Метаболизм и биохимические функции

Поступающий с пищей биотин освобождается с помощью протеаз кишечника от связи с белками и в свободном виде всасывается в тонком кишечнике. В крови он связывается с альбумином и поступает в ткани. Задерживается биотин главным образом в печени и почках. Выводится из организма в неизмененном виде с мочой или калом.

В тканях свободный биотин связывается с ε-NH₂-группой лизина, находящегося в активном центре “биотиновых” ферментов. Его коферментной формой считается N⁵-карбоксибиотин. Кофермент биотина способствует усвоению тканями углекислоты (точнее ионов гидрокарбоната). Карбоксибиотин участвует в синтезе пуринов (аденина и гуанина) реакция карбоксилирования, при переносе СО₂, в составе пируваткарбоксилазы (см. процесс глюконеогенеза), ацетил~КоА-карбоксилазы (синтез малонил~SKoA), пропионил~КоА-карбоксилазы, а также в других многочисленных реакциях. Тем самым, биотин обеспечивает протекание глюконеогенеза, синтез жирных кислот, окисление остатков пропионовой кислоты в цикле Кребса (т.е. окисление жирных кислот с нечетным числом атомов углерода).

Биотин образует специфический комплекс с токсичным белком гликопротеином – авидином (его много в белке куриного яйца) и тем самым обезвреживает его. Однако, при употреблении сырых яиц в больших количествах происходит связывание пищевого биотина и всасывание витамина прекращается. Таким способом можно вызывать биотиновую недостаточность.

Авитаминоз

Недостаточность биотина у человека не выявлена, но ее можно вызвать искусственно (см. выше). В медицинской практике биотиновые препараты пока широко не используют, хотя осуществляются попытки к его применению при дерматитах.

2.3. Липоевая кислота (витамин N или тиоктовая кислота)

Общая характеристика

Распространение в природе. Липоевая кислота поступает с пищей. Более богаты ею дрожжи, мясные продукты, молоко. Потребность в ней человека не установлена.

Структура витамина. Представляет собой циклический дисульфид:

Биохимические функции

Липоевая кислота, поступая в ткани, связывается ковалентно с аминогруппой лизина полипептидной цепи липоевых ферментов (например, дегидролипоилтрансацетилаза). К ним относятся полиферментные комплексы, участвующие в окислительном декарбоксилировании пирувата и α-кетоглутарата (2-оксоглутарата).

В составе пируват- и α-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов липоевая кислота участвует в окислительно-восстановительных реакциях:

Участие липоевой кислоты в процессе окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты рассмотрено в теме «Обмен углеводов».

Авитаминоз

Недостаточность липоевой кислоты у человека не описана. Но этот витамин назначают при поражении печени, сахарном диабете, интоксикации тяжелыми металлами (за счет SH-групп связывает металлы). Считается, что липоевая кислота улучшает углеводный и энергетический обмены.

Пара-Аминобензойная кислота (ПАБК)

Общая характеристика

Пара-аминобензойная кислота (ПАБК) содержится практически во всех продуктах питания. Наиболее богаты ею печень, молоко, дрожжи.

Структура ПАБК. Не является витамином для человека, но служит витамином для микроорганизмов. У человека ПАБК, возможно, используется кишечными бактериями для образования фолиевой кислоты (фолацин), которая и поступает в организм. Ее применяют для восстановления нормальной микрофлоры кишечника.

2.5. Витамин В₈ (Инозит)

Общая характеристика

Суточная потребность – 1,0–1,5 г

Распространение в природе. Присутствует в пище животного и растительного происхождения. Наиболее богаты им печень, мясные продукты, мозг, яичный желток, а также хлеб, картофель, зеленый горох, грибы.

Структура инозита (миоинозита). Шестиатомный циклический спирт:

Биохимические функции

Биологической активностью обладает только одна из оптических форм – миоинозит.

Инозит входит в состав инозитфосфатидов, содержащихся во всех тканях, но особенно много их в нервной ткани. Инозит обладает липотропным действием, т.к. препятствует накоплению триацилглицеролов в печени (предупреждает жировую инфильтрацию печени).

Добавление к пище инозита препятствует жировому перерождению печени. Однако, липотропное действие инозита слабее, чем фосфатидилхолина (лецитина).

Авитаминоз

У человека инозитовый авитаминоз не описан. Нехватка инозита приводит к задержке роста молодняка, облысению и анемии у мышей и крыс, нарушениям нервной системы у голубей.

В практике инозит используют как липотропный препарат.

2.6. Витамин В₁₃ (Оротовая кислота)

Общая характеристика

Распространение. Широко распространена в животных продуктах.

Структура. Оротовая кислота является предшественником при биосинтезе пиримидиновых оснований (урацила, тимина и цитозина):

Биохимические функции

Биологически активная форма оротидин-5’-фосфат, который включается в синтез нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Благодаря этому оротовая кислота стимулирует синтез белка, деление клеток, рост и развитие животных и растений.

