Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

Тіамінпірофосфат

Коферментна форма: тіамінпірофосфат (тіаміндифосфат, кокарбоксилаза).

Коферментні функції. Тіамін входить до складу таких коферментів, як тіамінпірофосфат і тіамінтрифосфат, причому основні функції вітаміну В1 у живих організмах пов’язані з тіамінпірофосфатом (ТПФ, ТДФ, кокарбоксилаза), що є пірофосфорним ефіром тіаміну, в утворенні якого беруть участь АТФ і фермент тіамінкіназа:

Вітамін В1 у вигляді ТПФ входить до складу таких поліферментних комплексів, як піруватдегідрогеназний і α -кетоглутаратдегідрогеназний, а також до складу ферментів транскетолази і піруватдекарбоксилази дріжджів. Піруват- і α - кетоглуторатдегідрогеназні комплекси каталізують окисне декарбоксилювання пірувату і α -ке- тоглутарату відповідно до ацетил-КоА і сук- циніл-КоА. У складі транскетолази ТПФ бере участь в анаеробній фазі пентозофосфатного шляху обміну вуглеводів. Входячи до складу піруватдекарбоксилази, ТПФ бере участь у декарбоксилюванні піровиноградної кислоти до оцтового альдегіду:

Участь у біохімічних процесах і біологічна роль ТПФ досліджені недостатньо. Вважають, що цей кофермент може виконувати функції макроерга, подібно АТФ.

Гіповітаміноз

За відсутності або недостатності тіаміну розвивається тяжке захворювання — бері-бері. Специфічні симптоми його пов’язані з порушеннями переважно діяльності нервової й серцево-судин- ної систем, а також шлунково-кишкового тракту. З біохімічних порушень при авітамінозі В1 слід вказати на підвищене виділення з сечею амінокислот і α -кетокислот, а також різке підвищення в крові концентрації α -кетокислот (головним чином піровиноградної). Основним джерелом енергії для організму, як відомо, є вуглеводи. Уповільнення окисного декарбоксилювання пірувату спричинює зниження утворення енергії, що позначається, насамперед, на процесах проведення нервових імпульсів, порушення яких призводить до нервово-рухових і психічних розладів. Однак тканини тварин легко пристосовуються до окиснення інших речовин замість вуг-

леводів — наприклад, жирних кислот, окиснення яких до СО2 і Н2О з вивільненням енергії не здійснюється через піровиноградну кислоту. Гальмування транскетолазної реакції призводить до недостатнього утворення НАДФН + Н+ і рибозо-5-фосфату, які є необхідними речовинами в реакціях біосинтезу жирних кислот, холестеролу, деяких гормонів, амінокислот і нуклеїнових кислот. НАДФН + Н+ має важливе значення для утворення і секреції соляної кислоти в шлунку. Добова потреба у вітаміні В1= 1–2 мг. Велика кількість тіаміну міститься у висівках, пивних дріжджах, зернових, печінці, нирках.

Вітамін В2 (рибофлавін)

Хімічна структура. Рибофлавін складається з гетероциклічної метильованої сполуки ізоалоксазину і спирту рибітолу (похідне рибози):

Коферментні функції. Вітамін В2 входить до складу двох коферментів: флавінмононуклеотиду (ФМН) і флавінаденіндинуклеотиду (ФАД).

Флавінмононуклеотид (рибофлавін-5-фосфат) синтезується в організмі з рибофлавіну за участю АТФ і ферменту флавокінази:

Флавокіназа

Рибофлавін + АТФФМН + АДФ

ФМН є коферментом оксидаз L-амінокислот, які каталізують окисне дезамінування амінокислот до кетокислот:

ФМН входить до складу ферментів тканинного дихання — НАДН-дегідрогенази, акцептора Гідрогену від нікотинамідних коферментів. Механізм акцепції атомів Гідрогену ізоалоксазином полягає в тому, що подвійні зв’язки, які перебувають в N1 і N10, розриваються і до атомів Нітрогену приєднуються 2 атоми Гідрогену, в результаті чого рибофлавін відновлюється.

Флавінаденіндинуклеотид (ФАД) утворюється в організмі з ФМН за участю АТФ і ферменту ФАД-синтетази (флавіннуклеотидфосфорилази):

ФАД-синтетаза

ФМН + АТФ ФАД + H4P2O7

ФАД є коферментом ПДГ, α -КГДГ, сукцинатдегідрогенази, ацил-КоА-дегідрогенази і деяких інших ферментів окисно-відновних процесів.

Сукцинатдегідрогеназа — це один із ферментів циклу трикарбонових кислот, що каталізує окиснення сукцинату до фумарової кислоти:

Ацил-КоА-дегідрогеназа каталізує окиснення ацил-КоА (активної форми вищої жирної кислоти) до α ,β -ненасиченої форми ацил-КоА.

