К витаминоподобным соединениям относят

МЕДИКО-СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ А.И.ЕВДОКИМОВА»

 

Т.П. Вавилова, Ю.Г. Гаверова, О.Н. Гева, Н.И. Деркачёва, И.Г. Островская

 

ВИТАМИНЫ

Учебно-методическое пособие

МОСКВА, 2018

УДК: 577.7 (075.8)

ББК 28.707.2я73

    Б 63

Рецензенты:

Профессор МПГУ, к.б.н. Иванов В.Г.

Ведущий научный сотрудник НИИ Физико-Химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ им. М.В. Ломоносова, д.б.н., профессор Соловьев А.Г.

 

 

Водо- и жирорастворимые витамины. Учебно-методическое пособие: д.м.н., профессор Т.П. Вавилова, к.б.н., доцент Ю.Г. Гаверова, О.Н. Гева, к.б.н., доцент Н.И. Деркачева, д.м.н., доцент Островская И.Г.. Изд. МГМСУ, кафедра биохимии, зав. каф. д.м.н, профессор Т.П. Вавилова, 2018, стр.48

 

Учебно-методическое пособие «Витамины» подготовлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом третьего поколения. Представленный материал охватывает широкий спектр вопросов, связанных с передачей сигнала и влиянием на обменные процессы всех основных гормонов организма человека. Данное пособие может использоваться студентами стоматологического и лечебного факультетов при подготовке к текущим занятиям и к экзаменам по дисциплинам «Биохимия» и «Биохимия полости рта».

 

 

© Т.П. Вавилова, Ю.Г. Гаверова, О.Н. Гева, Н.И. Деркачева, И.Г. Островская 2018

© МГМСУ имени А.И. Евдокимова

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                       4

       История открытия витаминов                                                             5

       Задания                                                                                              7

Часть 1. Водорастворимые витамины                                                            10

       Витамин В₁                                                                                            10

       Витамин В₂                                                                                                                            13

       Витамин РР                                                                                            16

       Пантотеновая кислота                                                                          20

       Витамин В₆                                                                                            22

       Витамин В₉                                                                                            27

       Витамин В₁₂                                                                                           30

       Витамин Н                                                                                             34

       Витамин С                                                                                             37

       Задания                                                                                              40

Часть 2. Жирорастворимые витамины                                                           50

       Витамин А                                                                                             50

       Витамин D                                                                                             54

       Витамин Е                                                                                              58

       Витамин К                                                                                             59

       Витамин F                                                                                              63

Задания                                                                                              67

 

ВВЕДЕНИЕ

       Витами́ны (от лат. vita — «жизнь»)— группа низкомолекулярных органических соединений, которые не синтезируются в гетеротрофных организмах (либо синтезируются в недостаточных количествах) и являются абсолютно необходимыми микрокомпонентами их питания. Витамины разнообразны по химической природе и объединяются только на основе принадлежности к эссенциальным компонентам пищи. Образуются витамины в клетках растений и прокариот. Витамины отличаются от других органических пищевых веществ тем, что не используются организмом в качестве источника энергии, то есть не обладают калорийностью.

    Большинство витаминов должно регулярно и в достаточном количестве поступать в организм человека с пищей. Однако некоторые витамины, например витамин К, в норме синтезируются микрофлорой кишечника. При недостаточном поступлении витаминов, нарушении их всасывания или использования в организме развиваются характерные патологические изменения, гиповитаминозы. Симптомы, возникающие в результате полного и достаточно продолжительного отсутствия витамина в организме, называются авитаминозом. При избытке ряда витаминов в организме также может развиваться патологическое состояние - гипервитаминоз. Суточная потребность человека в витаминах зависит от пола, возраста, физиологического состояния, характера питания и климатических условий.

