается тогда, когда между клетками тканей и ЛП крови растёт содержание АТЕРОГЕННЫХ ФРАКЦИЙ и понижается содержание ЛПВП, назначение которых удалять холестерин из клеток тканей в печень для последующего его окисления. Все ЛП за исключением ХИЛОМИКРОНОВ быстро метаболизируются. ЛПНП задерживаются в сосудистой стенке. Они содержат много ТРИГЛИЦЕРИДОВ и ХОЛЕСТЕРИНА. Они, фагоцитируясь, разрушаются ферментами ЛИЗОСОМ, за исключением холестерина. Он накапливается в клетке в большом количестве. Холестерин откладывается в межклеточном пространстве и инкапсулируется соединительной тканью. В сосудах образуются АТЕРОСКЛЕРОТИЧЕСКИЕ БЛЯШКИ.

Довольно много витамина В1, содержится в пшеничном хлебе из муки грубого помола, в оболочке семян хлебных злаков, в сое, фасоли, горохе. Много его в дрожжах, меньше - в картофеле, моркови, капусте. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты тиамином печень, нежирная свинина, почки, мозг, яичный желток. Суточная потребность в тиамине 1,1 - 1,5 мг.

Витамин В1, в форме ТПФ (тиаминпирофосфата) является составной частью ферментов, катализирующих реакции прямого и окислительного декарбоксилирования кетокислот.

Витамин В1 и его метаболиты (в основном его ацетилированное производное, а также производные тиазола и пиримидина) выводятся с мочой, причем витамин В1 секретируется почечными канальцами. Витамин В 1 быстро проникает в ткани, накапливаясь в мозге, сердце, почках, надпочечниках, печени, скелетных мышцах. Около 50% всего витамина в организме содержится в мышечной ткани.

В печени витамин В 1 превращается в активные метаболиты - тиаминтрифосфат и тиаминдифосфат (кокарбоксилаза), для этого превращения необходимы специфический АТФ-зависимый фермент тиаминпирофосфокиназа и определенное количество ионов магния. На фоне дефицита магния метаболизм витамина В 1 затруднен.

1.Участие ТПФ в реакции прямого декарбоксилирования ПВК. При декарбоксилировании ПВК с помощью пируватдекарбоксилазы образуется ацетальдегид, который под воздействием алкогольдегидрогеназы превращается в этанол. ТПФ является незаменимым кофактором пируватдекарбоксилазы. Этим ферментом богаты дрожжи.

2.Участие ТПФ в реакциях окислительного декарбоксилирования. Окислительное декарбоксилирование ПВК катализирует пируватдегидрогеназа. В результате этой реакции ПВК, образовавшаяся при окислении глюкозы, включается в главный метаболический путь клетки - цикл Кребса, где окисляется до углекислоты и воды с выделением энергии.

3.ТПФ-кофермент транскетолазы. Транскетолаза - фермент пентозофосфатного пути окисления углеводов. Физиологическая роль этого пути заключается в том, что он является основным поставщиком NADFH*H+ и рибозо-5-фосфата.

4.Витамин В1 принимает участие в синтезе ацетилхолина, катализируя в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА - субстрата ацетилирования холина.

5. Помимо участия в ферментативных реакциях, тиамин может выполнять и некоферментные функции, конкретный механизм которых еще нуждается в уточнении. Полагают, что тиамин участвует в кроветворении.

Недостаток в пище тиамина (гиповитаминоз) приводит к значительному накоплению пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот, снижению активности тиаминзависимых ферментов в крови и тканях организма.

Экспериментально доказано, что тиаминовая недостаточность сопровождается нарушением структуры и функции митохондрий.

Гипервитаминоз не описан. Избыток принятого витамина быстро выводится с мочой и не накапливаются в тканях и органах. Редкие симптомы передозировки могут проявиться в треморе, герпесе, отеках, нервозности, учащенном сердцебиении и аллергических проявлениях.

3.У ребенка 2-х месяцев увеличена печень. Сахар крови 3,0 мм/л глюкозаоксидазным методом; в моче желчные пигменты, проба Ниландера положительная; белок отсутствует. Объясните происходящие изменения.

Ребенок болеет галактоземией. В основе этого заболевания лежит недостаточность фермента га-лактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы (ГФТ), переводящего га-лактозо-1-фосфат в уридиндифосфогалактозу и к накоплению в крови и тканях галактозы и токсического галактозо-1-фосфата. С возрастом происходит компенсаторное увеличение активности фермента уридинфосфатгалактозопирофосфорилазы, способствующего метаболизму галактозы побочным путем. Патологические изменения были связаны с высокой концентрацией галактозы в крови и тканях. Галактоза поступает в организм с пищей (лактозой). В результате недостаточности фермента ГФТ происходит накопление галактозы и галактозо-1-фосфата в крови и разных тканях, выделение их с мочой, накопление в хрусталике галактитола (производное галактозы). Позже происходит нарушение обмена глюкозы в печени, почках, головном мозге вследствие угнетения активности фермента фосфоглкжомутазы. В крови снижается содержание глюкозы, а в моче появляются аминокислоты (метио-нин, цистеин и др.).
Заболевание развивается после рождения при вскармливании младенца молоком, с которым поступает лактоза - источник неметаболизируемой галактозы. Основными симптомами заболевания являются: желтуха новорожденных, рвота и понос, приводящие к обезвоживанию организма, постепенное развитие умственной отсталости, увеличение печени и селезенки, общая дистрофия, катаракта. При лабораторном исследовании обнаруживаются галактоза и белок в моче, снижение активности галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы в эритроцитах. Увеличение количества галактозы наблюдается также в спинномозговой жидкости и моче, и поражаются печень, мозг, почки, развивается катаракта, желтуха, гепатомегалия, диспепсия.

