Пирролохинолинохинон (PQQ)

PQQ является производным хинона:

Растительные и животные хинопротеины входят в состав оксидаз и декарбокислаз (аминоксидаз, диаминоксидаз, монооксигеназ, диоксигеназ).

PQQ-дегидрогеназы и оксидазы по механизму действия аналогичны флавопротеинам, катализирующим перенос 2 электронов и протонов, возможно, непосредственно на убихинон. PQQ-декарбоксилазы, напротив, аналогичны по механизму действия пиридоксалевым ферментам, поскольку обе системы содержат карбонильную группу.

В бактериальных ферментах – метанолдегидрогеназе и алькогольдегидрогеназе PQQ входит в составе кофермента. Из тканей животных, растений, грибов и дрожжей выделен медьсодержащий фермент метиламиноксидаза, в котором также есть ковалентно связанный PQQ в качестве кофермента. Коферментом является не свободный PQQ, а его предшественник Pro-PQQ (содержит остатки PQQ, индола и глутаминовой кислоты), ковалентно связанный с белковой молекулой.

Витамин U

Витамин U (S-метилметионин; противоязвенный фактор) по своей химической формуле является S-метилметионином:

Витамин U хорошо растворим в воде; при температуре 100^оС легко разрушается, особенно в нейтральной и щелочной средах; устойчив в кислой среде.

Витамин участвует в синтезе метионина, холина и креатина; бактерии используют его также в качестве донатора метильных групп.

Источниками витамина U для человека являются свежая капуста, зелень петрушки и репы, морковь, лук, перец, зеленый чай, бананы, фрукты, сырое молоко и др. В настоящее время витамин выделен из капустного сока в кристаллическом виде; осуществлен его химический синтез. Препарат используется при лечении язвенной болезни (витамин U от лат. ulcus – язва).

Липоевая кислота

Липоевая кислота может существовать в окисленной (-S-S-) и восстановленной (SH-) формах, благодаря чему реализуются ее коферментные функции:

Липоевая кислота играет незаменимую роль в окислении и переносе ацильных групп в составе многокомпонентных ферментных систем. Основная функция ее – прямое участие в окислительном декарбокилированиии в тканях a-кетокислот (пировиноградной и a-кетоглутаровой). Липоевая кислота служит простетической группой наряду с тиаминпирофосфатом и КоА сложной мультиферментной пируват- и кетоглутарат-дегидрогеназной систем.

Витамин был впервые открыт в дрожжах и ткани печени. В настоящее время отсутствуют сведения о механизмах биосинтеза липоевой кислоты как в тканях животных, так и в растениях и у микроорганизмов.

Холин

По структуре холин представляет собой аминоэтиловый спирт, содержащий у атома азота три метильные группы:

Хорошо растворим в воде и в спирте. В организме животных синтезируется не свободный холин, а холин в составе фосфолипидов.

Холин является структурным компонентом фосфотидилхолина, или лецитина, открытого в яичном желтке и ткани мозга. Доказано, что особая роль лецитина обусловлена холином, а не фосфорсодержащим его компонентом. При белковой недостаточности развиваются симптомы холиновой недостаточности: жировая инфильтрация, геморрагическая дистрофия почек, нарушение процесса свертывания крови
и др.

Холин является, прежде всего, составной частью биологически активного ацетилхолина – медиатора нервного импульса. Кроме того, холин принимает участие в реакциях трансметилирования при биосинтезе метионина, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, фосфолипидов и т.д.

Основными источниками холина для человека являются печень, почки, мясо, рыбные продукты, капуста.

Антивитамины

Термином «антивитамины» обозначают любые вещества, вызывающие независимо от механизма их действия снижение или полную потерю биологической активности витаминов.

Антивитамины делятся на две группы:

1. Структуроподобные антивитамины. Имеют структуру, сходную со структурой нативного витамина и оказывают действие, основанное на конкурентных взаимоотношениях с ним. По существу представляют собой антиметаболиты и при взаимодействии с апоферментом образуют неактивный ферментный комплекс, выключая энзиматическую реакцию.

2. Антивитамины биологического происхождения. Вызывают модификацию химической структуры витаминов или затрудняют их всасывание, транспорт, что сопровождается снижением или потерей биологической активности витаминов. К ним относятся тиаминазы I и II, вызывающие распад молекулы витамина В₁, аскорбатоксидаза, катализирующая разрушение витамина С, белок авидин, связывающий в биологически неактивный комплекс. Большинство этих антивитаминов применяют как лечебные средства со строго направленным действием на те или иные физиологические и биохимические процессы. Например, дикумарол, варфарин и тромексан (антагонисты витамина К) используются в качестве антисвертывающихся препаратов. Окситиамин, пири- и неопиритиамин (антивитамины тиамина) и атербин, акрихин, галактофлавин, изорибофлавин (антивитамины рибофлавина) оказывают антибактериальное действие на микобактерии туберкулеза. Антивитамины фолевой кислоты (амино- и аметоптерины), никотиновой кислоты (изониазид и 3-ацетилпиридин), В₁₂(производные 2-аминометилпропанол-В₁₂), парааминобензойной кислоты (сульфаниламидные препараты) нашли применение в качестве противоопухолевых или антибактериальных средств, тормозя синтез белка и нуклеиновых кислот в клетках.