    По способности растворятся в воде или других растворителях витамины делят на жирорастворимые (витамины A, D, E, K, F) и водорастворимые (группа B, аскорбиновая кислота и некоторые другие). Жирорастворимые витамины накапливаются в организме, преимущественно в жировой ткани и печени. Подавляющее большинство водорастворимых витаминов в существенных количествах не депонируются, и их избыток выводится с мочой. Поэтому гипервитаминозы как правило характерны для жирорастворимых витаминов.

    Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. К ним относят холин, липоевую кислоту, витамин В₁₅ (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, пара-аминобензойную кислоту, карнитин, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур.

    Вещества, которые выступают в качестве метаболических предшественников витаминов, называются провитаминами.

    Вещества, которые специфически препятствуют проявлению биологического эффекта витамина, называются антивитаминами. Антивитамины могут нарушать всасывание витамина в ЖКТ, ингибировать реакции образования биологически активных веществ из витаминов или нарушать функции этих биологически активных веществ.

История открытия витаминов

Издавна практический опыт врачей и клинические наблюдения указывали на существование ряда специфических заболеваний, непосредственно связанных с особенностями питания. Так, древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты. Ныне известно, что куриная слепота может быть вызвана недостатком витамина A, которым богата печень.

    О важности отдельных компонентов питания также свидетельствовал многовековой практический опыт участников длительных путешествий. Настоящим бичом для мореплавателей долгое время была цинга. Так, из 160 участников известной экспедиции Васко да Гама, прокладывавшей морской путь в Индию, 100 человек погибли от цинги. В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд, пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса— неслыханное достижение для того времени.

Обобщение многовекового практического опыта впервые стало возможно в конце 19 века благодаря исследованиям русского ученого Николая Ивановича Лунина, изучавшего роль минеральных веществ в питании.

Лунин скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит коровье молоко: сахар, белки, жиры, углеводы, соли. Находящиеся на такой диете мыши погибли. В то же время мыши, которых кормили цельным молоком, нормально развивались. Лунин сделал вывод о существовании какого-то неизвестного вещества, необходимого для жизни в небольших количествах.

    В последующие годы накапливались данные, свидетельствующие о существовании витаминов. Так, голландский врач Христиан Эйкман обнаружил, что куры при питании варёным белым рисом заболевают бери-бери, а при добавлении в пищу рисовых отрубей— излечиваются. Роль неочищенного риса в предотвращении бери-бери у людей открыта в 1905 году Уильямом Флетчером. В 1906 году Фредерик Хопкинс предположил, что помимо белков, жиров, углеводов, пища содержит ещё какие-то вещества, необходимые для человеческого организма. Первое вещество этой группы выделил в кристаллическом виде польский ученый К. Функ, в последствие оно было названо витамином В₁ или тиамином.

Так как оно содержало аминогруппу и обладало некоторыми свойствами аминов, К. Функ в 1912 году предложил назвать весь этот класс таких веществ витаминами (лат. vita - жизнь, vitamin - амин жизни). Впоследствии, однако, оказалось, что многие микрокомпоненты пищи не содержат аминогруппы. Тем не менее, термин "витамины" прочно вошел в обиход, и менять его уже не имело смысла. К. Функ пришел к заключению, что бери-бери является только одной из болезней, вызываемых отсутствием каких-то особых веществ в пище, он высказывал предположение, что и другие болезни— цинга, пеллагра, рахит— тоже могут вызываться недостатком витаминов.

В 1929 г. вопрос о витаминах предстал в новом свете, а именно выяснилось, что водорастворимые витамины связаны с ферментами, являясь для них коферментами или предшественниками коферментов. В связи с этим в том же году Ф. Гопкинсу и Х. Эйкману, как пионерам в области изучения витаминов, была присуждена Нобелевская премия по медицине и физиологии.

Практически все витамины, известные в настоящее время, были открыты в течение 30 лет, предшествовавших второй мировой войне. За этот же период было определено строение большинства витаминов, разработаны методы органического синтеза и налажено промышленное производство витаминов.

