Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Ю.А.Овчинников

им биохимиком Ф. Г. Хопкинсом; ои, в частности, описывал цингу и рахит как «заболевания, о которых в течение многих лет известно, что их развитие связано с диетическими факторами». В 1929 г. X. Эйкман и Ф. Г. Хопкиис были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие витаминов.

Термин «витамин» был предложен в 1912 г. польским биохимиком К. Функом, после того как из концентрата рисовых отрубей он выделил необходимый для жизнедеятельности фактор, оказавшийся амином (витамин В ) К. Функ впервые использовал и понятие «авитаминоз». Основные успехи в изучении химии витаминов относятся к 30-м годам нашего века. В настоящее время известно более 30 витаминов, и основные направления исследований в этой области связаны с углубленным изучением биологической роли витаминов, разработкой биотехнологических способов их получения и применения в медицине.

Витамин А

Жирорастворимый витамин А, называемый также витамином А ретинолом и аксерофтолом, был открыт в неомыляемой фракции жиров в 1912 г.; его название предложено в 1916 г., а строение установлено П. Каррером в 1931 г.

Первый полный синтез кристаллического ретинола был осуществлен О. Ислером в 1947 г., и в настоящее время для медицинского применения он получается в основном химическим ипмсюм. Рсти нол i к форме сложных лфиров, обычно р-глкжуроната) содерли'кн

669 Витамины

Лунин Николай Иванович (1853—1937), советский педиатр и биохимик. Окончил Дерптский университет (ныне Тартуский, 187В). Автор первой экспериментальной работы о веществах, названных впоследствии К. Функом витаминами. Показал, что наряду с белками, жирами, са херами солями и водой в молоке содержатся другие необходимые для жизни вещества (1880).

Битам I

А

670

Низко молекулярные биорегуляторы

Kappep IKarrer) Пауль (1889—1971), швейцарский химик-органик и биохимик Окончи/1 Цюрихский университет (1911), с 1918 г.— профессор Цюрихского университета. Известен работами в области изучения структуры физиологически активных веществ — алкалоидов, витаминов, каротиноидов. Установил строение и осуществил синтез витаминов А, В-_-, Е и К|. Лауреат Нобелевской премии по химии (1937, совместно с У. Хеуорсом)

главным образом в животных продуктах, особенно в печени морских животных и рыб. Человек может удовлетворять свою потребность в витамине А и за счет растительной пищи, так как содержащиеся в свежих овощах и фруктах провитамины А — каротины (от лат. Daucus caroia морковь) могут подвергаться окислительному расщеплению в печени и слизистой оболочке кишечника до ретинола; при этом симметрично построенный fj-каротии дает две молекулы ретинола, а а- и у-каротины — только по одной.

CHj СН,

ft Каротин R

а—Каротин R-

V—Каротин R

'V

н.с сн. н,с сн,

H,CV

Недостаток ретинола (или провитаминов А) в пище особенно опасен для детей, так как он практически отсутствует у новорожденных. У взрослых ретинол способен накапливаться в печени в количествах, обеспечивающих потребности организма в течение 2 лет. При недостатке витамина А в первую очередь страдает зрение и проявляются специфические заболевания: ксерофтальмия (сухость роговой оболочки глаза) и гемералопия (нарушение темповой адаптации— ночная, или «куриная», слепота). У молодых растущих организмов происходит также остановка роста, особенно костей, ке ратинирующая метаплазия (перерождение) эпителиальных клеток («жабья кожа»), клеток надпочечников, эпителия семенников, повреждение тканей центральной нервной системы.

