Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Ю.А.Овчинников

оединениях». Открыл кофермент А (1947) и установил его структуру. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине (1953, совместно с X. Кребсом).

R NAD\ NADP 1

NADH. NADPH

Здоровые люди не очень чувствительны к недостатку или даже отсутствию никотиновой кислоты или никотинамида в продуктах питания. Дело в том, что провитамином ннвцина является триптофан, и именно недостаток этой незаменимой аминокислоты в кукурузе или сорго являлся причиной заболевания пеллагрой там, где они ановн и ь основными продуктами питания. В организме человека триптофан превращается прямо в NAD через кинуренин, 3-гидроксикинуренин н 1 амино 4 форм и л бута диен 1,2-днкарбонриую кислоту, эффективность процесса.

однако, невысока: I мг ниацнна получается из 60 мг триптофана. Недостаток NAD и NADP может восполняться также за счет ферментативного синтеза из никотиновой кислоты, но не из никотинамида поэтому истинным витамином следует считать никотиновую кислоту.

Витамин Вб (адермин) может существовать в трек различных химических формах: пиридокси*н, лиридоксаль и пиридоксвмин. Впервые пиридоксин выделен из полированного риса в 1932 г., а его строение выяснено и подтверждено синтезом в 1939 г. Строение пиридоксаля и пиридоксамина установлено и доказано синтезом в 1944 г. Структура коферментиых форм витамина Вь — пиридок аль 5 фосфата и пнридоксамин 5 фосфата определена в 1951 г. В промышленности витамин Bi„ его коферментные формы и производные получают синтетически.

Пиридоксин R - CHjOH

Пиридоксвль R - СНО Пиридок саль-5'-фосфат R СНО

Пиридоксвмин R - СНгГМНа Пиридоксвмин-5'-фосфат R СН NH,

Из биохимических реакций, катализируемых пнридоксалевымн ферментами, первой была открыта в 1937 г. А. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман (СССР) реакция переаминирования аминокислот; ее механизм был независимо установлен в 1952—1954 гг. А. Е. Браунштейном и М. М. Шемякиным и американцем Э. Снеллом. Фосфаты пиридоксаля и пиридоксамина входят в состав более чем 50 ферментов, участвующих главным образом в процессах вмино-кислотного синтеза и метаболизма, а также в фосфорнлировании углеводов и метаболизме жирных кислот и мембранных ненасыщенных липидов.

Значительная доля витамина В., поступает в организм человека за счет деятельности кишечной микрофлоры При его недостатке у животных обычно наблюдаются специфическое заболевание кожи («симметричный» дерматит), судороги, анемия и задержка роста молодых особей. V взрослых людей авитаминоз В обычно не возникает, однако прием значительных количеств противотуберкулезного препарата изониазида, способного химически связывать лиридоксаль, может вызвать тошноту, себорреннын дерматит, хейлоз и другие пеллагроподобные заболевания. У детей при неполноценном искусственном вскармливании наблюдаются конвульсии, связанные с недостатком у-аминомасляной кислоты и пиридоксина, необходимого для нормального функционирования одной из форм глутамат-де карбоксил азы. Пиридоксин, п и ридоксаль-5'-фосфат и некоторые их производные широко применяются в медицине для лечения ряда кожных и неврологических заболеваний, а также при хроническом гепатите, в гинекологии, гематологи, фтизиатрии и спортивной медицине.

Витвмин В (витамин В ) впервые выделен Р. Уильямсом в 1941 г. из листьев шпината как фактор роста цыпляти назван фолиевой кислотой (от лат. folium — лист). В 1940 г. в печени обнаружен

677 Витамины

Шемякин Михаил Михайлович (1908— 1970), советский химик, один из основоположников биоорганической химии, академик АН СССР (1958). Окончил Московский университет (1930); организатор и первый директор Института химии природных соединении АН СССР (с 1974 г.—-Институт биоорганической химии имени М. М. Шемякина). Основные работы посвящены химии природных биологически активных соединений. Развил (19S2, совместно с А. Е. Браунштейном) общую теорию действия пиридоксалееых ферментов. Разработал методы синтеза многих антибиотиков, витаминов, аминокислот, хинонов, первым осуществил полный синтез тетрациклина (1966). Ряд работ посвящен исследованию структуры и функции белков и пептидов, биологических мембран. Герой Социалистического Труда (1969).