В то время было решено называть витамины по алфавиту по мере их открытия. Впоследствии оказалось, что некоторые препараты, выделенные из растений и микроорганизмов, представляли собой смеси нескольких веществ, некоторые из которых сами оказались витаминами. В связи с этим была введена система индексов.

Задания

I. Ответьте на следующие вопросы:

    1. Что такое витамины?

    2. На какие группы подразделяются витамины по отношению к воде?

    3. Какие патологические состояния могут развиваться при нарушении поступления витаминов в организм?

    4. Почему витамины называют незаменимыми микрокомпонентами пищи?

    5. Поступление каких витаминов в избытке может вызвать гипервитаминоз?

    6. Какие вещества относят к витаминоподобным? Приведите примеры.

    7. Какие вещества называют провитаминами?

    8. Какие соединения называют антивитаминами?

 

II. Выберите один правильный ответ:

1. Витамины, депонирующиеся в организме

1. А, В₂, С, D

2. D, Е, К, F

3. С, К, F, Н

4. А, Е, D, H

5. B_1, H, PР, E
2. Витамины

1. не образуются в организме

2. входят в состав углеводов

3. являются пластическим материалом

4. участвуют в переваривании пищи

5. депонируются в почках

Рис.2. Строение тиаминпирофосфата

    Биологическая роль витамина В₁ определяется тем, что в виде ТПФ он входит в состав ферментов и ферментных комплексов, участвующих в энергетическом и углеводном обменах.

Тиаминпирофосфат   активирует альдегиды и кетоны и переносит их в виде гидроксиалкильных групп на другую молекулу. ТПФ входит в состав пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов, осуществляющих окислительное декарбоксилировании α-кетокислот - пирувата и α-кетоглутарата (рис.3). 

Рис. 3. Последовательность реакций работы ферментов пируватдегидрогеназного комплекса. Этапы: 1 – декарбоксилирование пирувата с образованием гидроксиэтилтиаминпирофосфата; 2 - перенос 2-х углеродной единицы на липоевую кислоту; 3 – образование ацетил-КоА; 4 – восстановление липоевой кислоты.

 

    ТПФ также участвует в окислительном декарбоксилировании глиоксиловой кислоты и α-кетокислот, образующихся при распаде аминокислот с разветвленной боковой цепью.

    ТПФ является коферментом транскетолазы - фермента неокислительного этапа пентозофосфатного пути превращения углеводов. В ходе данного процесса он участвует в переносе гликоальдегидного радикала от кетосахаров на альдосахара.

    Помимо ТДФ в организме человека образуется тиаминтрифосфат (ТТФ), который участвует в передаче нервных импульсов в ЦНС.

    Гипо- и авитаминоз. Основным, наиболее характерным и специфическим признаком гиповитаминоза В₁ являются дегенеративные изменения нервов, приводящие к полиневриту. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, ощущение покалывания, онемения и болей по ходу нервов, затем - потеря кожной чувствительности и наступает паралич нижних, а затем и верхних конечностей. Заболевание получило название болезнь бери-бери. Второй важнейший признак гиповитаминоза В₁ - нарушение сердечной деятельности, что выражается в изменении сердечного ритма, появлении болей в области сердца и увеличении его размеров. К характерным ранним признакам заболевания, связанного с недостаточностью витамина В₁, является также нарушение секреторной и моторной функций ЖКТ; проявляющееся в снижении выработки соляной кислоты в желудке, потере аппетита, атонии кишечника. Недостаточность тиамина сопровождается также психическими расстройствами, потерей памяти на недавние события, склонностью к галлюцинациям.

    В зависимости от преобладания тех или иных симптомов различают ряд клинических типов недостаточности витамина В_1.  При полиневритной (сухой) форме бери-бери на первый план выступают нарушения в периферической нервной системе. При так называемой отечной форме бери-бери преимущественно поражается сердечно-сосудистая система, хотя отмечаются также явления полиневрита. Наконец, выделяют остро протекающую кардиальную форму болезни, называемую пернициозной, которая приводит к летальному исходу в результате развития острой сердечной недостаточности.

