med_rabota (677966), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

4. Биосинтез биотина.

Биосинтез биотина осуществляют все зеленые растения, некоторые бактерии и грибы. Изучение путей биосинтеза биотина началось после выяснения строения его молекулы. Химическое расщепление биотина проходит через образование дестиобиотина, диаминопеларгоновой кис­лоты и, наконец, пимелиновой кислоты. Вполне естественно было пред­положить, что биосинтез биотина может проходить путем постепенно­го усложнения молекулы пимелиновой кислоты. В пользу этого гово­рил тот факт, что пимелиновая кислота способна заменять биотин у некоторых микроорганизмов как фактор роста. Она стимулирует синтез биотина: меченая пимелиновая кислота обнаруживается в уг­леродном скелете биотина.

Изучение структурной формулы биотина привело к предположе­нию, что атомы I,1', 4 и 5 происходят из декарбоксилированной моле­кулы цистеина (см. формулу), атомы 2 и 3 происходят из карбамилфосфата и связаны, таким образом, с имеющимся в клетках «пулом» СО₂ в то время как остальные семь атомов (2, 3, 6, 7, 8, 9 и 10) происхо­дят из углеродного скелета пимелиновой кислоты. Высказанное пред­положение подтверждено экспериментально при изучении биосинтеза

Биотина в культурах Achromobacter, выращенных на синтетических средах, к которым добавляли либо 3-С¹⁴-цистеин, либо МаНС¹⁴О_з. Синтезированный бактериями радиоактивный биотин расщепляли и таким образом изучали распределение в нем радиоактивного углеро­да. Основываясь на полученных результатах, Lezius и соавторы в 1963 г. предложили схему синтеза биотина.

Согласно этой схеме, началом синтеза является конденсация пимелил-КоА и цистеина. Затем происходит декарбоксилирование, что при­водит к образованию 9-меркапто-8-амино-7-оксопеларгоновой кислоты. Взаимодействие аминогруппы этой кислоты с карбамилфосфатом вызы­вает образование уреидного производного, которое после отщепления воды может циклизоваться, давая биотин с характерным для него двой­ным циклом.

По способности синтезировать биотин и дестиобиотин все исследованные организмы делятся на 4-е группы:

1. Способные синтезировать большое количество биотина и дестиобиотина из глюкозы в отсутствие пимелиновой кислоты.

2. Стимулирующие при помощи пимелиновой кислоты и дестибиотина биосинтез биотина.

3. Активно осуществляющие превращение дестибиотина в биотин.

4. Образующие дестиобиотин из пимелиновой кислоты, но не способные превращать его в биотин.

Изучено более 600 штаммов бактерий, использующих углеводоро­ды для синтеза биотина, из которых 35, синтезируют витамин в боль­ших количествах (>100 мкг/мг). Наибольшее количество биотина обра­зует Pseudomonas sp. штамм 5-2 при выращивании на керосине. Спе­цифическим активатором накопления биотина является аденин. Экзогенные пимелиновая и азелаиновая кислоты увеличивают обра­зование блотина. из керосина. Лучшими источниками углерода оказались н-алканы с углеродной цепью из 15—20 атомов, в частности н-ундекан. Промежуточными продуктами в синтезе биотина из ундекана яв­ляются пимелиновая и азелаиновая кислоты (Toshimichi e. a., 1966).

Исследование биосинтеза биотина в растениях (В. Филиппов, 1962 г.) показало, то каждый орган растения и каждая его клетка синтезирует витамин в эмбриональной фазе своего развития. В дальнейшем синтез замедляется и, по-видимому, прекращается, но содержание его различных тканях долгое время остается постоянном.

5. Обмен биотина в организме

Об обмене биотина известно немного. Биотин, поступивший с пищей в связанном состоянии, отщепляется от белка под действием протеолитических ферментов, переходит в водорастворимую форму и всасывается в кровь в тонком кишечнике. В кишечнике происходит также всасывание биотина, синтезированного бактериями желудочно-кишечного тракта. Всосавшийся в кровь биотин связывается с альбумином сыворотки разносится по всему организму. Наибольшее количество биотина на­капливается в печени, почках и надпочечниках, причем у мужчин оно несколько больше, чем у женщин.

Содержание биотина в тканях человека (Р. Д. Вильяме, 1950)

Что касается содержания биотина в крови человека, то по этому воп­росу имеется ограниченная и порой противоречивая информация. Bhagavan и Coursin в 1967 г. определили содержание биотина микробиоло­гическим методом в крови 30 здоровых лошадей и 25 взрослых людей и показали, что в среднем в крови взрослых людей содержится 25,7 ммкг% биотина (12—42,6 ммкг%), а в крови детей несколько больше—32,3 ммкг% (14,7—55,5 ммкг%). По данным Baugh (1968), средний уровень биотина в цельной крови составляет 147 ммкг% (82— 270 ммкг%). Какой-либо разницы, в содержании биотина в .крови в за­висимости от пола и возраста не отмечено. Содержание биотина в мо­локе женщины резко изменяется в период кормления. В первый день после родов содержание биотина b молоке невелико и только на 10-й день повышается до 0,33 мкг на 100 мл.