Витамин А участвует во многих биохимических процессах, в особенности связанных с функционированием мембран клеток. Ростовым фактором, по-видимому, является не ретинол, а продукт его окисления в печени — ретиноевая кислота, кото-

Ретиноеван кислота

рая является также и основным продуктом метаболической деактивации ретинола; 671

следует заметить, что гипервитамин з А тоже приводит к ряду опасных заболева- -

ний, например ломкости костей. Вит МИНЫ

Основную роль в зрительных процессах играют продукты ферментативной изомеризации и окисления ретинола— 11-унс- и полностью тра«с-ретиналь. Первый из них связывается с белкам опснном и образует зрительный пурпур — родопсин, входящий в состав светочувствительных клеток — колбочек и палочек (см. с. 611). В ходе сложного процесса восприятия кванта света и трансформации его в нервный импульс 11 цис ретина 1Ь изом ризуе я в составе родопсина до полностью трап ретина 1 и который после диссоциации белкового комплекса восстанав-

ливается до ретинола. Неизбежные потерн последнего в этом цикле пополняются из печени.

В заключение следует упомянуть также витамин Aj - де идроретинол открытый в 1°37 г. Е. А. Ледерером и В. А. Розановой и представляющий собой хромоген светочувствительного пигмента пресноводных рыб — порфирокснна

Витамины В

Витамин В (тиамии, анейрии, аневрин) был открыт X. Эйкма-ном а 1906 г., а в кристаллическом состоянии выделен А. Виндаусом из дрожжей только в 1931 г. Строение тиамина установили независимо друг от друга Р. Уильяме и Р. Греве в 1936 г., и в этом же году его синтез был осуществлен Р. Уильямсом.

Действующей в организме формой витамина В является его дифосфат. называемый также кокарбоксилазой; в медицине употребляется, кроме того, монофосфат тиамина и целый ряд его производных, превращающихся в кокарбоксилазу в процессе метаболизма.

Уильяме |W1lllanu| Роберт (1686—1965), американский химик. Окончил Чикагский университет (1906). Основные работы посвящены синтезу органических соединений и изучению их строения. Показал, что тиамин (витамин В ) является веществом, отсутствие которого вызывает заболевание бери-бери. Расшифровал его структуру и осуществил синтез (1936).

672

комо ле кул яри ые

аа... i

Ниэкомолекуляри био регу л ято ры

.СН

Н,С^ N NH ¦ ^S^^CHaCHsOR

Сент-Дьёрдьи (Szent-Gyorgyi| Альберт

(1893—1986), американский биохимик венгерского происхождения, иностранный член АН СССР (1947). Окончил Будапештский университет (1917); с 1931 г.— профессор Сегедского, затем Будапештского университетов, с 1947 г.— в Морской биологической (лаборатории в Вудс-Холле (США). Основные работы посвящены химии витаминов, изучению углеводного обмена, механизма мышечного сокращения и биологического окисления. Впервые установил точный состав витамина С и изучил его метаболизм. Показал, что белок мышечных волокон состоит из актина и миозина, назвал его актомиозином. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1937).

Витамин В (тиамин) R Тиамннмонофосфвт ^

Р(ОН)

Кокарбокси.

ОН I

Р—О—Р—ОН

ОН

I

Кокврбоксилаза — простетическая группа ряда ферментов, биохимическая функция которых заключается в декарбоксилировании пировиноградной кислоты (CHiCOCOOH) и расщеплении С—С-связей других а-кетокислот и а-кетоспиртов, в результате чего становится возможным биосинтез ацил производных кофермента А. Излишнее накопление а-кетокислот, особенно пировиноградной кислоты, образующейся при ферментативном расщеплении углеводов, крайне вредно для организма. Упомянутая уже болезнь бери-бери, особенно широко распространенная в Юго-Восточной Азии, вызывается отсутствием нитамина В в пище. Потребность здорового человека в тиамине невелика и составляет нсего 1,5 2 мг/сут, но и она часто не удовлетворяется за счет питания. При целом ряде сердечно-сосудистых и нервных заболеваний употребление значительно больших количеств тивмина или кокарбоксилазы становится совершенно необходимым.

Витамин В.>, или рибофлавин, впервые описан в 1879 г. как желтый пигмент коровьего молока. Впоследствии он много раз описывался в разные годы как желтый водорастворимый фактор молока, солода, яиц, печени, свиного сердца. Строение рибофлавина установили и подтвердили синтезом в 1935 г. одновременно группы П. Каррера и Р. Куна. Он представляет собой D-рибитильное про-

витамин В- (рибофлавин) r3 н

Флавннмононуклеотмд (FMN) r - Р(ОН)

иэводное гетероциклической системы изоаллоксазина; такие производные носят общее название — флавины; из природных источников выделено уже более 20 биологически активных веществ этого типа.

