Биологический каталог




Биоорганическая химия

Автор Ю.А.Овчинников

биос [, липотропный фактор) называют также wew-иноэит. широко распространенный в растительном н животном мире и необходимый для нормального рашития животных: в частности, его недостаток вызывает > мышей алопецию - ьоеобрл шую форму плешивости, а также дисфункцию нервной системы и желудочно-кишечного тракта. Как и карнитин. он принимает участие в процессах ки 1 ния жирных кис ют; в качестве ни и из наиболее важных функций можно назвать его использование в организме для построения второго по значимости (lid ie сАМР) внутриклеточного мелиатора фосфатидилиночитдифосфата. Суточная потребность человека в инозите составляет около 1 г.

683

Витамины

Н

* V

(CH0.NCH,CCH..CO-

О

Витамин Вт

Витамин Вв (меэо-иноэит) Фосфатидилинозит дифосфат

К витаминам группы В относят также холки (холинхлорид), известный с прошлого века как составная часть фосфолипидов. Он также проявляет чипотропнсе действие, входит, кроме того, в состав важнейшего неиромедиатора — ацетилхолина (см. с. 628), а после биохимического окисления до бетаина участвует в биосинтезе метионина, адреналина, креатина, нуклеиновых оснований и других биологически важных веществ как донор метнльных групп. Симптомы холинавитамнноза проявляются в жировом перерождении печени, кровоизлияниях в почках и других органах и в измененном условнорефлекторной деятельности. Суточная потребность человека в холине 1 4 г.

+ (CHiIbSCHeCO-(CH,).NCH2CH2OH ||

CI- о

Холим Бетаин

Витамином Нч в 1957 г. было названо известное с 1885 г. нуклеиновое основание аденин, который является биосинтетическим предшественником аденозина и ею фосфатов, необходимых для огромного числа важнейших биохимических процессов.

684

Витамин С

Низкомолекулярные биорегуляторы

У/ *

D-Аскорбиновая кислота

Витамин С, известный также под названием аскорбиновой кислоты, антицинготного и антискорбутного витаминов, является, пожалуй, самым популярным. Исследования, которые предпринимали многие врачи и ученые со времени гибели от цинги в 1535 г. большей части морской экспедиции Ж. Кортье на острове Ньюфаундленд, только в начале XX в. завершились выделением витамина сначала из лимона (С. Цильва, 1918—1925), а потом из капусты, надпочечников быка и сладкого перца (А. Сент-Дьёрдьи. 1928—1930). Затем, уже в 1933 г., его строение было выяснено П. Каррером и в том же году подтверждено синтезами Т. Рейхштейна и Е. Хёр-ста — В. Хеуорса.

Витамин С представляет собой у-лактон 2,3-дегидро-Ь-гулоно-вой кислоты. Он содержит группировку «редуктона» [—С(ОН) = С (ОН)—СО], способную легко окисляться с образованием де-гидро-Ь-аскорбиновой кислоты, и имеет довольно необычную для углеводов L-конф игу рацию ирального центра 5; интересно отметить, что D аскорбиновая кислота не только не обладает витаминными свойствами, но и является антивитамином" С.

Главными природными источниками витамина С являются свежие овощи и фрукты, но довольно много его и в животных тканях, так как большинство животных могут биосинтезировать этот витамин. Искиочение составляют только некоторые птицы, морские свинки, обезьяны и человек, нуждающийся в ежедневном поступлении 25—75 мг аскорбиновой кислоты. В промышленности L-аскор-иновую кислоту получают химическим синтезом.

L-Аскорбиновая кислота, будучи самым сильным восстановителем живого организма, участвует во многих биохимических процессах транспорта электронов, а образующаяся при этом дегидро-аскорбиновая кислота легко восстанавливается обратно специальной редуктазои Важными функциями аскорбиновой кислоты являются метаболическое расщепление тирозина и лизина и гидроксил и рование остатков пролина в составе протоколлагена до остатков гидроксипролина, что необходимо для построения чЬибрил-лярного коллагена (см. с. 257). Она обеспечивает также гидроксил и рованне допамина до важнейшего гормона и нейромедиато-ра норадреналина участвует в обмене липидов и ряде других реакций.