ЛЕКЦИЯ № 25

ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России
Кафедра биохимии
Дисциплина: Биохимия
ЛЕКЦИЯ № 25
Биохимия витаминов 1
Лектор: Гаврилов И.В.
Факультет: лечебно-профилактический,
Курс: 2
Екатеринбург, 2016г

План:

1.
2.
3.
4.
5.
Определение понятия витамины
Классификации витаминов
Общие механизмы метаболизма витаминов
Общая схема метаболизма витаминов
Водорастворимые витамины – отдельные
представители

Витамины
-
низкомолекулярные
органические
соединения
разнообразной
химической природы, полностью или частично
незаменимые для человека или животных,
участвующие в регуляции и катализе, и не
используемые в энергетических и пластических
целях.

Витаминоподобные вещества –
незаменимые или частично незаменимые
вещества, которые могут использоваться в
пластических целях и как источник энергии
(холин, оротовая кислота, витамин F, витамин
U (метилметионин), инозит, карнитин)

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

По физическим свойствам:
1. Водорастворимые витамины
Витамин РР (никотиновая кислота)
Витамин В1 (тиамин);
Витамин В2 (рибофлавин);
Витамин В5 (пантотеновая кислота);
Витамин В6 (пиридоксин);
Витамин В9, Вс (фолиевая кислота);
Витамин В12 (кобаламин);
Витамин Н (биотин);
Витамин С (аскорбиновая кислота);
Витамин Р (биофлавоноиды);

2. Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол);
Витамин D (холекальциферол);
Витамин Е (токоферол);
Витамин К (филлохинон).
Витамин F (смесь полиненасыщенных
длинноцепочечных жирных кислот арахидоновая и др.)

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

По метаболическим свойствам:
Энзимовитамины (коферменты) (В1, В2, РР,
В6, В12, пантотеновая кислота, биотин,
фолиевая кислота);
Гормоновитамины (D2, D3, А);
Редокс-витамины или витаминыантиоксиданты (С, Е, А, липоевая кислота);

Буквенно
обозначение
Химическое название
Физиологическое
название
Витамин A
ретинол
антиксерофтальмический
Витамин B1
Витамин B2
тиамин
рибофлавин
антиневритный
витамин роста
Витамин B3
пантотеновая кислота
антидерматитный
Витамин B6
Витамин Bс, В9
Витамин B12
пиридоксин
фоллацин
кобаламин
антидерматитный
антианемический
антианемический
Витамин С
Аскорбиновая кислота
антицинготный
Витамин РР
ниацин
антипелларгический
Витамин H
биотин
Антисеборейный
витамин Р
рутин
фактор проницаемости
витамин D2
эргокальциферол
антирахитический
витамин D3
1,25-иоксихолекальциферол
антирахитический
витамин Е
токоферол
антистерильный
витамин К
нафтохиноны
антигеморрагический

Метаболизм витаминов в организме (общие положения)

В кишечнике водорастворимые витамины
всасываются активным транспортом,
жирорастворимые – в составе мицелл.
В крови водорастворимые витамины
транспортируются свободно или в
комплексе с белками, жирорастворимые
витамины – в составе липопротеинов и в
комплексе с белками.
Витамины из крови поступают в клетки
органов и тканей.

В печени и почках водорастворимые
витамины превращаются в коферменты.
В печени и коже некоторые витамины
превращаются в активные формы (D)
Активные формы витаминов реализуют свои
биохимические и физиологические эффекты.
Инактивируются как ксенобиотики и другие
продукты метаболизма.
Из организма витамины и их производные
выводятся в основном с мочой и калом.

План изучения (ответа) отдельных витаминов

1. содержание в пищевых продуктах (2-3 продукта
–без цифр)
2. химическая структура (основа, реакционно
способные группировки)
3. роль в метаболизме (2-3 уравнения хим.
реакций)
4. картина гипо- и гипервитаминоза (2-3 симптома,
вытекающих из механизма действия)
5. суточная потребность, профилактическая и
лечебная дозировка (несколько мг или доли
мг/сут, = профилактической дозировке, х 10 =
лечебная разовая (суточная) дозировка.

НИКОТИНОВАЯ КИСЛОТА –ВИТАМИН РР

COOH
CONH 2
N
N
Никотиновая кислота
Никотинамид
Витамин РР
Физико-химические свойства. Плохо растворим в воде, хорошо - в щелочах.
Суточная потребность
для взрослых 15-25мг,
для детей - 5-20 мг. Из растительных продуктов:
в свежих грибах - 6 мг %, в сушеных до 60 мг %.
в арахисе (10-16 мг %),
в злаках в грече (4 мг %),
пшене, ячневой (по 2 мг %),
овсяной и перловой крупах, а также в рисе (по 1,5 мг %)
В красной свекле - 1.6 мг %,
В картофеле (1-0,9 мг %), а в вареном 0.5 мг %.
в шпинате, томате, капусте, брюкве, баклажанах (0,50,7 мг %).

Из животных продуктов:
печень (15 мг %),
почки (12-15 мг %),
сердце (6-8 мг %),
мясо (5-8 мг %),
рыба (3 мг %).
витамин РР может синтезироваться
из триптофана (мало).

Метаболизм
ФРПФ ФФн
АТФ
ФФн
АТФ
АДФ
Никотинамид
никотинамидмононуклеотид
НАД+
НАДФ+
никотинамидмононуклеотид
НАД-пирофосфорилаза НАД-киназа
пирофосфорилаза

Роль в обмене веществ

Кофермент пиридинзависимых (НАД,
НАДФ) дегидрогеназ ЦТК, гликолиза,
ПФП и т.д.

Гиповитаминоз РР - пеллагра

«ТРИ Д»
1. Дерматит – воспаление кожи,
2. Диарея – жидкий стул,
3. Деменция – умственная
отсталость.