    В настоящее время пересматривается точка зрения, что бери-бери у человека является следствием недостаточности только витамина В₁. Более вероятно, что это заболевание представляет собой комбинированный авитаминоз или полиавитаминоз, при котором организм испытывает недостаток также в рибофлавине, пиридоксине, витаминах РР, С и др.

    Биохимические нарушения при авитаминозе В₁ проявляются развитием отрицательного азотистого баланса, креатинурией, выделением с мочой большого количества аминокислот, накоплением в крови и тканях α-кетокислот и пентоз.

    Применение витамина В₁ в медицинской практике. Препараты витамина В₁ применяется как фармакотерапевтические средства с широким спектром действия при самых различных заболеваниях. Основные показания к применению этих препаратов – нарушение функций центральной нервной системы, легкие формы склероза, нарушение сердечного ритма, недостаточность коронарного кровообращения и другие сердечно-сосудистые заболевания. Фармацевтической промышленностью выпускаются следующие препараты тиамина: хлорид тиамина, бромид тиамина, фосфотиамин, кокарбоксилаза. В качестве источника витамина В₁ применяют также пивные дрожжи.

Витамин В₂, рибофлавин, витамин роста.

Витамин В₂ был впервые выделен в 1933 году П. Каррером, а его химический синтез был осуществлен в 1935 г. Р. Куном. 

    Молекула рибофлавина представляет собой гетероциклическое соединение, производное изоаллоксазина. В ее состав входят 3 шестичленных кольца: бензольное, пиразиновое и пиридиновое, в 9-ом положении к циклической структуре присоединен пятиатомный спирт рибитол (рис.4).

 

Рис.4. Строение рибофлавина

    Рибофлавин хорошо растворим в воде, устойчив в кислых растворах, но легко разрушается в нейтральной и щелочной среде. Он весьма чувствителен к видимому и УФ-излучению. Способность рибофлавина к обратимому восстановлению лежит в основе его участия в клеточном метаболизме.

    Суточная потребность и распространение в природе. Витамин В₂ широко распространен в природе. Богаты рибофлавином семена злаков, яйца, молоко, мясо, свежие овощи и другие продукты, много этого витамина содержится в дрожжах. Частично человек получает витамин В₂ как продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры. Из организма человека и животных рибофлавин выделяется с мочой в свободном виде. Суточная потребность взрослого человека в рибофлавине составляет 1,8-2,6 мг, в пожилом возрасте и при тяжелой физической работе эта потребность возрастает.

    Биологическая роль витамина В₂. Рибофлавин входит в состав флавиновых коферментов, в частности ФМН (флавинмононуклеотида) и ФАД (флавинадениндинуклеотида), которые в комплексе с апопротеинами образуют флавопротеины. ФМН и ФАД связаны с ферментами ковалентно и поэтому называются простетическими группами.

    ФМН отличается от витамина В₂ наличием одной фосфатной группы и синтезируется в слизистой оболочке кишечника из свободного рибофлавина в АТФ-зависимой реакции при участии фермента рибофлавинкиназы.

Молекула ФАД состоит из ФМН, связанного с аденозинмонофосфатом (АМФ). Образование ФАД протекает при участии специфического АТФ-зависимого фермента ФМН-аденилилтрансферазы.

    Некоторые флавопротеины в дополнение к ФМН или ФАД содержат еще и ионы металлов, в частности железа или молибдена, способные осуществлять транспорт электронов. Флавиновые ферменты принимают участие в окислительно-восстановительных реакциях и, соответственно, относятся к оксидоредуктазам. В каталитическом цикле изоаллоксазиновый остаток ФАД или ФМН подвергается обратимому восстановлению с присоединением атомов водорода к N¹ и N¹⁰.

Рис 5. Схема окислительно-восстановительного превращения ФАД (ФМН).

