ТПФ – кофермент транскетолазы

Транскетолаза – фермент пентозофосфатного пути окисления углеводов. Физиологическая роль этого пути заключается в том, что он является основным поставщиком NADFH·H⁺ и рибозо-5-фосфата. Транскетолаза переносит двухуглеродные фрагменты от ксилулозо-5-фосфата к рибозо-5-фосфату, что приводит к образованию триозофосфата (3-фосфоглицеринового альдегида) и С₇-сахара (седогептулозо-7-фосфата). ТПФ необходим для стабилизации карбаниона, образующегося при расщеплении связи С₂-С₃ ксилулозо-5-фосфата.

Участие в синтезе ацетилхолина

ТПФ катализирует в пируватдегидрогеназной реакции образование ацетил-КоА – субстрата ацетилирования холина. Помимо участия в ферментативных реакциях, тиамин может выполнять и не коферментные функции. Полагают, что тиамин участвует в кроветворении, на что указывает наличие врожденных тиаминзависимых анемий, поддающихся лечению высокими дозами этого витамина, а также в стероидогенезе.

2.2ВитаминB₂(рибофлавин)

(витамин роста)

Молекула рибофлавина (витамина В₂) по химической природе представляет собой производное изоаллоксазина (7,8-диметил-10-(1′-D-рибитил)-изоаллоксазин), связанного с пятиатомным спиртом рибитолом. ВитаминВ₂ отличается от других витаминов желтым цветом (от лат. flavus – желтый). В отличие от желтой окисленной формы рибофлавина, восстановленная форма витамина бесцветна.

Термином флавины обозначаются многие производные изоаллоксазина, обладающие В₂-витаминной активностью.

Рибофлавин (витамин В2)

Биосинтез флавинов осуществляется растительными и многими бактериальными клетками, а также плесневыми грибками и дрожжами. Благодаря микробному биосинтезу рибофлавина в желудочно-кишечном тракте жвачные животные не нуждаются в этом витамине. У других животных и человека синтезирующихся в кишечнике флавинов недостаточно для предупреждения гиповитаминоза. В пище витамин В₂ находится преимущественно в виде своих коферментных форм – FMN (флавинмоно-нуклеотида) и FAD (флавинадениндинуклеотида).

Флавинмононуклеотид (FMN)	Флавинадениндинуклеотид (FAD)

Биохимическая функция

Основная функция витамина В₂ состоит в том, что он является основой флавиновых коферментов – FMN и FAD, роль которых заключается в следующем:

- FMN и FAD служат коферментами оксидаз, переносящих электроны и Н⁺ от окисляемого субстрата на молекулярный кислород. К ним относятся ферменты, участвующие в распаде аминокислот (оксидазы D- и L-аминокислот), нуклеотидов (ксантиноксидаза), биогенных аминов (моно- и диаминоксидазы) и другие;

- FMN и FAD являются промежуточными переносчиками электронов и протонов в дыхательной цепи: FМN входит в состав I-го комплекса цепи тканевого дыхания, FAD – в состав II-го комплекса;

- Наряду с ТПФ и другими коферментами FAD осуществляет окислительное декарбоксилирование соответствующих кетокислот в составе пируват- и a-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов, а также является единственным коферментом сукцинатдегидрогеназы (фермента цикла Кребса). Таким образом, рибофлавин принимает активное участие в функционировании главного метаболического пути клетки;

- FAD является коферментом ацил-КоА-дегидрогеназы, участвующей в реакции окисления жирных кислот в митохондриях.

2.3 ВитаминB₃(пантотеновая кислота)

Витамин В₃ широко распространен в природе, отсюда и его название – пантотеновая кислота (от panthos – повсюду). Пантотеновая кислота состоит из остатков D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляной кислоты и b-аланина, соединённых между собой амидной связью:

Коферментными формами витамина В₃, образующимися в цитоплазме клеток, являются 4′-фосфопантетеинат и СoA-SH.

СoA-SH

В кишечнике человека пантотеновая кислота в небольших количествах продуцируется кишечной палочкой. Пантотеновая кислота представляет собой универсальный витамин, в котором или его производных нуждаются человек, животные, растения и микроорганизмы.