Пеллагра

ВИТАМИН B1 (ТИАМИН)

Cl-
NH 2
H2 +
C N
N
H3C
CH 3
H2
C CH 2OH
N
S
Витамин В1 (тиамин)
Физико-химические свойства. Водорастворим, разрушается при
термической обработке.
витамина В нетоксичен
Суточная потребность взрослого человека не менее 1,4-
2,4 мг.
Преобладание углеводов в пище повышает потребность
организма в витамине;
жиры, наоборот, резко уменьшают эту потребность.и
ч
н
а0
я,
(3
8
2
-
9
4
%
-
н
а
я
Содержание тиамина в мг% (мг/100г)
Х
л
е
б
и
з
ц
е
Дрожжи сухие пивные 5,0, пекарские 2,0
Пшеница (зародыши) 2,0
Ветчина 0,7
Соя 0,6
Крупа гречневая 0,5
Ячмень (зерно) 0,4
Пшеница (цельное зерно) 0,4
Печень свиная, крупного рогатого скота 0,4

Овес (зерно) 0,4
Крупа овсяная 0,3
Мука пшеничная (82-94%-ная) 0,3
Крупа ячневая 0,2
Мука ржаная цельного помола 0,2
Мясо (разное) 0,2
Хлеб ржаной 0,15
Кукуруза (цельное зерно) 0,15
Молоко коровье 0,05
Хлеб пшеничный из муки тонкого помола 0,03

Метаболизм
1. Всасывание: в кишечнике;
2. Транспорт: в свободном виде;
3. Активация: при участии тиаминкиназы и АТФ в
печени, почках, мозге и сердечной мышце витамин
В1 превращается в активную форму - кофермент
тиаминпирофосфат (ТДФ, ТПФ)
NH2
NH2
N
H3C
H2 +
C N
АТФ
CH 3
H2
C CH 2OH
N
S
Витамин В1 (тиамин)
АМФ
H3C
Тиаминкиназа
H2 +
C N
N
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P OH
O
O
Тиаминдифосфат (ТДФ)

Биологическая роль
ТПФ входит в состав:
пируватдегидрогеназного комплекса
(ПВК→ Ацетил-КоА);
α-кетоглутаратдегидрогеного комплекса
(α-КГ→ Сукцинил-КоА);
транскетолаз ПФШ
(перенос альдегида с кетосахара на альдосахар)

Механизм
ТДФ забирает у субстрата группу и передает ее на липоевую кислоту
NH 2
H2
C N
N
COOH
C O
H3C
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P
O
O
OH
S
Тиаминпирофосфат (ТДФ)
CH 3
NH 2
CO2
N
H3C
ПИРУВАТДЕГИДРОГЕНАЗА
H2
C N
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P
O
O
Липоевая кислота
SH
HSKoA
C O
CH 3
Липоевая кислота
SKoA
OH
S
S
О
C OH
CH 3
Гидроксиэтил-ТДФ
СН3

Гиповитаминоз В1 (Бери – Бери)

Протекает с преобладанием одной из форм:
1. сухой (нарушения нервной системы). Полиневрит, в
основе - дегенеративные изменения нервов. Вначале
развивается болезненность вдоль нервных стволов, затем
- потеря кожной чувствительности и наступает паралич
(болезнь Бери-Бери). Наблюдается потеря памяти,
галлюцинации.
2. отечной (нарушения сердечно-сосудистой системы),
выражается в нарушении сердечного ритма, увеличении
размеров сердца и в появлении болей в области сердца.
3. кардиальной (острая сердечная недостаточность,
инфаркт миокарда).
К признакам также относят нарушения секреторной и моторной
функций ЖКТ; снижение кислотности желудочного сока, потерю
аппетита, атонию кишечника. Развивается отрицательный азотистый
баланс.

Бери-бери

ВИТАМИН B2 (РИБОФЛАВИН)
O
H3C
H3C
N
NH
O
N
изоаллоксазин
N
H H H
H2C C C C CH 2OH
OH OH OH
рибитол
Витамин В2 (рибофлавин)
Физико-химические свойства. Кристаллы желтого цвета, слаборастворимые
в воде.
Физиологическая суточная потребность у взрослого
человека 2-2,5 мг/сутки.
у новорожденных - 0,4-0,6 мг,
у детей и подростков -0,8-2,мг.

Содержание витамина В2 в пищевых
продуктах мг % (мг/100 г массы)
1.Печень (говяжья) 1,5
2. Яйцо куриное 0,6
3. Пшеница 0,3
4. Молоко 0,2
4. Капуста 0,2
6. Морковь 0,05
Разрушается на свету под действием ультрафиолетовых
лучей. При хранении молока на свету за три с половиной
часа разрушается до 70% витамина.
при нагревании разрушается в щелочной среде,
но в кислой среде, устойчив к действию высокой
температуры (290°С).

Метаболизм
Всасывание: в кишечнике;
Транспорт: в свободном виде;
Активация:
в
слизистой
оболочке
кишечника
происходит
образование
коферментов ФМН и ФАД:
АТФ
АДФ
АТФ
ФФн
Рибофлавин
ФАД
ФМН
Рибофлавинкиназа ФМН-аденилилтрансфераза

Роль в обмене веществ
Коферменты ФАД и ФМН входят в состав аэробных и
анаэробных дегидрогеназ, принимающих участие в
окислительно-восстановительных реакциях (реакции
окислительного фосфорилирования, СДГ, оксидазы АК,
ксантионоксидаза, альдегидоксидаза и т.д.).
O
H3C
H3C
N
Сукцинат Фумарат
H3C
NH
O
N
N
H H H
H2C C C C CH 2OPO 3H2
OH OH OH
ФМН
СДГ
H3C
H
N
O
NH
O
N
N
H
H H H
H2C C C C CH 2OPO 3H
OH OH OH
ФМНН2

ГИПОВИТАМИНОЗ В2

Остановка роста организма
Воспалителение слизистой оболочке ротовой
полости (глоссит - воспаление языка), появляются
длительно незаживающие трещины в углах рта,
дерматит носогубной складки.
Воспаления глаз в виде васкуляризации роговой
оболочки, кератитов, катаракты.
Кожные поражения (дерматиты, облысение,
шелушение кожи, эрозии и т.д.).
общая мышечная слабость и слабость сердечной
мышцы.