В медицине аскорбиновая кислота широко применяется не только для лечения цингн, но и при геморрагических диатезах, кровотечениях, в том числе вызванных лучевой болезнью, ряде инфекционных и иммунных заболеваний, для нормализации липидного обмена при атеросклерозе, усиленном физическом и умственном напряжении, простуде, а также в химиотерапии рака.

Витамины D

Заболевание детей рахитом (от греч. рахЦ; — спинной хребет) впервые описано в литературе в 1650 г., а в конце XVIII в. стало известно, что оно излечивается жиром печени рыб. К 1924 г. было также установлено, что облучение ультрафиолетовым светом детей, страдающих рахитом, предупреждает развитие болезни. Эти данные

позволили в 1930—1932 гг. Ф. Аскью и А- Виндаусу получить в своих 685

лабораториях сначала неочищенный витамин D| и затем индиви- -

дуальный витамии D> (эргокальциферол) из облученного прови- Витамины тамина — эргостерина. Г. Брокман в 1936 г. выделил более универсальный природный витамии D (холекальцисрерол) из жира печени тунца, а А. Виндаус получил его в том же году фотоизомеризацией провитамина — 7-дегидрохолестерина. Строение витаминов D? и D( было установлено А. Виндаусом и Дж. Хенлброном в 1936—1937 гг. и подтверждено рентгеноструктурным анализом (Д. Ходжкин, 1957). В настоящее время известно еще четыре витамина группы D (D D ) но их активность значительно ниже.

Провитамин витамина — 7-дегидрохолестерин присутствует в кожных покровах людей, и для его превращения в холекальциферол достаточно солнечного облучения, так что суточная потребность взрослого человека (7— 12 мкг) легко удовлетворяется. У детей суточная доза витамина Di составляет 12—25 мкг, и при гипо-или авитаминозе необходимо поступление витамина с жиром печени рыб, где его содержится больше всего, или со сливочным маслом, молоком, яйцами. В лечебных целях пригоден также вита-

мин D. (синтетический витамин D), который готовится из эрго-стерина, получаемого обычно из дрожжей или в качестве побочного продукта производства антибиотиков. Витамины D широко применяются в животноводстве, но для некоторых животных и птиц, например цыплят-бройлеров, витамин D малоактивен и непригоден как пищевая добавка.

В организме человека витамины D регулируют всасывание Са24 в кишечнике, гомеостаз Са"'4 в кровн (для этого существует сложная система из нескольких белков, гормонов, АТР, Na+ и фосфата) и метаболизм Са'' и фосфата, приводящий к построению нормальной костной и отчасти мышечной ткани. Большинство функций витамины D выполняют, однако, не сами, а в виде окисленных метаболитов: 25-гидроксикальциферола. la. гидроксихолекаль-циферола, 1 а 25 дигидроксихолекальциферола и .др. Эти метаболиты, открытые Г. де Лука в 1969—1971 гг., обладают значительно более высокой биологической активностью, чем исходные витамины, и проявляют все свойства истинных стероидных гормонов, вплоть до того, что их рецепторы расположены в клеточных ядрах, а вырабатываемые из витаминов D и D количества метаболитов строго контролируются в зависимости от уровня Са'1 и витаминов D в крови и от других потребностей организма.

Витамины Е

Витамин Е, или а-токоферол (от греч. гохо? — роды и лат. рпего — носить), был открыт как антистерильный фактор. Отсутствие витамине нарушает у крыс нормальное развитие плода (свм-ки) и сперматогенез (самцы); впервые он был выделен в чистом виде Г. Эвансом из зародышей пшеницы в 1936 г. Строение витамина Е установлено в 1937 г., а первый синтез описан П. Каррером в 1938 г. Известно еще несколько витаминов Е (токоферолов, или метилтоколов), имеющих меньшее количество метильных групп в ароматическом ядре, и их аналогов — токотриенолов с ненасыщенной боковой цепью, но все они проявляют значительно меньшую биологическую активность, чем а-токоферол.

