Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 76
Текст из файла (страница 76)
нс~ 'с <,: — ХН, нсеа сн о Х Рис 1О-С Никопгиамил фактор. прелое врашаюглий пеллагру. Оп входит в соегав кофермента иикотиивм идадеи индииуклее г ила (см. р . ~о-ы. ГЛ. 1О. ВИТАМИНЫ И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ КАК КОФАКТОРЫ ФЕРМЕНТОВ 275 излечивало обусловленное неполнопенным питанием заболевание собак «черный языю>, аналогичное пеллагре человека. Улли и Элведжем были поражены тем, что по некоторым химическим свойствам выделенное ими вещество напоминало никотинамцд. Поэтому они попробовали лечить собак чистым никотинамидом, и такое лечение оказалось успешным.
В скором времени было установлено, что никотинамидом можно излечивать также и пеллагру у людей. Теперь мы знаем, что никотинамид- это компонент кофермента, необхолимого для ферментативного катализа ряда жизненно важных окислительных реакций. Несмотря на очень простое строение молекулы никотинамида, болыпинство животных не можш синтезировать его в достаточных количествах и поэтому должно получать его с пищей. Вскоре после этого выяснилось, что другие витамины также функционируют в качестве компонентов коферментов и простетических групп ферментов, Содержание витаминов в пище может быть крайне незначительным. поскольку коферменты, выполняющие функции катализаторов, необходимы клеткам в очень низких концентрациях.
Нвцример, минимальное количество витамина В„, которое должно содержаться в суточном рационе человека, составляет около 2 мг, а витамина В, -менее 3 мкт. Примерно в то же время было обнаружено, что в пище животных, кроме витаминов, должен присутствовать целый ряд неорганических элементов. которые так же, как н коферменты, необходимы для активности определенных ферментов. В качестве примера можно привести цинк — незаменимый элемент питания человека и животных, являющийся важным компонентом множества различных ферментов.
В этой главе мы в общих чертах рассмотрим функции различных витаминов как коферментов. В последующих главах мы узнаем, почему недостаток витаминов, а следовательно, н нарушение действия ферментов могут приводить к серьезным изменениям ключевых путей метаболизма углеводов, жиров и белков. 10.3. Витамины люжно разделить на диа класса Витамины делятся на два класса: водорпгтвориыые и жирорпсгпвориыые витамины (табл 10-1). К водорастворнмым витаминам относятся: тиамин (витамин В,), рибофлавин (витамин В ), никотиновая кислота, пантотеновая кислота, пиродоксин (витамин Ве), биотин, фолиевая кислота, витамин В„и аскорбиновая кислота (витамин С).
Почти для всех этих витаминов установлено, какую функцию они выполняю~ в качестве коферментов. Биохимические функции жирорастворимых витаминов А, 1А Б и К, представляющих собой маслянистые, плохо растворимые в воде вещества, пока еще не совсем понятны. Кроме этих, хорошо известных витаминов, существуют и другие вещества, которые необходимы определенным видам, но обычно не считаются витаминами. К ним относятся карнитии (разд. 18.2), иноэиьчол и хяпоееия кислогли (гл. 2б).
Сначала лгы рассмотрим природу и свойства водорастворимых витаминов, их функционирование в качестве компонентов тех или иных коферментов, а также приведем примеры ферментативных реакций, в которых участвуют зги коферменты (табл. 10-1). 10.4. Тнампн (витамин В,) функционирует в форме тиа минни рофосфата Витамин В,, или тиамин, обязательно должен нрисутсгвовать в пище большинства позвоночных н некоторых видов микроорганизмов. Недостаток этого витамина в пищевом рационе человека вызывает болезнь бери-бери, для которой характерны быстрая потеря веса н различные неврологические расстройства. В Азии в Х1Х в.и начале ХХ в.
болезнь бери-берн была причиной омер~и сотен тысяч людей, употребляющих в пишу в основном полированный или очищенный белый рис. В отрубях, которые удаляются в процессе очистки, содержится почти весь присутствующий в рисе тиамнн. Впервые в чистом виде тиамин 276 ЧАСТЬ ), БИОМОЛЕКУЛЫ Таблнна 10-1. Витамины и их роль в ферментативных реакциях Коферментнея (нлн активная) форма Тно княклнзнруемой реекцнн нлн функция Витям он Водороетворнмые Тиа мин Декврбоксипирование а-кетокиспот Окиспитепьно-восстановительные реакции Тиаминпирофосфвт фпавиимононукпеотип, фпавинадениилинукпеотнд Никотииамидадениндииуклеотип, никотнн- вмипеденинпинукпеотидфосфнт Кофермент А Рнбофпавин Окислительно-восстановительные реакции Никотиноввя кислота Перенос аципьных групп Перенос аминогрупп Перенос СОя Перенос олноугперодиых групп Перенос связанного с углеродом атома водорода на соседний атом углерода Кофактор реакций гид- роксипиронания Пантотеноввя кислота Пиридоксапьфосфат Биоцнтин Тетрагипрофопиевая кислота Дезоксиапенозилкобвп- амии Пиридоксни Б ногин Фопиевая кислота Витамин В,я Аскорбиновая кислота Не известна Жнророеткорнмые Витамин А Витамин П Зрительный процесс Регуляция обмене Са ' Ретнналь 1,25-пигипроксихопо.