ПАНТОТЕНОВАЯ КИСЛОТА (ВИТАМИН B5)
CH 3 OH
HOH 2C
C
CH
CH 3
C
H
N
H2 H2
C C
COOH
O
Витамин В5
белый мелкокристаллический порошок, хорошо растворимый в воде.
Источники. Синтезируется растениями и микроорганизмами,
содержится во многих продуктах животного и растительного
происхождения (яйцо, печень, мясо, рыба, молоко, дрожжи,
картофель, морковь, пшеница, яблоки). В кишечнике человека пантотеновая кислота в небольших количествах продуцируется кишечной
палочкой.

Всасывание: в кишечнике;
Транспорт: в свободном виде;
Активация: из пантотеновой кислоты в клетках
синтезируются коферменты: 4-фосфопантотеин и
НSКоА.
CH 3 OH
H H2 H2
HOH 2C C CH C N C C COOH
CH 3
O
Пантотеновая кислота
АТФ
АДФ
пантотеинкиназа
CH 3 OH
H2
H H2 H2
H2O3PO C C CH C N C C COOH
CH 3
O
4-фосфопантотеин

Роль в обмене веществ
4-фосфопантотеин - кофермент
пальмитоилсинтазы.
НS-КоА
участвует
в: радикалов в реакциях
1. переносе
ацильных
общего пути катаболизма,
2. активации жирных кислот,
3. синтеза холестерина и кетоновых тел,
4. синтеза ацетилглюкозаминов,
5. обезвреживания чужеродных веществ в печени

ГИПОВИТАМИНОЗ В 3

Дерматиты, поражения слизистых,
дистрофические изменения.
Повреждения нервной системы
(невриты, параличи).
Изменения в сердце и почках.
Депигментация волос.
Прекращение роста.
Потеря аппетита и истощение.

ВИТАМИН В6 (ПИРИДОКСИН,
ПИРИДОКСАЛЬ, ПИРИДОКСАМИН)
Распространение: Печень, почки,
мясо, хлеб, горох, фасоль,
картофель.
Всасывание: в кишечнике
Транспорт: в свободном виде;
Активация:
под действием пиридоксалькиназы
превращаются в коферменты
пиридоксальфосфат и
пиридоксаминфосфат.1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Овес 3,3
Пшеница 3,3
Пекарские дрожжи 2,0
Молоко коровье 1,5
Скумбрия 1,03
Печень 0,64
Орехи (фундук) 0,59
Морковь 0,53
Соевые бобы 0,38
Картофель 0,33
Бананы 0,29
Яйцо куриное 0,12

Суточная потребность

взрослого человека - 3 - 4 мг,
новорожденного
- 0,3 - 0,5 мг,
детей и подростков - 0,6 - 1,5 мг.

CHO
HO
H3C
CHO
CH 2OH
АТФ
АДФ
пиридоксалькиназа
N
Пиридоксаль
Витамин В6
HO
H3C
H2
C O PO 3H2
N
Пиридоксальфосфат
Кофермент

Роль в обмене веществ
(обмен аминокислот, перенос аминогрупп)
Пиридоксалевые ферменты играют ключевую
роль в обмене АК:
1. катализируют реакции трансаминирования и
декарбоксилирования аминокислот,
2. участвуют в специфических реакциях
метаболизма отдельных АК: серина,
треонина, триптофана, серосодержащих
аминокислот,
3. в синтезе гема.

В6-кофермент

1.
2.
3.
4.
5.
Изомеразы аминокислот. Утилизация в организме
D-аминокислот
Декарбоксилазы аминокислот. Образование
биогенных аминов
Моноаминооксидазы. Диаминооксидаза
(гистаминаза). Окисление (инактивация) биогенных
аминов
Аминотрансферазы аминокислот. Катаболизм и
синтез аминокислот
Аминотрансферазы йодтирозинов и йодтиронинов.
Биосинтез йодтиронинов (гормонов) в щитовидной
железе и их катаболизм. Аминотрансферазы γаминобутирата. Обезвреживание ГАМК
Фосфорилаза гликогена. Гликогенолиз

Гиповитаминоз В6

Дерматиты, поражения слизистых
Гомоцистинурия
Нарушения обмена триптофана
Судороги

БИОТИН (ВИТАМИН Н)
Содержание в пищевых продуктах
печень акулы свиная и говяжья
печень, почки и сердце быка, яичный
желток, бобы, рисовые отруби,
пшеничная мука цветная капуста.

Роль в обмене веществ
выполняет коферментную функцию в составе карбоксилаз:
образование активной формы СО2:
O
O
CO2 + АТФ
HN
АДФ + Фн
NH
HN
N
H2 H2 H2 H2
C C C C COOH
S
Активация СО2
COOH
H2 H2 H2 H2
C C C C COOH
S

Роль в обмене веществ

1.используется в образовании малонилКоА из ацетил-КоА;
2.в синтезе пуринового кольца;
3.в карбоксилировании ПВК
4.в синтезе жирных кислот, белков и
пуриновых нуклеотидов.