Токоферолы синтезируются только в растениях. Они содержатся главным образом в семенах (зернах пшеницы и риса) и маслах (подсолнечном, кукурузном, хлопковом соевом, рисовом, конопляном, пальмовом и др.), а также в зеленых частях растений (салат, шпинат). У животных недостаток токоферола приводит

¦

НО.

хСН,)3н

.. сн3

Витамин Е(а-токоферол)

не только к бесплодию, но и к поражению миокарда и других мы- 687

шечных тканей, сосудистой и нервной систем. Механизм его дейст- -

вия связывают как с антиоксидаитиым действием, направленным Витамины на предотвращение окисления остатков ненасыщенных жирных кислот в липидах мембран, так и с влиянием на биосинтез ферментов, особенно тех, которые участвуют в построении гема.

У людей гиповитаминоз Е проявляется редко, и суточная потребность (около 5 мг для детей и 10—25 мг для взрослых, особенно для беременных и кормящих матерей) легко удовлетворяется при нормальном питании.

Витамин F

Под таким названием условно объединяется группа ненасыщенных жирных кислот — олеиновой (см. с. 520), линолевой и ли-ноленовой (см. с. 521) и арахидоновой (см. с. 520). Потребность

н н н н н н н н

\ / \ / \ / \ /

с — С С — с с =с с — С

/ \ / \ / \ / \

U CH, сн, сн, (СНгЬСОН

II

о

животных (крыс) в этих кислотах, которые необходимы для построения клеточных мембран, впервые была установлена в 1929 г. Однако следует отметить, что арахидоновая кислота, в 10 раз более активная, чем другие кислоты группы, очевидно, необходима в основном для биосинтеза простагландинов (см. с. 756), тромбокса-на А и лейкотриенов (см. с. 759).

Витамин Н (биотин, биос II)

В продолжение исследований, начатых еще в 70-х годах прошлого векв Л. Пастером и Ю Либихом и направленных на обнаружение специфических ростовых веществ для дрожжей («биос»), Ф. Кегль в 1935 г. впервые выделил этот витамин из яичного желтка и назвал его биосом II или биотином. Независимые исследования по выделению фактора роста азотфиксирующих бактерий (коэнэима R) завершились в 1939 г. идентификацией этого фактора с биотином. Наконец, изучение причин дерматита у крыс возникающего при

•(СНг), СОН

II

О

Витамин Н (биотин) R - Н N -Кярбонснбнотин

СОН II

скармливании им сырых яиц, привело к выделению в 1939 г. витамина Н (от нем. Haul — кожа); тождественность его биотину была доказана в 1940 г. Строение биотина выяснено В. дю Виньо в 1942 г., а первый синтез описан К. А. Фолкерсом с сотрудниками в 1944—1945 гг.

Биохимическую роль биотин выполняет в виде кофермента Гч^-карбоксибиотина, который связывается через t-аминогруппу лизнна с рядом ферментов (метил мало ни л-Со А-тра не карбоксил а-зой, вцетил-, пропионнл метил кротон ил- и п и ру ватка рбокс ил азами) в форме конъюгата (так называемого «активного карбоксила»), переносящего CO.* в обратимых реакциях карбоксилирования — декарбоксилирования и транс карбоксилирования при биосинтезе липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот и других биологически важных веществ.

Недостаток биотинв приводит к депигментации кожи и развитию специфического экзематозного дерматита, а также торможению роста и нервным расстройствам. У птиц происходит нарушение обмене веществ, плохое развитие оперения и снижение яйценоскости. Кроме того, биотнн необходим растениям, микроорганизмвм и вообще любым клеткам, а содержание его в клетках злокачественных опухолей всегда повышено. Природным антивитамином биотина является белок сырых яиц авидин, способный связывать витамин в нерастворимый комплекс. Потребность человека в витамине Н составляет 0,1—0,3 мг/сут и легко удовлетворяется за счет биосинтеза в микрофлоре кишечника.