    Различают 2 типа окислительно-восстановительных реакций, катализируемых этими ферментами. К первому типу относятся реакции, в которых фермент осуществляет прямое окисление субстрата с участием кислорода. Ферменты этой группы относятся к подклассу оксидаз (оксидазы L- и D-аминокислот, глициноксидаза, альдегидоксидаза, ксантиноксидаза и др.).

Ферменты второй группы играют главную роль в энергетическом обмене и относятся к подклассу дегидрогеназ (например сукцинатдегидрогеназа, ацилКо-дегидрогеназа), они осуществляют реакции дегидрирования, протекающие без участия кислорода.

ФАД-зависимая сукцинатдегидрогеназа (СДГ) катализирует реакцию дегидрирования сукцината в митохондриях:

Рибофлавин, ФМН и ФАД принимают участие в реакциях энергетического, углеводного, белкового и липидного обмена, в процессах обезвреживания токсических продуктов обмена веществ и ксенобиотиков, в инактивации некоторых биологически активных веществ, таких как неромедиаторы и стероидные гормоны.

    Гипо- и авитаминоз В₂. Клинические проявления недостаточности рибофлавина лучше всего изучены на экспериментальных животных. Помимо остановки роста, выпадения волос (алопеция), характерных для большинства авитаминозов, специфичными для авитаминоза В₂ являются стоматиты, глоссит (воспаление языка), длительно незаживающие трещины в углах рта, дерматит носогубной складки. Также при авитаминозе В₂ характерны кератиты, конъюнктивиты, васкуляризация роговой оболочки глаза, катаракта (помутнение хрусталика). При авитаминозе В₂ у людей развиваются общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы, анемия.

    Существует связь между степенью недостаточности рибофлавина у животных и накоплением в крови продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), развитием атеросклероза и катаракты.

    Применение витамина В₂ в медицинской практике. В медицинской практике препараты рибофлавина применяют при различных заболеваниях глаз, длительно не заживающих язвах и ранах, лучевой болезни, желтухе, отсутствии аппетита, стоматитах.

Витамин РР, никотиновая кислота, никотинамид, ниацин, витамин В₃.

В некоторых источниках никотинамид называется витамином В₅, а пантотеновая кислота – витамином В₃, поэтому термины В₃ и В₅ предпочтительно не использовать. Данный витамин носит также название антипеллагрического, его сокращенное название «РР» происходит от итальянского preventive pellagra – предотвращающий пеллагру, поскольку его отсутствие является причиной заболевания, называемого пеллагрой.

    Никотиновая кислота представляет собой соединение пиридинового ряда, никотинамид является ее амидом (рис.6).

Рис. 6. Строение витамина РР.

    Витамин РР малорастворим в воде (примерно 1%), но хорошо растворим в водных растворах щелочей. Никотиновая кислота кристаллизуется в виде белых игольчатых кристаллов.

    Суточная потребность и распространение. Никотиновая кислота, широко распространена в растительных и животных организмах. Для человека основными ее источниками являются рис, хлеб, картофель, мясо, печень, почки, морковь и другие продукты. Витамин РР может образовываться из аминокислоты триптофана, что снижает потребность в витамине РР при увеличении количества триптофана в пище. Суточная потребность в этом витамине составляет для взрослых 15-25 мг, для детей - 15 мг.

    Биологическая роль витамина РР. В организме витамин РР превращается в НАД⁺ (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФ⁺ (никотинамидаденин-динуклеотидфосфат) (рис.7), которые являются коферментами большого числа дегидрогеназ, катализирующих обратимые окислительно-восстановительные реакции.

Рис.7. Строение НАД⁺ и НАДФ+. В НАД⁺ R = H, а НАДФ R = PO ₃ ^2-.

Частью молекулы, участвующей в окислительно-восстановительных реакциях, является положительно заряженное никотинамидное кольцо (на рисунке оно заштриховано), а остальная часть молекулы (АДФ-рибоза) отвечает за связывание с активным центром ферментов.