Гиповитаминоз вит. Н

дерматиты
секреции сальных желез
выпадение волос
поражения ногтей
боли в мышцах
усталость
сонливость
депрессия
анемия

Фолиевая кислота

OH
N
N
H2N
N
O
H2
C
H
N
C
H
C
H2
C
H2
C
COOH
COOH
N
2-амино-4-окси-6-метилптерин
H
N
ПАБК
Глутамат
Витамин: фолиевая кислота (фолат, витамин B9, витамин Bc, витамин M)
Бледно-жёлтые гигроскопические кристаллы,
разлагающиеся при 250 °С, малорастворимые
в воде (0,001%).

Норма: 200-400 мкг/сут (беременным 800 мкг/сут)
Синтезируют фолиевую кислоту большинство
микроорганизмов, низшие и высшие растения
Источники фолиевой кислоты
1. пища (много в зелёных овощах с
листьями, в некоторых
цитрусовых, в бобовых, в хлебе
из муки грубого помола,
дрожжах, печени).
2. микрофлора кишечника (плохо).
Свежие лиственные овощи, хранимые при комнатной температуре, могут
терять до 70% фолатов за 3 дня
В процессе приготовления пищи до 95% фолатов разрушается.

Активация, метаболизм и выведение фолиевой кислоты

ЖКТ
Связывание
Фолиевая кислота + фактор Касла
Фолиевая кислота + белки крови
Всасывание: 12 перстная кишка
OH
Печень
O
N
N
H2N
Кровь
5 - 20 мкг/литр
N
H2
C
H
N
C
H
N
H
C
H2
C
H2
C
COOH
COOH
N
2-амино-4-окси-6-метилптерин
2НАДФН2
ПАБК
Глутамат
Фолиевая кислота
Дегидрофолатредуктаза
2НАДФ+
OH
2/3 в печени
N
N
H2N
H
N
N
H
H H
2
C C
CH
O
H
N
H
C
H
N
H
C
H2
C
H2
C
COOH
COOH
Тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК)
1% от общего запаса / сут
Моча
1/3 в ткани

Роль ТГФК

Участвует:
в метаболизме аминокислот
(серин
глицин, гомоцистеин
метионин),
в синтез нуклеиновых кислот (пуриновые
основания, тимидиловая кислота),
в образовании эритроцитов
в образовании ряда компонентов нервной
тканифолиевой кислоты
снижает уровень гомоцистеина в крови

1. к ТГФК присоединяются одноуглеродные фрагменты
2. в ТГФК одноуглеродые фрагменты взаимопревращаются
3. одноуглеродные фрагменты ТГФК используются для синтеза:
Н
Метионин
Гомоцистеин
Метионинсинтаза
3
ТМФ
дУМФ
H
Сер
H
R1 N
5
N R2
10
H2
C
Гли
R1 N
5
1
Пурины
НАДН2 НАД+
N R2
10
CH 3
R1 N
5
2
H
N R2
10
N5-метил-ТГФК
N5N10-метилен-ТГФК
ТГФК
+
НАДФ
5,10-метиленТГФК-редуктаза
Сериноксиметилтрансфераза
2
HN
CH
R1 N
5
NH3
H
N R2
10
N5-формимино-ТГФК
2
H
C
R1 N
5
Пурины
НАДФН2
Н2О
N R2
10
N5N10-метеленил-ТГФК
Н+
2
H OHC
R1 N
5
N R2
10
N10-формил-ТГФК

Роль ТГФК в синтезе ДНК
ДНК
Пурины

Гиповитаминоз фолиевой кислоты
Дефицит фолиевой кислоты приводит к:
Мегалобластической анемии
Дефектам нервной трубки у плода.

Развитию гипергомоцистеинемии
1. Гомоцистеин обладает выраженным токсическим
действием на клетку: приводит к повреждению и
активации эндотелиальных клеток (клеток
выстилки кровеносных сосудов), что способствует
развитию тромбозов, атеросклероза.
2. Гипергомоцистеинемия связана с такой
акушерской патологией:
ранние потери беременности,
раннее начало гестоза,
отслойка плаценты,
задержка внутриутробного развития.

К дефициту метионина
Недостаток метионина сопровождается
серьезными нарушениями обмена веществ,
в первую очередь обмена липидов, и
является причиной тяжелых поражений
печени, в частности ее жировой
инфильтрации.

ВИТАМИН В12 (КОБАЛАМИН)
Всасывание: Внутренний Фактор Касла - белок –
гастромукопротеин, синтезируется обкладочными
клетками желудка. В ЖКТ фактор Касла
соединяется с витамином B12 при участии Ca2+,
защищает его от разрушения и обеспечивает
всасывание в тонкой кишке.
Транспорт: В12 поступает в кровь в комплексе с
белками транскобаламинами I и II,
(I) выполняет функцию депо В12, так как
он
наиболее прочно связывается с витамином.
Активация. Из витамина В12 образуются 2
кофермента: метилкобаламин в цитоплазме и
дезоксиаденозилкобаламин в митохондриях.

Суточная потребность

взрослых 2 - 4 мкг,
у новорожденных - 0,3-0,5 мкг,
у детей и подростков - 1,5-3,0 мкг.
Содержание в пищевых продуктах в мкг%
1 Печень свиная 26
2 Почки свиные 15
3 Рыба 2,0
4 Баранина 2
5 Яйцо куриное 1,1
6 Свинина 2
7 Говядина 2
8 Скумбрия 6
9 Сыр 1,1
10 Молоко цельное 0,4

Роль в обмене веществ

кофермент метаболических реакциий
переноса алкильных групп (-СН2-, -СН3);
метилирование гомоцистеина
Метилкобаламин участвует: в образовании
метионина из гомоцистеина и в
превращениях одноуглеродных фрагментов в
составе ТГФК, необходимых для синтеза
нуклеотидов.
Дезоксиаденозилкобаламин участвует: в
метаболизме ЖК с нечётным числом
углеродных атомов и АК с разветвлённой
углеводородной цепью.

