35. витамины II С-U

Лекция 35

ВИТАМИНЫ II

Витамин С

Витамин С – аскорбиновая кислота – пожалуй, самый известный из витаминов. Это связано и с тем, что она требуется организму человека постоянно и в больших (по витаминным меркам) дозах – примерно 100 мг\сутки. Это водорастворимый витамин, синтезируется всеми зелеными растениями, пресмыкающимися и земноводными.

Аскорбиновая кислота участвует в разнообразных биохимических процессах благодаря её окислительно-восстановительным свойствам. Окисление происходит в две стадии. На первой стадии аскорбиновая кислота (восстановленная форма) превращается в дегидроаскорбиновую (окисленная форма), эта стадия обратима. На второй стадии более глубокого окисления происходит расщепление молекулы с образованием двух карбоновых кислот:

Окислительным расщеплением аскорбиновой кислоты объясняется её неустойчивость при хранении и при нагревании.

Аскорбиновая кислота участвует в гидроксилировании лизина и пролина при образовании коллагена, гидроксилировании ДОФамина при образовании адреналина, предотвращает окисление SH-групп белков и глютатиона, а также восстанавливает Fe³⁺ до Fe²⁺ в кишечнике, обеспечивая всасывание железа.

Витамин D

Под витамином D подразумевается группа очень близких по структуре жирорастворимых соединений (D₁-D₄), называемых также кальциферолами ("переносчик кальция") и обладающих антирахитическим действием. Витамин D содержится в печени морских животных и рыб, а также может образовываться при УФ-облучении эргостерина (последний продуцируется дрожжами и грибами):

Функция витамина D в организме – обеспечение всасывания кальция в кишечнике. Эту функцию он выполняет в виде активной формы – кальцитриола, которая образуется при ферментативном гидроксилировании исходного витамина в печени и почках:

Кальцитриол за счет своих гидроксильных групп комплексно связывает ион Са⁺², окружая его липофильной оболочкой. Такой комплекс становится способным переходить через липидный слой биомембраны.

Витамин Е

Витамином Е называется группа природных жирорастворимых соединений под общим названием токоферолы. Все они представляют собой производные бензопи-рана с гидроксильной группой в бензольном кольце и длинным углеводородным остатком в пирановом цикле. Различные токоферолы отличаются между собой разным количеством и положением метильных групп в бензольном кольце.

Токоферолы – это "ловушки радикалов". Будучи фенолами, они легко вступают в реакции радикального окисления, образуя хиноны:

Биологическая роль токоферолов заключается в том, что они как антиоксиданты защищают липидные компоненты клеток от окисления, и кроме того они обеспечивают репродуктивную функцию животных: недостаток витамина Е вызывает беспло-дие у самок крыс.

Природные источники витамина Е – различные растительные масла.

Витамин F

Витамином F называются природные полиненасыщенные жирные кислоты: линолевая, линоленовая и арахидоновая. Эти кислоты необходимы в организме для синтеза фосфолипидов и на их основе биологических мембран, но в организме они не синтезируются и должны поступать с пищей. Источник витамина F – растительные масла.

Витамин Н

Витамин Н – биотин – широко распространен в природе: его много в печени и почках, зернах ржи, цветной капусте.

Биотин по химической структуре представляет собой бициклическую систему, состоящую из гидрированных циклов имидазола и тиофена. Он является коферментом в реакциях карбоксилирования карбоновых кислот. С помощью карбоксильной группы он ковалентно связывается с апоферментом амидной связью.

На следующей схеме представлена реакция карбоксилирования ацетил-КоА с участием биотина, в результате которой образуются производные малоновой кислоты:

Витамин К

Витаминами К – антигеморрагическими факторами – называются природные производные нафтохинона, содержащие в хиноидном кольце метильную группу и изопреноидный остаток. У животных и человека присутствуют менахиноны (витамин К₂), синтезируемые микроорганизмами. Помимо природных соединений высокой К-витаминной активностью обладают более простые соединения – 2-метилбензохинон (менадион) и его водорастворимый аналог – викасол, применяющийся в медицинской практике.

Антигеморрагическое действие витамина К (способность повышать свертываемость крови) связано с тем, что он в качестве кофермента катализирует реакцию карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты в составе белка протромбина – одного из факторов свертывания крови:

После этого протромбин связывает ионы Са²⁺ , превращаясь в тромбин, последний вызывает коагуляцию фибриногена – происходит свертывание крови.