Гіповітаміноз

Біохімічні порушення при гіповітамінозі рибофлавіну виявляються порушенням процесів біологічного окиснення і тканинного дихання. Клінічні прояви гіповітамінозу вітаміну В2 пов’я- зані з порушеннями енергетичного обміну, що призводить до затримки росту, схуднення, м’язової слабкості. Характерними також є запальні процеси слизових оболонок язика, губ, рогової оболонки ока (кератити), епітелію шкіри (дерматит), катаракта та ін.

Добова потреба — 1,5–2 мг. Міститься у м’ясі, молоці, свіжих овочах, дріжджах.

Вітамін РР (нікотинова кислота, нікотинамід, В5, антипелагричний)

Хімічна структура. РР-вітамінну активність мають нікотинова кислота і її амід. Обидві речовини є похідними гетероциклічної сполуки піридину:

Коферментні функції. Нікотинамід входить до складу коферментів нікотинамідаденіндинуклеотиду (НАД+) і нікотинамідаденіндинуклеотидфосфату (НАДФ+), які є коферментами більш як 150 ферментів, що каталізують перенос атомів Гідрогену.

НАД+ — кофермент гліцеральдегідфосфатдегідрогенази, що каталізує окиснення гліцераль- дегід-3-фосфату до 1,3-бісфосфогліцеринової кислоти; лактатдегідрогенази, що каталізує оборотне окиснення лактату до пірувату; β -гідроксіа- цил-КоА-дегідрогенази, що каталізує окиснення β -гідроксіацил-КоА до β -кетоацил-КоА; малатдегідрогенази, що каталізує окиснення малату до оксалоацетату, а також піруватдегідрогеназного й α -кетоглутаратдегідрогеназного комплексів.

НАДФ+ — кофермент глюкозо-6-фосфатдегід- рогенази, що каталізує окиснення глюкозо-6- фосфату до 6-фосфоглюконової кислоти, ізоцит-

Рис. 16.3. Механізм участі нікотинамідних ферментів в окисно-відновних процесах

ратдегідрогенази і деяких інших ферментів. Ізоцитратдегідрогеназа — один із ферментів ЦТК, що каталізує окиснення ізолимонної кислоти (ізоцитрату) до оксалоацетату. Механізм участі нікотинамідних коферментів в окисно-відновних процесах подано на рис. 16.3.

Гіповітаміноз

Недостатня кількість у їжі вітаміну РР призводить до порушення синтезу НАД+ і НАДФ+, відповідно до зниження активності вищевказаних й інших дегідрогеназ, тобто порушується енергозабезпечення організму. При цьому гіповітамінозі розвивається захворювання пелагра (від грецьк. рelle agra — шорстка шкіра). Найхарактерніші ознаки пелагри — ураження шкіри (дерматити), шлунково-кишкового тракту (діарея) і порушення нервової діяльності (деменція).

Добова потреба — 20–30 мг. Крім продуктів тваринного і рослинного походження, одним із джерел забезпечення організму вітаміном РР є утворення його з триптофану.

CООН

НАД+

NH2

OH

Оксiантранілова кислота

Вітамін В6 (піридоксин, адермін)

Хімічна структура. В6-вітамінну активність мають три похідні піридину — піридоксол, піридоксаль, піридоксамін:

Ліпоєва кислота

Хімічна структура. За хімічною структурою ліпоєва кислота — похідне валеріанової кислоти, що може існувати у двох формах:

ПАЛФ і ПАМФ входять до складу ферментів амінотрансфераз, що каталізують оборотний перенос аміногрупи від амінокислот на α -кетокислоти. Крім цього, ПАЛФ є коферментом ферментів, що каталізують декарбоксилювання амінокислот з утворенням біогенних амінів. ПАЛФ-залежним ферментом є кінуреніназа, що бере участь у перетворенні триптофану на НАД+. Звідси стає зрозумілою причина пелагроподібного дерматиту при авітамінозі В6. Крім того, ПАЛФ є коферментом амінолевулінатсинтетази, що бере участь у біосинтезі гему, з чим пов’язаний розвиток анемії при авітамінозі В6.

Гіповітаміноз

Характерною ознакою дефіциту в організмі вітаміну В6 є розвиток дерматиту, анемії, судом, психічних розладів. Добова потреба — 2–3 мг.

Хімічна структура. За хімічною природою пантотенова кислота — це сполука β -аланіну з похідним масляної (бутанової) кислоти:

Похідне масляної кислоти

Коферментні функції. Пантотенова кислота міститься у складі коферменту А або коензиму А (КоА). Цей кофермент входить до складу піруватдегідрогеназного й α -кетоглутаратдегідроге- назного комплексів, тобто бере участь в окисному декарбоксилюванні піровиноградної й α -ке- тоглутарової кислот. Крім цього, КоА входить до складу ферментів, що каталізують як активацію, так і перенос ацетильного радикала

(CH3–C=O ), а також активацію і перенос інших

~S-KoA

кислотних залишків (ацилів).