Участие витамина В12 в обмене
последовательность превращения витамина В12 в кофермент:
цианкобаламин оксикобаламин дезоксиаденозилкобаламин
1. Обмен Н на группы -СООН, -NH2, -ОН
2. Восстановление рибонуклеотидов в
дезоксирибонуклеотиды
3. Реакции трансметилирования

В12
Фолиевая к-та ------ ТГФК ------
синтез нуклеиновых кислот

Авитаминоз и гиповитаминоз
Эндогенный
Гастрогенный
Экзогенный
Энтерогенный
Проявления: злокачественная макроцитарная,
мегалобластическая анемия;
нарушения ЦНС(фуникулярный
миелоз);
pH желудочного сока
(гастроэнтероколит –
«полированый язык»)

Транскетолаза – фермент пентозофосфатного пути окисления углеводов. Физиологическая роль этого пути заключается в том, что он является основным поставщиком NADFH·H + и рибозо-5-фосфата. Транскетолаза переносит двухуглеродные фрагменты от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату, что приводит к образованию триозофосфата (3-фосфоглицеринового альдегида) и С 7 - сахара (седогептулозо-7-фосфата). ТПФ необходим для стабилизации карбаниона, образующегося при расщеплении связи С 2 -С 3 ксилулозо-5-фосфата.

Участие в синтезе ацетилхолина

ТПФ катализирует в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА – субстрата ацетилирования холина. Помимо участия в ферментативных реакциях, тиамин может выполнять и не коферментные функции . Полагают, что тиамин участвует в кроветворении, на что указывает наличие врожденных тиаминзависимых анемий, поддающихся лечению высокими дозами этого витамина, а также в стероидогенезе.

2.2 . Витамин B 2 (рибофлавин)

(витамин роста )

Молекула рибофлавина (витамина В 2) по химической природе представляет собой производное изоаллоксазина (7,8-диметил-10-(1′-D-рибитил)-изоаллоксазин), связанного с пятиатомным спиртом рибитолом. ВитаминВ 2 отличается от других витаминов желтым цветом (от лат. flavus – желтый). В отличие от желтой окисленной формы рибофлавина, восстановленная форма витамина бесцветна.

Термином флавины обозначаются многие производные изоаллоксазина, обладающие В 2 -витаминной активностью.

Биосинтез флавинов осуществляется растительными и многими бактериальными клетками, а также плесневыми грибками и дрожжами. Благодаря микробному биосинтезу рибофлавина в желудочно-кишечном тракте жвачные животные не нуждаются в этом витамине. У других животных и человека синтезирующихся в кишечнике флавинов недостаточно для предупреждения гиповитаминоза. В пище витамин В 2 находится преимущественно в виде своих коферментных форм – FMN (флавинмоно-нуклеотида) и FAD (флавинадениндинуклеотида).

Биохимическая функция

Основная функция витамина В 2 состоит в том, что он является основой флавиновых коферментов – FMN и FAD, роль которых заключается в следующем:

FMN и FAD служат коферментами оксидаз, переносящих электроны и Н + от окисляемого субстрата на молекулярный кислород. К ним относятся ферменты, участвующие в распаде аминокислот (оксидазы D- и L-аминокислот), нуклеотидов (ксантиноксидаза), биогенных аминов (моно- и диаминоксидазы) и другие;

FMN и FAD являются промежуточными переносчиками электронов и протонов в дыхательной цепи: FМN входит в состав I-го комплекса цепи тканевого дыхания, FAD – в состав II-го комплекса;

Наряду с ТПФ и другими коферментами FAD осуществляет окислительное декарбоксилирование соответствующих кетокислот в составе пируват- и a-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов, а также является единственным коферментом сукцинатдегидрогеназы (фермента цикла Кребса). Таким образом, рибофлавин принимает активное участие в функционировании главного метаболического пути клетки;

FAD является коферментом ацил-КоА-дегидрогеназы, участвующей в реакции окисления жирных кислот в митохондриях.

2.3. Витамин B 3 (пантотеновая кислота).

Витамин В 3 широко распространен в природе, отсюда и его название – пантотеновая кислота (от panthos – повсюду). Пантотеновая кислота состоит из остатков D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляной кислоты и b-аланина, соединённых между собой амидной связью:

Коферментными формами витамина В 3 , образующимися в цитоплазме клеток, являются 4′-фосфопантетеинат и СoA-SH.

СoA-SH

В кишечнике человека пантотеновая кислота в небольших количествах продуцируется кишечной палочкой. Пантотеновая кислота представляет собой универсальный витамин, в котором или его производных нуждаются человек, животные, растения и микроорганизмы.

Биохимическая функция

Значение пантотеновой кислоты определяется исключительно важной ролью ее коферментных форм в ключевых реакциях метаболизма. Производные витамина, такие как S-сульфопантетеин, способны поддерживать рост бифидобактерий – важного компонента биоценоза кишечника.

4′-фосфопантетеин является активной частью ацилпереносящего белка (АПБ) синтазы жирных кислот – представителя класса так называемых фосфопантетеинпротеинов.

Ацетил-СоА является субстратом для синтеза жирных кислот, холестерина и стероидных гормонов, ацетоновых тел, ацетилхолина, ацетилгюкозаминов. С него начинаются реакции главного метаболического пути клетки – цикла Кребса.

Ацетил-СоА принимает участие в реакциях обезвреживания (ацетилирование биогенных аминов и чужеродных соединений).

Ацетил-СоА участвует в активировании жирных кислот с образованием ацил-СоА. Ацил-СоА используется для синтеза липидов; для транспорта жирных кислот в митохондрии.

2.4. Витамин B 5 (РР никотиновая кислота, никотинамид )

(антипеллагрический )

Никотиновая кислота является пиридин-3-карбоновой кислотой, никотинамид – ее амидом. Оба соединения в организме легко превращаются друг в друга и поэтому обладают одинаковой витаминной активностью.