Синтез НАД⁺ в организме протекает в 2 этапа. Вначале образуется никотинамид-мононуклеотид. Далее во второй реакции присоединяется второй нуклеотид и образуется никотинамиддинуклеотид. НАДФ+ образуется из НАД+ путём фосфорилирования под действием цитоплазматической НАД-киназы.

    Функциональной группой НАД⁺ и НАДФ⁺ является никотинамидное кольцо. Как представлено на рисунке 8, в присутствии восстановленного субстрата АН₂ — донора электронов и соответствующей дегидрогеназы никотинамидное кольцо кофермента восстанавливается путем связывания в 4-м положении одного протона и двух электронов; второй протон отщепляется в реакционную среду. Поэтому НАД⁺ и НАДФ⁺ являются акцепторами электронов, хотя на самом деле переносится гидрид-ион (Н^–). В обратной реакции NADH + H⁺ и NADPH + H⁺ выступают в роли донора электронов: действуют в качестве кофермента в реакции ферментативного гидрирования.

Рис 8. Прямая и обратная реакция переноса протонов и электронов с участием НАД⁺ и НАДФ⁺. (Изображена никотинамидная часть молекулы NAD⁺ или NADP⁺, остальная часть обозначена буквой R)

    Несмотря на схожесть строения НАД⁺ и НАДФ⁺ участвуют в разных биохимических процессах и выполняют разные функции. НАД⁺ является коферментом основных ферментов энергетического обмена, участвуя в реакциях гликолиза, окислительного декарбоксилирования пирувата, цикла трикарбоновых кислот, а также в работе дыхательной цепи.

    Восстановленный кофермент НАДФН участвует в реакциях синтеза жирных кислот, холестерола, дезоксирибонуклеотидов, а также в процессах обезвреживания токсических веществ и активных форм кислород, в образовании активных форм кислорода при фагоцитозе, в реакциях распада гемоглобина. Источниками НАДФН являются пентозофосфатный путь утилизации глюкозы и реакция окислительного декарбоксилирования малата под действием «малик»-фермента.

    Гипо- и авитаминоз. Наиболее характерными признаками авитаминоза РР, т.е. пеллагры (от итал. pelle agra – шершавая кожа), являются поражения кожи (дерматиты), пищеварительного тракта (диарея) и нарушения нервной деятельности (деменция). Эти симптомы для простоты запоминания принято называть «3Д» Дерматиты чаще всего симметричны и поражают те участки кожи, которые подвержены воздействию прямых солнечных лучей (фотодерматиты), в основном тыльные поверхности кистей рук, шея, лицо. Кожа становится красной, затем коричневой и шершавой. Развивается анорексия, тошнота, боли в области живота, диарея. Слизистая оболочка толстой кишки вначале воспаляется, затем изъязвляется. Специфичными для пеллагры являются стоматиты, гингивиты, отек языка. Поражения мозга проявляются головными болями, головокружением, повышенной раздражимостью, депрессией и другими симптомами, включая психозы, психоневрозы, галлюцинации и др. Симптомы пеллагры особенно резко выражены у больных с недостаточным белковым питанием. Установлено, что это объясняется недостатком триптофана, который является предшественником никотинамида, частично синтезируемого в тканях человека и животных.

    Применение витамина РР в медицинской практике. Действие витамина РР на организм человека многогранно. Участвуя в окислительно-восстановительных реакциях, он улучшает углеводный обмен, положительно действует при диабете, заболеваниях печени, сердца, язве желудка, вяло заживающих ранах и язвах, оказывает сосудорасширяюшее действие.

Рис 9. Формула пантотеновой кислоты

    Пантотеновая кислота представляет собой белые кристаллы, хорошо растворимые в воде; она малоустойчива и легко подвергается гидролизу по амидной связи под действием слабых кислот и щелочей.