Биохимическая функция

Значение пантотеновой кислоты определяется исключительно важной ролью ее коферментных форм в ключевых реакциях метаболизма. Производные витамина, такие как S-сульфопантетеин, способны поддерживать рост бифидобактерий – важного компонента биоценоза кишечника.

4′-фосфопантетеин является активной частью ацилпереносящего белка (АПБ) синтазы жирных кислот – представителя класса так называемых фосфопантетеинпротеинов.

Ацетил-СоА является субстратом для синтеза жирных кислот, холестерина и стероидных гормонов, ацетоновых тел, ацетилхолина, ацетилгюкозаминов. С него начинаются реакции главного метаболического пути клетки – цикла Кребса.

Ацетил-СоА принимает участие в реакциях обезвреживания (ацетилирование биогенных аминов и чужеродных соединений).

Ацетил-СоА участвует в активировании жирных кислот с образованием ацил-СоА. Ацил-СоА используется для синтеза липидов; для транспорта жирных кислот в митохондрии.

2.4 Витамин B₅ (РР никотиновая кислота, никотинамид)

(антипеллагрический)

Никотиновая кислота является пиридин-3-карбоновой кислотой, никотинамид – ее амидом. Оба соединения в организме легко превращаются друг в друга и поэтому обладают одинаковой витаминной активностью.

Никотиновая кислота	Никотинамид

В тканях оба соединения преимущественно используются для синтеза коферментных форм – NAD и NADP.

R = H Никотинаминадениндинуклеотид – НАД+ (NAD+) R = РО3H2 Никотинаминадениндинуклеотид-2¢-фосфат – НАДФ+ (NADР+)

Биохимическая функция

Почти весь имеющийся в клетках и жидких средах организма витамин РР представлен в виде никотинамида, включенного в состав коферментов – NAD и NADP.

NAD⁺ – кофермент дегидрогеназ, участвующих в реакциях окисления глюкозы, жирных кислот, глицерина, аминокислот, является коферментом дегидрогеназ цикла Кребса (исключая сукцинатдегидрогеназу). В этих реакциях кофермент выполняет функцию промежуточного акцептора электронов и протонов.

NAD⁺ – переносчик протонов и электронов в дыхательной цепи митохондрий (от окисляемого субстрата к первому комплексу цепи тканевого дыхания).

NAD⁺ – субстрат ДНК-лигазной реакции при синтезе и репарации ДНК, а также субстрат для синтеза поли-АДФ-рибозы в реакции поли-(АДФ)-рибозилирования белков хроматина.

NADPH·H⁺ – донор водорода в реакциях синтеза жирных кислот, холестерина, стероидных гормонов и некоторых других соединений.

NADPH·H⁺ – компонент монооксигеназной цепи микросомального окисления, выполняющей функцию детоксикации антибиотиков и других чужеродных веществ.

NAD⁺ и NADPH·H⁺ являются аллостерическими регуляторами ферментов энергетического обмена, в частности, ферментов цикла Кребса, а также реакций глюконеогенеза.

Никотинамид и N-метилникотинамид (метаболит никотинамида) являются участниками процесса метилирования т-РНК и белков.

2.5 Витамин B₆(пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин)

(антидерматитный)

Витамин В₆ включает группу из трех соединений – природных производных пиридина, обладающих одинаковой витаминной активностью: пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина, и отличающихся друг от друга наличием соответственно спиртовой, альдегидной или аминогруппы.

Пиридоксин	Пиридоксаль	Пиридоксамин

Коферментные функции выполняет фосфорилированное производное пиридоксина: пиридоксальфосфат.

Пиридоксальфосфат (PLP)

Биохимическая функция

Витамин В₆ часто называют «королем обмена аминокислот»; вместе с тем его коферментные формы участвуют в реакциях, катализируемых почти всеми классами ферментов.