Витамином К богаты зеленые растения, кроме того он в достаточных количествах вырабатывается микрофлорой кишечника.

Витамин L

Витаминами L – факторами лактации – называются два вещества: антраниловая кислота (витамин L₁) и 5-метилтиоаденозин (витамин L₂):

Витамин Р

Витамином Р называется группа растительных веществ т.н. биофлавоноидов, содержащихся в чае, желтых цветах, апельсиновой корке, плодах аронии (черноплодной рябины). Это производные флавона, в основе которого лежит цикл бензопирана:

Один из главных биофлавоноидов – рутин – представляет собой гликозид кверцетина (пигмент желтых цветов):

Все биофлавоноиды – это природные антиоксиданты. Витамин Р – синэргист аскорбиновой кислоты, повышающий эффективность её действия.

Витамин РР

Витамин РР – ниацин, pellagra protective factor – это никотиновая кислота и её амид, обладающие одинаковым витаминным действием:

Их витаминное действие заключается в том, что они формируют активный центр пиридиновых коферментов НАД и НАДФ, выполняющий функции переноса водорода в реакциях биологического окисления:

Витамин РР синтезируется микрофлорой кишечника, но в недостаточных количествах. Много витамина РР содержится в дрожжах, сушеных грибах, некоторых крупах, а также в мясе и печени.

Некоторые синтетические производные никотиновой кислоты обладают невитаминной биологической активностью и применяются в медицине: никотиновый спирт – сосудорасширяющий препарат, кордиамин – аналептик, оксиниациновая кислота снижает содержание β-липопротеидов в крови и нормализует липидный обмен:

Витамины Q

(убихиноны)

Убихинонами – коэнзимами Q – называется группа липофильных производных бензохинона, которые присутствуют во всех аэробных организмах – от бактерий до высших растений и животных. Убихиноны являются частью дыхательной цепи митохондрий, их функция – перенос электронов и протонов по схеме:

В нормальных условиях убихиноны синтезируются в организме человека в достаточных количествах. Но при белковой недостаточности у детей возникает анемия, которая снимается введением витамина Q.

S-Аденозилметионин и витамин U

В организме образуются соединения, содержащие метилтиониевые группировки, которые являются донорами метильных групп в реакциях трансметилирования. Главный метаболит этого типа – S-аденозилметионин (SAM):

Подвижная СН₃-группа тиониевого фрагмента, реагируя с нуклеофилами, переходит на другие атомы:

В реакции S-аденозилметионина с метионином метильная группа переходит на атом серы метионина и образуется метионинметилсульфоний, называемый витамином U:

Витамин U, как и S-аденозилметионин, является биологическим метилирующим агентом и по причине бóльшей устойчивости служит накопителем и резервом метильных групп в организме:

Витамин U содержится в капусте, петрушке, спарже, сельдерее, шпинате, томатах и молоке. Он обладает противоязвенным действием: снимает боли и способствует эпителизации стенки желудка у язвенных больных.

Липоевая кислота

Липоевой кислотой называется 6,8-димеркаптооктановая кислота, которая при окислении обратимо образует внутренний дисульфид:

Липоевая кислота – это липофильное природное соединение, играющее роль кофермента, переносящего атомы водорода и ацильные группы в ПВКДГ и α-КГДГ ферментных комплексах. С помощью карбоксильной группы через остаток лизина липоевая кислота ковалентно связывается в апоферментом:

У животных и человека липоевая кислота синтезируется микрофлорой кишечника.

В медицине липоевая кислота применяется при заболеваниях печени, атеросклерозе и диабетическом полиневрите.

ЛИТЕРАТУРА:

Основная:

1. Н.А.Тюкавкина, Ю.И.Бауков – Биоорганическая химия – ДРОФА, М., 2007 г., с. 498-503.

Дополнительная:

1. В.В.Племенков – Введение в химию природных соединений – Учебное пособие для химических, биологических и медицинских специальностей ВУЗов, Казань, 2001, с. 267-290.

2. Ю.А.Овчинников – Биоорганическая химия – М., Просвещение, 1987 г.,

с. 668-692.

09.04.09

10