В тканях оба соединения преимущественно используются для синтеза коферментных форм – NAD и NADP.

Биохимическая функция

Почти весь имеющийся в клетках и жидких средах организма витамин РР представлен в виде никотинамида, включенного в состав коферментов – NAD и NADP.

NAD + – кофермент дегидрогеназ, участвующих в реакциях окисления глюкозы, жирных кислот, глицерина, аминокислот, является коферментом дегидрогеназ цикла Кребса (исключая сукцинатдегидрогеназу). В этих реакциях кофермент выполняет функцию промежуточного акцептора электронов и протонов.

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

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

NADPH·H + – донор водорода в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов и некоторых других соединений.

NADPH·H + – компонент монооксигеназной цепи микросомального окисления, выполняющей функцию детоксикации антибиотиков и других чужеродных веществ.

NAD + и NADPH·H + являются аллостерическими регуляторами ферментов энергетического обмена, в частности, ферментов цикла Кребса, а также реакций глюконеогенеза.

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

2.5. Витамин B 6 (пиридоксин, пиридоксаль,
пиридоксамин)

(антидерматитный )

Витамин В 6 включает группу из трех соединений – природных производных пиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина, и отличающихся друг от друга наличием соответственно спиртовой, альдегидной или аминогруппы.

Коферментные функции выполняет фосфорилированное производное пиридоксина: пиридоксальфосфат.

Биохимическая функция

Витамин В 6 часто называют «королем обмена аминокислот»; вместе с тем его коферментные формы участвуют в реакциях, катализируемых почти всеми классами ферментов.

Коферментные формы витамина В 6 входят в состав следующих ферментов:

- аминотрансфераз аминокислот, катализирующих обратимый перенос NH 2 -группы от аминокислоты на a-кетокислоту, при этом образуются новая a-кетокислота и новая аминокислота;

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

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

- синтазы d-аминолевуленовой кислоты, участвующей в биосинтезе гема гемоглобина и других гемсодержащих белков; ферментов, обеспечивающих синтез витамина РР из триптофана, цистеина из серина и гомоцистеина;

Фермента, участвующего в реакциях биосинтеза сфинголипидов (из серина и пальмитоил-СоА).

Таким образом, витамин В 6 характеризуется исключительно широким спектром биологического действия. Он принимает участие в регуляции белкового, углеводного и липидного обмена, биосинтезе гема и биогенных аминов, гормонов щитовидной железы и других биологически активных соединений. Помимо каталитического действия, пиридоксальфосфат участвует в процессе активного транспорта некоторых аминокислот через клеточные мембраны, ему присуща функция регулятора конформационного состояния гликогенфосфорилазы – главного регулируемого фермента, осуществляющего распад гликогена.

2.6. Витамин В 9 (фолиевая кислота, витамин В С)

(антианемический )

Фолиевая кислота (лат. folium – лист) состоит из трёх структурных единиц: остатка птеридина, пара-аминобензойной и глутаминовой кислот.

Витамином В С это соединение назвали из-за его способности излечивать анемию у цыплят (от англ. chicken – цыпленок).

В организме человека птеридиновое кольцо не синтезируется, поэтому удовлетворение потребности в фолиевой кислоте полностью зависит от ее поступления с пищей.

Витамин В 9 , всасываясь в тонком кишечнике, восстанавливается в энтероцитах до активной формы – тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК) и N 5 -метил-ТГФК.

Биохимическая функция

Коферментная форма фолиевой кислоты – ТГФК – необходима для мобилизации и использования в реакциях метаболизма одноуглеродных функциональных групп: метильной (–СН 3 ), метиленовой (–СН 2 –), метенильной (–СН=), формильной (–СНО) и формиминогруппы (–CH=NH). Присоединение этих групп по 5-му или 10-му атому азота ТГФК осуществляется ферментативно.

Важнейшими реакциями с участием одноуглеродных фрагментов, связанных с ТГФК, являются:

N 5 ,N 10 -метилен-ТГФК и N 10 -формил ТГФК служат донорами соответствующих одноуглеродных радикалов при синтезе пуриновых нуклеотидов;

N 5 -метил-ТГФК вместе с витамином В 12 участвуют в переносе метильной группы в реакциях синтеза дТМФ и метионина;

- ТГФК вовлекается в метаболизм аминокислот: серина, глицина и метионина.

2.7. Витамин В 12 (Кобаламин)

(антианемический )

Структура витамина В 12 отличается от строения всех других витаминов своей сложностью и наличием в его молекуле иона металла – кобальта. Кобальт связан координационной связью с четырьмя атомами азота, входящими в состав порфириноподобной структуры (называемой корриновым ядром), и с атомом азота 5,6-диметилбензимидазола.

Кобальт-содержащсе ядро молекулы представляет собой плоскостную структуру с перпендикулярно расположенным к ней нуклеотидом. Последний, помимо 5,6-диметилбензимидазола, содержит рибозу и фосфорную кислоту (циановая группа, связанная с кобальтом, присутствует только в очищенных препаратах витамина, в клетке она замешается водой или гидроксильной группой). Из-за присутствия в молекуле витамина кобальта и амидного азота это соединение получило название кобаламина.

Витамин В1 , был первым витамином, выделенным в кристаллическом виде К. Функом в 1912 г. Позже был осуществлен его химический синтез. Свое название - тиамин - получил из-за наличия в составе его молекулы атома серы и аминогруппы.

Тиамин состоит из 2-х гетероциклических колец - аминопиримидинового и тиазолового. Последнее содержит каталитически активную функциональную группу - карбанион (относительно кислый углерод между серой и азотом).
Тиамин хорошо сохраняется в кислой среде и выдерживает нагревание до высокой температуры. В щелочной среде, например при выпечке теста с добавлением соды или карбоната аммония, он быстро разрушается.