О II

NHNH

Иэоииазид

678

Низко молекулярные биорегуляторы

фактор, устраняющий анемию у цыплят (витамин Вс, от англ. chicken — цыпленок), оказавшийся также фолиевой кислотой. Позднее этот витамин был выделен как активный ростовой фактор ряда микроорганизмов наряду с коиъюгатами, содержащими 3 и 7 остатков глутаминовой кислоты в молекуле. Последний конъюгат был идентифицирован также с открытым еще в 1931 г. фактором, предохраняющим беременных женщин (и — при экспериментальной тестировке — обезьян) от заболевания злокачественной анемией и названным витамином М (от англ. monkey— обезьяна).

н соон

nh—с—сн .сн с

-он

Витамин В' (фолиевая кислота) п 1 и его конъю Biu п 3 7

Вудворд | Woodward | Роберт Берне

(1917—1979), американский химик-органик, иностранный член АН СССР (1976). Окончил Массачусетский технологический институт (1936) работал в Гарвардском университете (с 1950 г.— профессор). Внес большой вклад в область синтетической и структурной органической химии. Установил строение и синтезировал многие биологически активные вещества, в том числе хинин (1944), холестерин и кортизон (1951), резерпин (1956), хлорофилл (i960), витамин В (1971, совместно с А- Эшен-мозером) и др. Лауреат Нобелевской премии по химии (1965).

Биохимические функции фолиевая кислота выполняет в форме кофермента тетрагидрофолиевои, или фолиновои кислоты образующейся из витамина в результате восстановления фолатредук-тазой с участием NADPH- Фолиновая кислота в виде соответствующих N5- и/или Nш-алкилированиых производных способна в составе ферментов переносить одноугле родные радикалы: формил, оксиметил, метил, метилен, метин и формимнн (CH = NH), участвуя в синтезе аминокислот (например, серина или метионина), пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеиновых кислот, холина и т. д.

* R J9—^ Н -СООН

v—с— nh-c-ch2ch..cooh

нАа^сН

Тетрагндрофолиевая

кислота (ТГФН)

(фолиновая кислота) R R Н

Б-Формил-ТГФН R'-CHO. Rj Н

10 Формил-ТГФН R Н. R СНО

Б-Формимиио-ТГфН R' - СН NH, R Н

Б-Онсиметил-ТГфН R = СН.ОН . R Н

Б,Ю-Метилен-ТГФН R' + R СН.

Б.Ю-Метенил-ТГФН R1 + R = -,СНЧ I

В медицине фолиевая кислота применяется для борьбы с болезнями кроветворной системы, особенно при злокачественных анемиях и лучевой болезни, так как участвует в процессах гемо-

поэза юна необходима для регуляции эритропоэза, тромбоцито-поэза и особенно леикопоэза) Напротив, прн лечении некоторых других злокачественных опухолей (лейкозов, лейкемий, трофо-бластических новообразований), которые для своего развития нуждаются в повышенных количествах нуклеиновых кислот, часто применяются антагонисты фолиевой кислоты (антивитамины Вс) — аминоптерин и метотрексат (аметоптерин) способные сильно снижать активность фолатредуктазы и тем самым угнетать биосинтез нуклеиновых оснований и митоз.

Витамины

h^nycH2""^0"»~nh"c"

nh—С—CHjCHaCOOH

Аметоптерин р т q_| [метотрексат)

Фолиевая кислота широко распространена в природе в растительных н животных тканях и, кроме того, в достаточных количествах вырабатывается обычно кишечной микрофлорой.

В отличие от человека, многие микроорганизмы не могут использовать экзогенную фолневую кислоту и вынуждены синтезировать ее сами. Поэтому для них, как было установлено, необходимым фактором роста и развития является п аминобензойная кислота, называемая также витаминами Вк и Н| а в роли ее антивитаминов могут выступать п-аминобензолсульфамид (белый стрептоцид) и его производные (см. с. 16).