Авитаминоз

Недостаточности у человека не выявлено, но повышена потребность в ней растущего организма, или отдельных тканей в период регенерации.

Практическое применение

В медицинской практике оротовую кислоту применяют как стимулятор роста недоношенных детей для усиления процессов кроветворения при анемиях, для повышения регенеративных процессов в пораженных органах (например, в лечении инфаркта миокарда, дистрофии мышц) и др.

Витамин U (S-Метилметионин)

Общая характеристика

От латинского Ulcus – язва, поэтому витамин назвали антиязвенным фактором.

Распространение. Содержится в сырых овощах, особенно много его в капусте. Капустный сок обладает способностью задерживать развитие экспериментальной язвы желудка.

Структура. По химическому строению является метилированным производным метионина (метилметионинсульфоний хлорид):

2.7.2. Биохимические функции

Витамин U, как и метионин, является активным донором метильных групп, тем самым, способствуя синтезу в тканях организма холина и холинфосфатидов (лецитина), креатина и других групп веществ содержащих метильные группы.

Применение

Витамин U применяют для лечения язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов. Возможно липотропное действие этого витамина.

2.8. Карнитин (Витамин В_т)

Общая характеристика

Суточная потребность – 500 мг.

Распространение в природе. Широко распространенное вещество, особенно много содержится в мясных продуктах.

Биосинтез и структура карнитина .. Биосинтез карнитина происходит в основном в печени. Сначала метилируется лизин белка, с образованием ε-N-триметиллизина. Затем укорачивается углеродная цепь лизина, за счет потери первого и второго атомов углерода и образуется γ-бутиробетаин, который в печени при участии γ-бутиробетаингидроксилазы гидроксилируется с образованием карнитина.

γ-Бутиробетаин α-Кетоглутарат Карнитин Сукцинат

(ациклическая форма) (янтарная кислота)

 

Биохимические функции

Карнитин участвует в переносе длинноцепочечных ацилов жирных кислот и ацетильных групп через липидную фазу мембран митохондрий, а возможно и других органоидов. Поэтому он оказывает выраженное влияние на процессы окисления жирных кислот и образование из них энергии, а также на использование ацетильных остатков, образующихся в митохондриях, в биохимических реакциях в цитоплазме.

Карнитин может находиться в организме, как в развернутой, так и в циклической формах. Поскольку циклическая форма более жирорастворима (вследствие экранирования зарядов метильными группами), то именно в такой циклической форме карнитин способен диффундировать через липидный слой мембраны и переносить ацилы.

Ацилы присоединяются к ОН-группе карнитина с образованием ацилкарнитина:

Процесс обратимого переноса ацила между КоАSH и карнитином на внешней и внутренней сторонах мембраны осуществляется ферментом ацил-КоА-карнитин-трансферазой (см. схему):

 

Рис. 1. Схема транспорта жирных кислот через

Мембрану митохондрий

Имеются данные, что карнитин стимулирует внешнесекреторную функцию поджелудочной железы, оказывает положительный эффект на сперматогенез и подвижность сперматозоидов. Введение карнитина животным повышает образование энергии в дыхательной цепи митохондрий различных органов, стимулирует регенеративные процессы в пораженном миокарде и сперматогенном эпителии семенников.

Авитаминоз

Карнитиновая недостаточность проявляется в виде поражения мышц, что сопровождается мышечной слабостью, дистрофией и истончением мышечных волокон. Дефицит лизина в пище ухудшает обеспеченность организма карнитином.

Практическое применение

В медицинской практике карнитин используется для стимуляции мышечной деятельности, внешней секреции поджелудочной железы, при дистрофических процессах в миокарде.

2.9. Витамин В₁₅ (Пангамовая кислота)

Общая характеристика

Суточная потребность – потребность для человека не известна.

Распространение в природе. Содержится во многих продуктах питания.

Химическая структура. В₁₅ является N-диметилглициновым эфиром глюконовой кислоты. Соединение нестойкое и легко гидролизуется.

 

Биохимические функции.

Пангамовая кислота подобно метионину служит источником подвижных метильных групп. Она участвует в биосинтезе метилированных соединений: холина, холинфосфатидов, ацетилхолина, креатина и других.

Применение

В медицинской практике препараты пангамовой кислоты применяют как липотропное средство при жировой инфильтрации печени, атеросклерозе и некоторых других заболеваниях.

2.10. Витамин В₄ (холин)

Общая характеристика

Суточная потребность – 250–600 мг.

Распространение в природе. Холином богаты мясо и продукты, получаемые из злаков. Частично холин образуется микрофлорой кишечника.

Химическое строение. По химической природе это производное амина – гидроксид-(2-гидроксиэтил)-триметиламмония.