кальцифероп Не известна Защита мембранных пипидов Кофактор реакций кар- боксипирования Витамин Е Витамин К Не известна бып получен в 1926 г. Его химическое строение определил в начале 30-х годов американский ученый Роберт Р. Уильямс. Вскоре после этого был осуществлен химический синтез тнамнна. Молекула тнамина содержит бнцнклнческую систему из пирнмндннавога н тнаэолънага колец (рнс.
10-2). В тканях жииотных тиамин присутствует главным образом в форме кафактара — тиамиинирофосфата (рнс. 10-2). Тнамннпирафасфат служит кафактарам в ряде ферментатнвных реакций, в которых осуществляется перенос альдегндных групп с молекулы-донора на молекулу-акцептор. В зтнх реакциях тиамннпнрофосфат выполняет функцию промежутачнага переносчика альдегндной группы, которая кавалентна связывается с тназалъным кольцом. В качестве примера можно привести реакцию, каталнзнруемую иируватдвнарбоксилазой (рнс. 10-3), представляющую собой важную стадию сбражнваиня глюкозы в спирт пад действием дрожжей.
В ходе пнрунатдекарбакснлазнай реакции карбоксильная группа пирувата отщепляется в виде СОг; одновременно остальная часть молекулы, называемая иногда активным аиетальдвгидом, переносится во второе положение тиазольнако кольца тиаминпнрофасфата, прочно связанного с ферментом, в результате чего образуется гидракснзтилънае производное. Эта промежуточное соединение существует лишь очень короткое время, поскольку гндроксизтнпъная группа быстро отщепляется от кофермента в виде свободного ацетальдегнда.
Тиамннпнрафасфат служит также кофактором и в более сложных реакциях оснавнога пути окисления углеводов в клетках — реакциях, каталнзнруемых ферментами нируватдегидрогеназай н а-кетоглутаратдегидрогеназой. ГЛ. 1О. ВИТАМИНЫ И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ КАК КОФАКТОРЫ ФЕРМЕНТОВ 277 Тиамии (витамин В,) Тиамиипирофосфат (кофермент). Реакционноспособнвя группа выделена красным цветом ын, Н~~ С вЂ” СН,— Йлг ~ О Сг С=С вЂ” СН» — СН» — Π— Р— Π— Р— О НС вЂ” С СН (ч) СН, О О а-Гидроксиэтилтиаминпирпфосфат — нромезкуточная форма, переиосяман "активную" ипетальдегипную группу (выделена красным центом] Н СН» —.С вЂ” ОН НН» С вЂ” Я Н~ С вЂ” СН,— )С О' О ! С=С вЂ” СН,— СН,— Π— Р— Π— Р-О ) Н СН, О Рис. 1О-а Тиамин и»гоективныеформы.
Суммарная реакция Ьфуентш»" каргохсилв ш СН» — С вЂ” СОО +ͻΠ—. СН» — С вЂ” Н -ь НСО» )! О Пируват Ацетальдегид Отдельные стадии + Н,О + ТРР— Š— чс-Гил)юк»»1 чтил — ТРР— Е т НСО» ецт 1югсизи . ТРР— Š— ь А»1отнгтьдогил+ Трр — Е ХН ! С вЂ” Б ОН Н С С СН С.=С -СН»- х Нз — чь ! Х СН, Рис. 1О-З. Ферментативнсе лекврбоксилирование пнрувата, осушесгвлвемое пируватлекарбоксилазой (обозначена буквой Е).
Этот прощюс протекает с участием тнаминпирофосфата (ТРР), представляющего собой прочно связанную с ферментом прсстетнческую группу. В верхней части рисунка представлено уравнение суммарной реакции. Внизу зта реакция рюделена на отдельные сталин, иллюсгрируюшие роль тиаминпирофосфата Как проыекуточиого переносчика ацеталы»ы нда. Витамин В„нли рибоб)лавин, впервые был выделен из молока В 1935 г. было установлено строение этого соелинениа и осушествлен его химический синтез.
Из-за присутствия в молекуле рибофл1ы вина сложной изоаллоксазиновой поли- 278 ЧАСТЬ 1. БИОМОЛВКУЛЫ Рибофлаиин О Н )! Фс' м с Н,С С С ~с НН Циклическая (! ! ! изоиллокса- Н.,С С С С. С Оз.н ая т;ма С Н Ы ' фланинаяониппинуклнотил(РЛП).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