История открытия витамине В (антианемического витамина, оксикобаламина, цианкобаламина, фактора кроветворения) тесно связана с поисками причин заболевания пернициозной анемией, которая, как теперь известно, обусловлена недостатком витаминов В и В Эта злокачественная летальная «пернициозная (от лат. perniciosus — гибельный), считавшаяся неизлечимой форма малокровия (болезнь Аддисона—Бирмера) впервые описана в 1849 г. Позднее открыто лечебное действие сырой печени при данной болезни, а в 1929 г. обнаружена необходимость двух факторов для борьбы с ней: внешнего (пищевого) и внутреннего, адъювант-иого, впоследствии оказавшегося мукополисахаридом слизистой желудка, недостаток выделения которого препятствует всасыванию витамина В С химической точки зрения цианкобаламин, впервые выделенный из печени в 1948 г. независимо Е. Л. Смитом и группой Э. Рикеса и К. А. Фолкерса, и оксикобаламин, выделенный К. А Фол керсом и Е. Л. Смитом в 1950 г. и считающийся теперь истинным витамином (звмена ОН-группы на СN- происходит, вероятно, в процессе выделения), являются наиболее сложными химическими соединениями среди витаминов. Их строение, интенсивно изучавшееся как химическими, так и физико-химическими методами в течение 7—8 лет, было окончательно доказано в 1955—1956 гг. Д. Ходжкии, А. Р. Тоддом и Е. Л. Смитом, а полный синтез осуществлен в 1972 г. Р. Б. Вудвордом и А. Эшенмозером с сотрудниками.

В организме человека кобалвмины (X =ОН~, CN~, NO-j", SO* ~, С1 и другие) превращаются в кофермент В12— кобамамид

Эшенмоэер |Eschenmoser| Альберт

[р. 1925), швейцарский химик-органик. Окончил Швейцарскую Федеральную Высшую техническую школу (1949), с 1965 г.— профессор органической химии там же. Основные работы — в области синтетической органической химии и химии природных соединений. Синтезировал колхицин, витамин В , (1971, совместно с Р. Б. Вудвордом).

h2n сс

\=/ II

п-Аминобензойная кислота (витамин В ил Н)

680

Низкомолекулярные био ре гу л ято ры

HbNCCHa—".—СН-

II сн,

О Н21

и сн, XX У

н.,с

Витамин Bi (онсиноблпамин) R Н Цианкобаламин R CN

ОН ОН

Кофермент В,* (кобамлмид) R

Порфи!

(кобинамид); его структура установлена Д. Ходжкин в 1961 г. Основные биохимические функции кобамамида заключаются в изомеризации L-глутамииовой кислоты в L-Tpeo-fi-метиласпарагино-вую, метил мало нил кофермента А в су кцин ил кофермент А, превращении глицерина в р-оксипропионовый альдегид, лизина—в масляную и уксусную кислоты, рибоэидов— в дезоксирибозиды; он участвует также в ряде важнейших биохимических реакций, катализируемых им совместно с фолиевой кислотой, например в синтезе нуклеиновых оснований.

В медицине кобаламины применяются в гематологии — для лечения различных хронических анемий и нормализации функции кроветворения; в неврологии — при полиневритах, рассеянном склерозе, радикулитах и т. п.; в дерматологии; для нормализации липидного обмена при жировой дистрофии печени и ряде других заболе-

ваний кобамамид проявляет также анаболические свойства и не- 681

пользуется в педиатрии для новорожденных и детей с недостаточной -

массой тела. Витамины

Диетическими источниками витамина В являются животные ткани и бобовые растения. Сейчас в промышленности витамин В (а из него кобамамид) получается микробиологическим путем с использованием как культуральных жидкостей после выделения некоторых антибиотиков, так и специальных продуцентов: Propio-nibacterium shermanii, P. freudenreichii, Streptomyces olivaceus и др., а также ряда метанобразующих бактерий.