Суточная потребность и распространение в природе. Пантотеновая кислота содержится во многих продуктах животного и растительного происхождения (яйцах, печени, мясе, рыбе, молоке, дрожжах, картофеле, моркови, пшенице, яблоках, зелени). В небольших количествах пантотеновая кислота синтезируется микрофлорой кишечника. Суточная потребность в пантотеновой кислоте для взрослого человека составляет 3–12 мг.

Биологическая роль пантотеновой кислоты. Пантотеновая кислота используется в клетках для синтеза двух коферментов: кофермента А (коэнзима А, КоА) и 4-фосфопантетеина.

Формула кофермента А представлена на рисунке 10. Она включает три фрагмента: остаток 3'-фосфоаденозин-5'-дифосфата, остаток пантотеновой кислоты и остаток β-меркаптоэтиламина (тиоэтиламина). 4-фосфопантетеин является составной частью кофермента А (рис. 10)

       Рис. 10. Строение кофермента А и 4-фосфопантетеина.

    Синтез КоА в организме включает множество стадий и требует энергии АТФ.

    Коэнзим А является коферментом ацилтрансфераз – ферментов, катализирующих реакции переноса ацильных групп. В трансферазных реакциях непосредственно участвует SH-группа молекулы, поэтому в биохимических реакциях принято обозначать коэнзим А в виде HS-KoA. Присоединение ацильного остатка к коферменту А (образование ацил-КоА) приводит к активации карбоновой кислоты, что создает термодинамические предпосылки для ее участия в реакциях, протекающих с потреблением энергии. Кофермент А участвует в переносе ацильных радикалов в реакциях общего пути катаболизма, обмена липидов и кетоновых тел, синтеза ацетилглюкозаминов, стероидных гормонов, гема, ацетилхолина, обезвреживания чужеродных веществ в печени.

    4-фосфопантотеин,являющийся составной частью коэнзима А, входит в состав ацилпереносящего белка (АПБ) сложного мультиферментного комплекса пальмитоилсинтазы, обеспечивающего синтез жирных кислот у млекопитающих.

    Гипо- и авитаминоз. Признаки авитаминоза пантотеновой кислоты изучены на лабораторных животных с использованием специальных диет. Недостаток витамина сопровождался развитием дерматитов, поражением слизистых оболочек, дистрофическими изменениями желез внутренней секреции (в частности, надпочечников) и нервной системы (невриты, параличи), изменением сердечной мышцы и почек, депигментацией шерсти, прекращением роста, потерей аппетита, истощением, выпадением волос (алопецией).

    Применение пантотеновой кислоты в медицинской практике.   Производные пантотеновой кислоты применяются в виде двух лекарственных препаратов – кальция пантотената (кальциевая соль D-пантотеновой кислоты) и пантенола (соответствующего спирта). Пантенол является синтетически аналогом пантотеновой кислоты. В организме животных и человека он легко превращается в пантотеновую кислоту, поэтому может считаться ее провитамином. Пантенол хорошо всасывается при нанесении на кожу, поэтому этот препарат широко применяется в дерматологии и косметике.

    Применение препаратов пантотеновой кислоты преимущественно связано с их ранозаживляющим действием. Они используются при лечении воспалительных заболеваний полости рта, роговицы, дыхательных путей, слизистой оболочки желудка, урогенитального тракта.

Витамин В₆, пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин, антидерматитный витамин.

Витамин В₆ как самостоятельный независимый пищевой фактор был обнаружен П. Дьерди в 1934 г. В 1938 г. витамин В₆ был выделен из дрожжей и печени, а затем синтезирован химически. Он оказался производным 3-оксипиридина. Вскоре выяснилось, что процесс переаминирования аминокислот, открытый в 1937 году нашим соотечественником, выдающимся ученым-биохимиком Александром Браунштейном, возможен лишь при участии пиридоксина. В 1944 году американец Е.Снелл выделил еще две разновидности этого витамина: пиридоксаль и пиридоксамин. Термином «витамин В₆», по рекомендациям Международной комиссии по номенклатуре биологической химии, обозначают все три производных 3-оксипиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксин (пиридоксол), пиридоксаль и пиридоксамин. Формы витамина В₆ отличаются друг от друга природой замещающей группы в положении 4 пиридинового кольца (рис.11).