В желудочно-кишечном тракте различные формы витамина гидролизуются с образованием свободного тиамина. Большая часть тиамина всасывается в тонком кишечнике с помощью специфического механизма активного транспорта, остальное его количество расщепляется тиаминазой кишечных бактерий. С током крови всосавшийся тиамин попадает вначале в печень, где фосфорилируется тиаминпирофосфокиназой, а затем переносится в другие органы и ткани.

Существует мнение, что основной транспортной формой тиамина является ТМФ.

Витамин В1, присутствует в различных органах и тканях как в форме свободного тиамина, так и его фосфорных зфиров: тиаминмонофосфата (ТМФ), тиаминдифосфата (ТДФ, синонимы: тиамин пирофосфат, ТПФ, кокарбоксилаза) и тиаминтрифосфата (ТТФ).

ТТФ - синтезируется в митохондриях с помощью фермента ТПФ-АТФ-фосотрансферазы:

Основной коферментной формой (60-80 % от общего внутриклеточного) является ТПФ. ТТФ играет важную роль в метаболизме нервной ткани. При нарушении его образования развивается некротизирующая энцефалопатия. После распада коферментов свободный тиамин выделяется с мочой и определяется в виде тиохрома.

Витамин В, в форме ТПФ является составной частью ферментов, катализирующих реакции прямого и окислительного декарбоксилирования кетокислот.

Участие ТПФ в реакциях декарбоксилирования кетокислот объясняется необходимостью усиления отрицательного заряда углеродного атома карбонила кетокислоты в переходном, нестабильном, состоянии:

Переходное состояние стабилизируется ТПФ путем делокализаиии отрицательного заряда карбо-аниона тиазолового кольца, играющего роль своеобразного электронного стока. Вследствие такого протонирования образуется активный ацетальдегид (гидроксиэтил-ТПФ).

2. Участие ТПФ в реакциях окислительного декарбоксилирования.
Окислительное декарбоксилирование ПВК катализирует пируватде-гидрогеназа. В состав пируватдегидрогеназного комплекса входит несколько структурно связанных ферментных белков и коферментов (см. с. 100). ТПФ катализирует начальную реакцию декарбоксилирования ПВК. Эта реакция идентична катализируемой пируватдекарбоксила-зой. Однако в отличие от последней, пируватдегидрогеназа не превращает промежуточный продукт гидроксиэтил-ТПФ в ацетальдегид. Вместо этого гидроксиэтильная группа переносится к следующему ферменту в мультиферментной структуре пируватдегидрогеназного комплекса.
Окислительное декарбоксилирование ПВК является одной из ключевых реакций в обмене углеводов. В результате этой реакции ПВК, образовавшаяся при окислении глюкозы, включается в главный метаболический путь клетки - цикл Кребса, где окисляется до углекислоты и воды с выделением энергии. Таким образом, благодаря реакции окислительного декарбоксилирования ПВК создаются условия для полного окисления углеводов и утилизации всей заключенной в них энергии. Кроме того, образующаяся при действии ПДГ-комплек-са активная форма уксусной кислоты служит источником для синтеза многих биологических продуктов: жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов, ацетоновых тел и других.
Окислительное дскарбоксилирование а-кетоглутатарата катализирует а-кетоглутаратдегидрогеназа. Этот фермент является составной частью цикла Кребса. Строение и механизм действия а-кетоглугарат-дегидрогеназного комплекса схожи с пируватдегидрогеназой, т. е. ТПФ также катализирует начальный этап превращения кетокислоты. Таким образом, от степени обеспеченности клетки ТПФ зависит бесперебойная работа этого цикла.
Помимо окислительных превращений ПВК и а-кетоглутарата, ТПФ принимает участие в окислительном декарбоксилировании кетокислот с разветвленным углеродным скелетом (продукты дезаминирования ва-лина, изолейцина и лейцина). Эти реакции играют важную роль в процессе утилизации аминокислот и, следовательно, белков клеткой.

3. ТПФ - кофермент транскетолазы.
Транскетолаза - фермент пентозофосфатного пути окисления углеводов. Физиологическая роль этого пути заключается в том, что он является основным поставщиком NADFH*H+ и рибозо-5-фосфата. Транскетолаза переносит дву-углеродные фрагменты от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату,
что приводит к образованию триозофосфата (3-фосфоглицеринового альдегида) и 7С сахара (седогептулозо-7-фосфата). ТПФ необходим для стабилизации карб-аниона, образующегося при расщеплении связи С2-С3 ксилулозо-5-фосфата.

4. Витамин В1 принимает участие в синтезе ацетилхолина, катализируя в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА - субстрата ацетилирования холина.

5. Помимо участия в ферментативных реакциях, тиамин может выполнять и некоферментные функции , конкретный механизм которых еще нуждается в уточнении. Полагают, что тиамин участвует в кроветворении, на что указывает наличие врожденных тиаминзависимых анемий, поддающихся лечению высокими дозами этого витамина, а также в стероидогенезе. Последнее обстоятельство позволяет объяснить некоторые эффекты препаратов витамина В, как опосредованных стресс-реакцией.

Переходное состояние стабилизируется ТПФ путем дслокализаиии отрицательного заряда карб-аниона тиазолового кольца, играющего роль своеобразного электронного стока. Вследствие такого протонирования образуется активный ацетальдегид (гидроксиэтил-ТПФ).

Аминокислотные остатки белков обладают слабой способностью осуществлять то, что с легкостью делает ТПФ, поэтому апобелки нуждаются в коферменте. ТПФ жестко связан с апоферментом мульти-ферментных комплексов дегидрогеназ а-оксикетокислот (см. ниже).