Первый флавиновый кофермент (флавнимоионуклеотид, или FMN) был выделен А. Сент-Дьёрдьи из сердечной мышцы в 1932 г., а О. Г. Варбург и В. Христиан тогда же получили из дрожжей первый флавопротеид, содержащий FMN в качестве простетической группы. Второй важнейший флавиновый кофермент — флавинаденинди-нуклеотид (FAD) выделен ими же как кофактор оксидазы D амино кислот в 1938 г. Позднее были установлены структуры еще двух флавиновых коферментов: 8a-(N-L-rHCTHfliin)-FAD и 8a-(N-L-UH-стеинил)-РАР. За счет окислительно-восстановительного превра-

он он

СНгО— Р—О—Р—О Сг+,

673

но+н о I но-

Флавинаденннлинуклеотид (FAD) R Н Ba- (3-N- 1-гистидил)-Р AD

ноосЧс/сн, N

HjN'-" \Н I!_N

Витамины

Варбург | Warburg) Отто Генрих (1883— 1970), немецкий биохимик и физиолог. Учился ¦ Берлинском университете у Э- Фишера и в Гейдельбергском университете, с 1930 г.—директор Института физиологии клетки в Берлине-Далеме. Основные работы — по изучению клеточного дыхания, окислительно-восстановительных процессов в клетке. Открыл флавин (1932), установил строение флавинадениндинуклео-гида (1938 одновременно с Р. Куном) и никотинам и даденннди нуклеотида (NAD). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1931).

Ва-( S-L-Цнстеинил i-FAD

НООС^/СН,^ H-N

щения флавинового кольца флавиновые коферменты осуществляют окислительно-восстановительные реакции в составе многих важнейших ферментных систем: оксидаз (в частности, оксидаз D-и L-аминокислот, моноаминооксидазы, регулирующей уровень кате холаминов в крови) и дегидрогеназ (часто с участием никотин амидадениндинуклеотида и убихинонов).

Основными источниками рибофлавина и его коферментных форм являются молоко, овощи, печень, почки и дрожжи; дополнительно он поступает в организм также за счет деятельности кишечной микрофлоры. При недостатке витамина в первую очередь обычно развиваются заболевания кожи (себоррея, псориаз), появляются трещины в углах рта (хейлоз), начинается воспаление слизистой оболочки рта, поражение сетчатки и роговой оболочки глаза, а затем проявляется ряд заболеваний кроветворной системы и желудочно-

Низко молекулярные 'биорегуляторы

кишечного тракта, мышечная слабость и остановке роста у молодых организмов. Потребность в рибофлавине составляет 2—4 мг/сут, но лечебные дозы могут достигать 5—19 мг/сут. Широкое применение рибофлавин и его производные находят также в животноводстве.

Витамин В.| был обнаружен в дрожжах и назван пантотеновой (т. е. «вездесущей*) кислотой; его часто называют также «универ-

н, ^рнн

HOCHV4c'NwCH\c/OH

НзС' nch3o о

Витамин В (пантотен а я кислота)

Фолкерс (Folk и| Карл Август (р. 1906), американский химик. Образование получил в Иллинойсском и Висконси ском университетах, с 196В г.— директор Института биомедицинских исследований Техасского университета. Основные работы — по изучению витаминов группы В, алкалоидов, антибиотиков. Впервые выделил и исследовал витамин В (1948). Автор фундаментальных трудов в области выделения, определения строения и синтеза ряда природных соединений.