Биотин почти не подвергается Обмену в организме человека и выво­дится в неизмененном виде в основном с мочой. У здоровых людей вы­ведение биотина с мочой составляет 11—183 мкг в сутки, у новорожден­ных детей достигает максимума (4 мкг на 100 мл)_ на 2-й день жизни и снижается до нуля к 7-му дню. Содержание биотина в кале колеблется от 322 до 393 mкг в сутки. В норме выделение биотина с мочой и калом повышает поступление его с пище 3-6 раз. что свидетельствует о удовлетворении потребностей человека в биотине на счет бактериального синтеза в кишечнике. Через 6 часов после введения человеку массированной дозы биотина большая часть его выводится с мочой. Содержание биотина в кале при этих же условиях изменяется в меньшей степени.

Небольшая часть карбоксильной группы боковой цепи биотина окис­ляется до СО₂ специфической оксидазой, которая обнаружена в печени и почках морской свинки и крысы.

Исследование распределения меченого биотина в тканях цыплят и крыс показало, что уже через 4 часа после выведения физиологической дозы меченного С¹' по карбоксильной группе биотина около 16% метки включалось в печень, а 30% выводилось с калом и мочой в неизмененном виде (Dakshinamurty, Mistry, 1963). В сердце, селезенке и легких радиоактивности не обнаружено. Менее 4% введенной дозы выводилось в виде выдыхаемого C¹⁴O², что указывало на незначительное прямое окисление карбоксильной группы биотина. О распределении меченого биотина в различных клеточных фракциям можно судить по табл.

Содержание биотина в клеточных фракциях печени нормальных крыс (Dakshinamurti, Misfry, 1963)

Из таблицы видно, что 40—50% радиоактивности обнаружено в надосадочной фракции, полученной после центрифугирования гомогената печени крыс. В микросомах содержится незначительное количество ви­тамина. Большая часть биотина в различных клеточных фракциях, за исключением микросом, присутствует в связанной с белком форме. Име­ются и противоречивые данные о том, что большая часть биотина (бо­лее 60%) содержится в митохондриях печени животных и около 11%— в микросомах.

В настоящее время недостаточно исследована динамика содержания биотина в тканях в онтогенезе животных. По-видимому, яйцо и зародыш в начальной стадии развития наиболее богаты биотином. Развитие за­родыша сопровождается снижением содержания биотина в тканях. Исключение составляют печень и почки, в которых содержание биотина значительно повышается в первые дни постэмбрионального развития.

6. Участие биотина в обмене веществ и механизм действия

К 1958—1959 гг. накопились данные, которые указывали на участие биотина в реакциях карбоксилирования. Установлено, что при биотиновой недостаточности нарушаются следующие функции печени животных:

синтез цитруллина из орнитина, МН₃ и С0₂, включение CО₂ в пурины, карбоксилирование пропионовой кислоты, приводящее к образованию янтарной кислоты, включение С0₂ в ацетоуксусную кислоту. Однако ме­ханизм действия биотина в этих реакциях оставался невыясненным. Данные опытов с 2-C¹⁴-биoтинoм исключали возможность того, что С-атом уреидной группировки биотина переносится в качестве остатка угольной кислоты. Одним из обстоятельств, из-за которых подвергалась сомнению функция этого витамина как кофермента карбоксилирования, было (описанное в разное время) участие биотина в реакциях, в которых не происходило ни включения, ни отщепления С0₂. Так, было обнару­жено влияние биотина на дезаминирование аспарагиновой кислоты, серина и треонина и участие его в синтезе жирных кислот. Первые четкие доказательства коферментной функции биотина в реакции карбоксили­рования появились в работах, посвященных именно синтезу жирных кислот. В этих работах отмечалось, что биотин является коферментом ацетил-КоА-карбоксилазы, фермента, осуществляющего карбоксилиро­вание ацетил-КоА с образованием малонил-КоА—первую стадию син­теза жирных кислот (Wakil, 1958). К этому времени были получены до­казательства существования еще одного биотинфермента, а именно (З-метил-кротонил-КоА-карбоксилазы (Lynen, Knappe, 1959). Все извест­ные в настоящее время биотиновые ферменты катализируют два типа реакций:

1. Реакции карбоксилирования или фиксации С0₂, сопряженные с расщеплением АТФ и протекающие согласно уравнению:

АТФ + НСОз + RH R—СОО^- + АДФ + Фнеорг.

II. Реакции транскарбоксилирования, протекающие без распада АТФ, при которых карбоксилирование одного субстрата осуществляется при одновременно протекающем декарбоксилировании другого соедине­ния:

R₁—COO^- + R₂H R₁H + R₂— COO^-

Характеристики

Список файлов реферата