Молекула витамина В12 состоит из трех частей: планарной, в основе которой лежит тетрапиррольное ядро коррина, стабилизованное центральным атомом кобальта; перпендикулярной к ней «нуклеотиднои» чвети, построенной из рибозы и 5,6-диметилбенз-имидазола и замкнутой в макроцикл через карбоксамидный атом азота тетрапиррольной группировки и метилпропандиол; и анионной части, которая у кофермента В заменена на аденозильный остаток, соединенный с атомом кобальта необычной кобальт-углеродной связью. По своему строению коррин близок к порфнну, который лежит в основе структур таких важнейших порфириновых коферментов, как гем гемоглобина, хлорофиллы а и Ь и гемы цитохромов, например цитогемин (гем а) цитохромов класса а.

682

Н и з ко мо леку л ярные биорегуляторы

о

Витамин Bi , нли оротовая кислота, впервые выделен в 1931 г. из коровьего молока. Обнаружен он также в женском молоке, печени и многих других животных и растительных продуктах- особенно богаты им дрожжи. По своему строению оротовая кислота является 4-карбоксиурацилом.

Биологическая роль витамина В связана с тем, что он является важнейшим биосинтетическим предшественником пиримидиновых нуклеотидов; потребность в нем человеческого организма довольно велика: 1 —1,5 г/сут. Обычно недостатка в оротовой кислоте, которая биосинтезируется из аспарагиновой кислоты, в организме человека не ощущается. Но К-соль оротовой кислоты широко используется в медицинской практике при заболеваниях, связанных с нарушениями белкового обмена, для нормализации функций печени, при инфарктах миокарда и других сердечно-сосудистых заболеваниях, а также при длительном применении стероидных гормонов и для ускорения адаптации к гипоксии; кроме того, она является и выраженным анаболиком.

Витамин Bir, (6-О-диметилглициновый эфир D-глюконовой кислоты) открыт в 1950 г. в семенах различных растений и назван пангамовой кислотой (от греч. nav — все и уацгтт], уацчт^ — супруга, супруг), а позднее обнаружен в рисе, дрожжах, бычьей крови и печени лошади.

н-но-н-н-

-он -н -он -он

сн.оссн^;

СН(СН.)

ClaCHCO" H2N + II I О СН(СН,Ь

Биологическая роль пангамовой кислоты связана с активацией процесса переноса кислорода и дыхательных ферментов, благодаря чему увеличивается устойчивость человека и животных к кислородному голоданию. Она участвует также в реакциях метилирования, являясь донором метильных групп при биосинтезе холина, метионина, адреналина, креатина и стероидных гормонов. Это ее свойство тесно связано с липотропным действием, т. е. способностью нормализовать жировой обмен и препятствовать отложению холестерина на стенках сосудов. Пангамовая кислота в виде кальциевой соли (пангамат кальция) применяется при ишемической болезни сердца, атеросклерозе, инфаркте миокарда, гепатите, стенокардии и часто рекламируется как средство против быстрого старения. Известна также способность пангамовой кислоты оказывать де токсицирующее действие при отравлениях алкоголем, наркотиками и некоторыми лекарственными препаратами. Среди используемых в медицине синтетических аналогоа витамина В с наиболее известен дихлорацетат диизопропиламина (дипромоний, или DADA). Строго говоря, не доказано, что пангамовая кислота является витамином, так как неизвестны последствия гипо- или авитами-

ноза Вт, но характер ее биологического действия определенно указывает на правомерность такого отнесения.

К другим витаминам группы В относят еще несколько веществ. Так, у некоторых насекомых роль витамина (витамин Вг, «витамин роста») может играть L карнитин (р-гидрокси-у-тричетилбутиробетаин). У млекопитающих он нормально участвует в липотропных процессах окисления жирных кислот как переносчик их активированных (в виде ацильных производных колнзима Al форм через мембраны. В медицине карнитин применяется для печения психических и неврологических расстройств и как анаболик.

Витамином В (

страница 91
< 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
(20.07.2017)