сальным витамином», а иногда — пантотеном и антидерматитный фактором. Впервые D пантотеновая кислота была выделена Р. Уильямсом в 1938 г., тогда же было установлено ее строение, а через два года осуществлен ее синтез (Р. Уильяме, Т. Рейхштейн, Р. Кун, К. А. Фолкерс). Витамин Bi представляет собой амид пан-тоевой — (к)-а,у-дигидрокси-р\р-диметилмасляной кислоты н р-аланина. Ои входит в состав важнейшего кофактора ферментов биологического ацилирования — кофермента А, в котором его первичный гидроксил фосфорилирован трифосфоаденозином, а карбоксил амидирован меркаптоэти л амином Выделение и выяс-

неиие биологической роли кофермента А проведено американским 675

биохимиком Ф. А. Липманом, удостоенным за этн работы в 1953 г. -

Нобелевской премии, а строение кофермента А установлено Дж. Витамины Бадли и Э. Тэнном в 1951 г.

При отсутствии пантотеновой кислоты в рационе у животных возникает дерматит, выпадение шерсти и ряд других осложнений, в том числе изменения миелиновых оболочек спинного мозга. У че-

НОСН,

СНз ©

— Пвнгогеин Пен огено

CHj

r CONHCHjCHjSH к CHjOH R CH,COOH

ловека авитаминоз В редок, так как кишечная палочка синтезирует достаточные количества пантотеновой кислоты, которая затем всасывается из кишечника. Суточная потребность человека в этом витамине составляет около 10 мг. Наиболее богатыми его источниками являются дрожжи, горох, молоко, яйца, печень, сердце и почки. Пантотеновую кислоту по биологической активности у животных полностью заменяют D-пантотенол и паитотеин. Интересно также отметить, что D-гомопантотеновая кислотв, в состав которой входит остаток у-аминомасляной кислоты, широко распространена в природе, обладает высокой седативной активностью и применяется в медицине для лечения ряда нервных и психических заболеваний.

Витамин Вг>, чаще называемый витамином РР (от англ. pellagra prevenling factor — антипеллагрический фактор) или ниацииом. химически представляет собой два вещества, обладающие одинаковой витаминной активностью: никотиновую (3-пиридинкарбо-новую) кислоту (ниацин) и никотинамид (нивцинамид). Никотиновая кислота и ее амид стали известны еще в прошлом веке в связи с исследованиями никотина и других пиридиновых алкалоидов, а из природных источников (дрожжей и рисовых отрубей) она была выделена в 1911 —1912 гг. К. Функом. Однако связь тяжелого заболевания — пеллагры с недостатком в диете каких-то витаминов установлена позднее. Идентификация витамина РР с никотиновой кислотой осуществлена в 1937 г. К. Элвехьемом. Никотинамид был выделен в 1934—1935 гг. из мышц Р. Куном и из коферментных форм витамина О. Г. Варбургом и Г. фон Эйлером.

Биохимическую роль витамин В играет в форме коферментов: никотинамидадениндинуклеотида (NAD) и никотинамиддинуклео-тидфосфата (NADP), открытых и исследованных О. Г. Варбургом, Г. фон Эйлером и Ф. Шленком в 1935—1936 гг. Эти коферменты входят в многочисленную группу оксидоредуктаз (дегидрогеназ), принимающих участие почти в 150 различных биохимических реакциях дегидрирования, окисления, N алкилировання изомеризации, в восстановлении нитрата до нитрита и далее до аммиака, фотосинтезе, дыхании, энергетическом обмене, анаэробном расщеплении углеводов и т. д. В ходе окислительно-восстано-

Витамин В илиРР R ОН

(никотиновая кислота) Никотинамид

NHs

НО ОН

NAD R н H*Df a* Г.

676 вительных реакций NAD и NADP 1 реагируют в составе фер-

- ментов с органическими субстратами, стереоспецифически (чаще

Низкомолекулярные с нижней стороны пиридинового кольца) отнимая от них гидрид-ион

биорегуляторы и образуя NADH и NADPH; обратная реакция также протекает

стереоспецифически. *

Липман (Up man п| фриц Альберт

(р. 1899), американский биохимик Окончил Берлинский университет (1924), с 1957 г.— работает в Рокфеллеровском институте медицинских исследований. Основные работы - по изучению обмена веществ. Ввел представление о «богатых энергией фосфорных с

страница 90
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

Скачать книгу "Биоорганическая химия" (11.1Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.08.2017)