Витамины К

Витамины К — это большая группа витаминов коагуляции, или анти геморрагических витаминов (филлохинон и менахиноны).

Витамин К (от нем. Koagulationsvitamin) был открыт в 1929 г. датским ученым Г. Дамом как антигеморрагический фактор у цыплят. Геморрагия (от греч. сира — кровь, pt|yvupi—прорыв) —заболевание, которое связано с нарушением целостности стенок кровеносных сосудов и подкожными и внутримышечными кровотече-

Фермент

№Активный карбоксил А

ниями, обусловленными низкой скоростью свертывания крови. Впервые витамин К, позднее названный витамином К (филлохинон), был выделен из люцерны в лаборатории П. Квррера в 1939 г., и в том же году Л. Физером и Е. Дойси было установлено его строение. Из рыбной муки была выделена и охарактеризована группа витаминов К (менахиноны), отличающихся величиной боковой цепи и обозначаемых либо по числу входящих в нее изопреноид-ных звеньев (менахинон-4, -6. -7, -8, -9), либо по количеству С-атомов цепи (витамины К ¦¦->, К*зл> KjH-n, К-мщ и Кмод ),

Витамины К и К необходимы человеку прежде всего для нормализации илн ускорения процесса свертывания крови. Они участвуют не в самом акте свертывания и образования тромба, а в построении протромбина и факторов VII, IX и X этой сложной системы, точнее, в у-карбоксилировании остатков глутаминовои кислоты с образованием у-карбоксизвеньев. необходимых для связывания ионов кальция (см. с. 233). Кроме того, менахиноны являются медиаторами некоторых биохимических окислительно восстановите чьных пре вращений, в частности при фотосинтезе, окислительном фосфори-лировании или окислении дигидрооротовой кислоты в оротовую.

Кроме природных витаминов К и К , известно большое количество их синтетических аналогов, часто обладающих более высокой биологической активностью. Среди них надо упомянуть: менадион (витамин Ki), который способен ал копироваться в организме до менахинона-4 (К > и рассматривается как промежуточный про дукт метаболизма остальных витаминов К; соответствующий гидрохинон (витамин Ki); амннонафтолы (витамины К и К ) и диамин (витамин К:); викасол — бисульфитное производное, полученное М. Муром (США) в 1941 г. и независимо в 1943—1944 гг. А. В. Пал-ладиным и М. М. Шемякиным.

689

Витамин Кг( ) п=4

Витамин К2(зо) л 6

Витамин К2рь) п=7

Витамин К?(4о) n е

Витамин Kj( ь) п *

Витамин К Витамин К Витамин К?

R

ОН

ОН

он

ОН NH-

Витаминами К особенно богаты зеленые части растений, кроме того, они вырабатываются в достаточных количествах микрофлорой кишечника. Поэтому недостаток витаминов К бывает только у ново рожденных, у взрослых людей он может быть обусловлен либо подавлением кишечных микробов сульфамидами или антибиотиками, либо плохим всасыванием из-за недостаточной выработки его эмульгатора — желчи.

При некоторых заболеваниях (инфаркт миокарда, тромбофлебит и т. п.), связанных с повышением свертываемости крови и образованием тромбов в сосудах, возникает необходимость в приме-

690

Низко мо пекулярные биорегу л яторы

нении антивитаминов К (антикоагулянтов). Наиболее известными из них являются ди кума рол его аналоги и производные, а также фенилин.

О О О О

Витамин N

Кокло Александр Степанович

[р. 1916), советский химик, член-корреспондент АН СССР (1964). Окончил Московский институт тонкой химической технологии им. М В. Ломоносова (1941), с 1959 г. работает в Институте биоорганической химии им. М. М. Шемякина АН СССР. Основные работы посвящены химическому изучению природных биорегуляторов, в частности антибиотиков. Открыл и детально изучил А фактор — первый представитель биорегуляторов нового типа у микроорганизмов.

Витамин N (липоевая, а липоевая, или тиоктовая, кислота), обнару

страница 92
< 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
(20.08.2017)