Рис.11. Формулы витамина В₆

    Все три формы витамина В₆ - бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде и этаноле. Водные растворы весьма устойчивы по отношению к кислотам и щелочам, однако они чувствительны к влиянию света.

Суточная потребность и распространение.  Источники витамина В₆ для человека являются яйца, печень, молоко, зеленый перец, морковь, пшеница, дрожжи. Некоторое количество витамина синтезируется кишечной флорой. Суточная потребность составляет 2-3 мг.

Биологическая роль витамина В₆. Все формы витамина В₆ используются в организме для синтеза коферментов: пиридоксальфосфата (ПФ) и пиридоксаминфосфата (ПАФ) (рис.12).

Рис.12. Строение коферментов – производных витамина В₆

Коферменты образуются путём фосфорилирования по гидроксиметильной группе в пятом положении пиридинового кольца при участии фермента пиридоксалькиназы и АТФ как источника фосфата. Пиридоксалькиназа наиболее активна в тканях мозга. У активных курильщиков токсические продукты, образующиеся при пиролизе табака, ингибируют пиридоксалькиназу, что приводит к нарушению синтеза пиродоксальфосфата.

    Пиридоксальзависимые ферменты играют ключевую роль в обмене аминокислот. Пиридоксальфосфат является простетической группой аминотрансфераз, катализирующих обратимый перенос аминогруппы (NH₂-группы) от аминокислот на α-кетокислоту с образованием заменимых аминокислот и α-кетокарбоновых кислот, идущих на восполнение метаболитов ЦТК (рис.13).

Рис.13. Реакции трансаминироваия аланина (А) и аспартата (Б) (АЛТ - аланинаминотрансферазы и АСТ – аспартатаминотрансферазы).

    Пиридоксальзависимые ферменты участвуют в специфических реакциях метаболизма отдельных аминокислот (серина, треонина, серосодержащих аминокислот, триптофана), а также в синтезе гема. С участием пиридоксальфосфата идут реакции прямого неокислительного дезаминирования серина и треонина (рис.14).

Рис.14. Реакция неокислительного дезаминирования серина.

    Участие пиридоксальфосфата необходимо для осуществления реакций регенерации метионина, при его недостаточности происходит накопление гомоцитеина, который оказывает повреждающее действие на эндотелий кровеносных сосудов.

    Пиридоксальфосфат участвует в реакциях метаболизма триптофана по кинурениновому пути, одним из важнейших продуктов этого пути является кофермент НАД⁺.

        Пиридоксальфосфат также необходим для работы декарбоксилаз аминокислот, осуществляющих необратимое отщепление карбоксильной группы в виде СО₂ с образованием биогенных аминов (гистамина, g-аминомасляной кислоты (ГАМК), дофамина и др.) (рис.15). 

Рис 15. Образование гистамина (А) и g -аминомасляной кислоты (Б).

Пиридоксальфосфат является коферментом ключевого фермента синтеза гема 5-аминолевулинатсинтазы.

Гипо- и авитаминоз. Недостаточность витамина В₆ наиболее подробно изучена в экспериментах на крысах. Наиболее характерным признаком гиповитаминоза является специфический дерматит с преимущественным поражением кожи лапок, хвоста, носа и ушей. Данная форма дерматита носит название акродиния. Помимо шелушения кожи и выпадения шерсти, наблюдается изъязвление кожи конечностей, гангрена пальцев. При более тяжелых формах авитаминоза В₆ у собак, свиней, крыс и кур наблюдаются эпилептиформные припадки с дегенеративными изменениями в ЦНС.

У человека недостаточность витамина В₆ встречается редко. Описаны пеллагроподобные дерматиты, не поддающиеся лечению никотиновой кислотой, но быстро исчезающие при введении пиридоксина. У груд