Вопросы и задачи

1. Какова роль витаминов в жизнедеятельности животных и человека?

2. Что такое авитаминозы, гиповитаминозы, гипервитаминозы?

3. Дайте классификацию витаминов.

4. Охарактеризуйте водорастворимые и жирорастворимые витамины.

5. Что такое витаминоподобные вещества и антивитамины?

6. С недостатком какого витамина связано развитие цинги, рахита, нарушение свертываемости крови?

7. Какие витамины участвуют в процессах карбоксилирования и декарбоксилирования?

Рекомендуемая литература

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – М.: Медицина, 1998.– 704 с.

2. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами / Под ред. чл.-корр. РАН, проф. Е.С. Северина, проф. А.Я. Николаева. – М.: ГЭОТАР- МЕД, 2001. – 448 с.

3. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии: Учебник для хим. и биол. спец. ун-тов и ин-тов. – М.: Изд-во «Агар», 1999. – 512 с.

4. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию.– М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 495 с.

5. Чиркин А.А. Практикум по биохимии: Учеб. пособие. – Мн.: Новое издание, 2002. – 512 с.

ГЛАВА 5. УГЛЕВОДЫ

Углеводы выполняют многообразные функции в живых организмах: энергетическую, структурную, защитную, рецепторную.

Классификация углеводов

Углеводами называют группу органических соединений, объединенных общей формулой С_х(Н₂О)_у. Углеводы – это альдегидные и кетонные производные полиатомных (содержащих более одной ОН-группы) спиртов или как соединения, при гидролизе которых образуются эти производные.

Углеводы делятся на три группы:

Моносахариды

Моносахариды – углеводы, которые не могут быть гидролизованы до более простых форм. Их можно подразделить на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и октозы в зависимости от числа содержащихся в их молекуле атомов углерода. В зависимости от присутствия альдегидной или кетонной группы моносахариды делятся на альдозы и кетозы (табл. 5)

Таблица 5

Моносахариды

Моносахариды	Альдозы	Кетозы
Триозы (С₃Н₆О₃)	Глицероза	Дигидрооксиацетон
Тетрозы (С₄Н₈О₄)	Эритроза	Эритрулоза
Пентозы (С₅Н₁₀О₅)	Рибоза	Рибулоза
Гексозы (С₆Н₁₂О₆)	Глюкоза	Фруктоза

Моносахариды – оптически активные соединения, так как в их молекулах имеются асимметричные атомы углерода, связанные с различными заместителями. Таких атомов углерода может быть (за исключением производного трисахарида – дигидрооксиацетона) один или несколько. Простейшим моносахаридом, проявляющим оптическую активность, является глицеральдегид. В его молекуле находится один асимметричный углеродный атом, а сам моносахарид существует в двух формах:

Все стереоизомеры (соединения, имеющие одну и ту же структурную формулу, но различающиеся по пространственной конфигурации, называются стереоизомерами) моносахаридов определяют по отношению к выбранному в качестве стандарта веществу – глицеральдегиду. Различают D- и L-формы (D- и L-конфигурации) по сходству расположения групп атомов у последнего центра асимметрии с расположением групп у D- и L-глицералььдегида. Общее число стереоизоизомеров для любого моносахараида выражается формулой N = 2ⁿ, где N – число стереоизомеров, а n – число асимметричных атомов углерода.

Моносахариды способны вращать плоскость поляризованного луча вправо – это правовращающие (+), или влево – левовращающие сахара (–).

Моносахариды – кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. В водных растворах, в том числе в клетке, моносахариды, содержащие не менее 5 атомов углерода, из ациклических форм переходят в циклические (фуранозные или пиранозные) формы и обратно, подвергаясь динамической изомерии – таутомерии. Если гликозидный гидроксил расположен под плоскостью пиранозного или фуранозного кольца, то моносахариды находятся в a-форме, если же над плоскостью кольца, то образуется b-форма сахаров:

Пиранозное кольцо может принимать две конфигурации – форму кресла и форму лодки (конформационные формулы):

а - аксиальное положение (под плоскостью или над плоскостью);

б - экваториальное положение (в плоскости листа).

Существование a- и b-изомеров обеспечивает большое химическое разнообразие полисахаридов. Так, в крахмале глюкоза представлена a-, а в целлюлозе
b-формой.

Изомерные формы моносахаридов, отличающихся друг от друга конфигурацией полуацетального углеродного атома, такие как a-D-глюкоза, b-D-глюкоза, называются аномерами.

Значение моносахаридов велико. Пятиуглеродные моносахариды, пентозы, являются важными компонентами нуклеотидов, нуклеиновых кислот и многих коферментов. Из гексоз наиболее важное физиологическое значение имеет глюкоза, галактоза, фруктоза и манноза (табл. 6; 7)

Таблица 6