Коферментные формы витамина В₆ входят в состав следующих ферментов:

- аминотрансфераз аминокислот, катализирующих обратимый перенос NH₂-группы от аминокислоты на a-кетокислоту, при этом образуются новая a-кетокислота и новая аминокислота;

- декарбоксилаз аминокислот, отщепляющих карбоксильную группу аминокислот, что приводит к образованию биогенных аминов (гистамина, серотонина, ГАМК и других), а также моноаминоксидаз, гистаминазы (диаминооксидаза) и аминотрансферазы ГАМК, обезвреживающих (окисляющих) биогенные амины;

- изомераз аминокислот, с помощью которых организм разрушает D-аминокислоты (в состав тканевых белков млекопитающих входят L-аминокислоты);

- синтазы d-аминолевуленовой кислоты, участвующей в биосинтезе гема гемоглобина и других гемсодержащих белков; ферментов, обеспечивающих синтез витамина РР из триптофана, цистеина из серина и гомоцистеина;

- фермента, участвующего в реакциях биосинтеза сфинголипидов (из серина и пальмитоил-СоА).

Таким образом, витамин В₆ характеризуется исключительно широким спектром биологического действия. Он принимает участие в регуляции белкового, углеводного и липидного обмена, биосинтезе гема и биогенных аминов, гормонов щитовидной железы и других биологически активных соединений. Помимо каталитического действия, пиридоксальфосфат участвует в процессе активного транспорта некоторых аминокислот через клеточные мембраны, ему присуща функция регулятора конформационного состояния гликогенфосфорилазы – главного регулируемого фермента, осуществляющего распад гликогена.

2.6 Витамин В₉(фолиевая кислота, витамин В_С)

(антианемический)

Фолиевая кислота (лат. folium – лист) состоит из трёх структурных единиц: остатка птеридина, пара-аминобензойной и глутаминовой кислот.

Витамином В_С это соединение назвали из-за его способности излечивать анемию у цыплят (от англ. chicken – цыпленок).

Фолиевая кислота

В организме человека птеридиновое кольцо не синтезируется, поэтому удовлетворение потребности в фолиевой кислоте полностью зависит от ее поступления с пищей.

Витамин В₉, всасываясь в тонком кишечнике, восстанавливается в энтероцитах до активной формы – тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК) и N⁵-метил-ТГФК.

5,6,7,8-тетрагидрофолиевая кислота. Показаны одноуглеродные фрагменты, переносимые тетрагидрофолатом

Биохимическая функция

Коферментная форма фолиевой кислоты – ТГФК – необходима для мобилизации и использования в реакциях метаболизма одноуглеродных функциональных групп: метильной (–СН₃), метиленовой (–СН₂–), метенильной (–СН=), формильной (–СНО) и формиминогруппы (–CH=NH). Присоединение этих групп по 5-му или 10-му атому азота ТГФК осуществляется ферментативно.

Важнейшими реакциями с участием одноуглеродных фрагментов, связанных с ТГФК, являются:

- N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФК и N¹⁰-формил ТГФК служат донорами соответствующих одноуглеродных радикалов при синтезе пуриновых нуклеотидов;

- N⁵-метил-ТГФК вместе с витамином В₁₂ участвуют в переносеметильной группы в реакциях синтеза дТМФ и метионина;

- ТГФК вовлекается в метаболизм аминокислот: серина, глицина и метионина.

2.7 Витамин В₁₂ (Кобаламин)

(антианемический)

Структура витамина В₁₂ отличается от строения всех других витаминов своей сложностью и наличием в его молекуле иона металла – кобальта. Кобальт связан координационной связью с четырьмя атомами азота, входящими в состав порфириноподобной структуры (называемой корриновым ядром), и с атомом азота 5,6-диметилбензимидазола.

Кобальт-содержащсе ядро молекулы представляет собой плоскостную структуру с перпендикулярно расположенным к ней нуклеотидом. Последний, помимо 5,6-диметилбензимидазола, содержит рибозу и фосфорную кислоту (циановая группа, связанная с кобальтом, присутствует только в очищенных препаратах витамина, в клетке она замешается водой или гидроксильной группой). Из-за присутствия в молекуле витамина кобальта и амидного азота это соединение получило название кобаламина.

Кобаламин, R = –CN; –ОН; –СН3; –5¢-дезоксиаденозил