Биологическая химия - часть 58

дистрофические изменения желез внутренней секреции (в частности, над-

почечников) и нервной системы (невриты, параличи), изменения в сердце

и почках, депигментация волос, шерсти, прекращение роста, потеря аппе-

тита, истощение, алопеция. Все это многообразие клинических проявлений

пантотеновой недостаточности свидетельствует об исключительно важной

биологической роли ее в метаболизме.

Биологическая роль. Пантотеновая кислота входит в состав кофер-

мента А, или  к о э н з и м а А (КоА). Название «коэнзим А» (кофермент

ацилирования) связано с тем, что это соединение участвует в фермен-

тативных реакциях, катализирующих как активирование, так и перенос

ацетильного радикала СН

3

СО; позже оказалось, что КоА активирует

и переносит также другие кислотные остатки (ацилы). В результате обра-

зования ацил-КоА происходит активация карбоновой кислоты, которая

поднимается на более высокий энергетический уровень, создающий вы-

годные термодинамические предпосылки для ее использования в реакциях,

протекающих с потреблением энергии.

Строение КоА расшифровал Ф. Линен. В основе структуры лежит

остаток 3'-фосфоаденозин-5'-дифосфата (отличается от АТФ наличием у

3'-гидроксила фосфатной группы), соединенный с остатком пантотеновой

кислоты, карбонильная группа которой в свою очередь связана с остатком

β-меркаптоэтиламина (тиоэтиламина).

Реакционноспособным участком молекулы КоА в биохимических реак-

циях является SH-группа, поэтому принято сокращенное обозначение КоА

в виде SH-KoA. О важнейшем значении КоА в обмене веществ (как будет

показано далее – см. главы 9–11) свидетельствуют обязательное непосред-

ственное участие его в основных биохимических процессах, окисление

и биосинтез высших жирных кислот, окислительное декарбоксилирование

α-кетокислот (пируват, α-кетоглутарат), биосинтез нейтральных жиров,

фосфолипидов, стероидных гормонов, гема гемоглобина, ацетилхолина,

гиппуровой кислоты и др.

Распространение в природе и суточная потребность. Уже отмечалось

широкое, повсеместное распространение пантотеновой кислоты в природе.

Основными пищевыми источниками ее для человека являются печень,

яичный желток, дрожжи и зеленые части растений. Пантотеновая кислота

синтезируется, кроме того, микрофлорой кишечника. Суточная потребность

в пантотеновой кислоте для взрослого человека составляет 3–5 мг.

237

β-Меркаптоэтиламин

Пантотеновая кислота

Коэнзим А

3'-Фосфоаденозин-5'-Дифосфат

Витамин С

Витамин С (аскорбиновая кислота; антискорбутный витамин) получил

название антискорбутного, антицинготного фактора, предохраняющего от

развития цинги – болезни, принимавшей в средние века характер эпидемии.

Причину болезни долго не могли распознать, и только в 1907–1912 гг. были

получены неоспоримые экспериментальные доказательства (на морских

свинках, также подверженных, подобно людям, заболеванию цингой) пря-

мой зависимости между развитием цинги и недостаточностью или от-

сутствием в пище витамина С.

По химической структуре аскорбиновая кислота представляет собой

лактон кислоты со структурой, близкой структуре L-глюкозы; оконча-

тельно строение витамина С было установлено после синтеза его из

L-ксилозы. Аскорбиновая кислота относится к сильным кислотам; кислый

характер ее обусловлен наличием двух обратимо диссоциирующих еноль-

ных гидроксилов у 2-го и 3-го углеродных атомов.

Аскорбиновая кислота содержит два асимметричных атома углерода

в 4-м и 5-м положениях, что позволяет образовать четыре оптических

изомера. Природные изомеры, обладающие витаминной активностью,

относятся к L-ряду. Аскорбиновая кислота хорошо растворима в воде,

хуже – в этаноле и почти нерастворима в других органических раство-

рителях. Из представленных структурных формул видно, что наиболее

важным химическим свойством аскорбиновой кислоты является ее спо-

собность обратимо окисляться в дегидроаскорбиновую кислоту, образуя

окислительно-восстановительную систему, связанную с отщеплением и

присоединением электронов и протонов. Окисление может быть вызвано

различными факторами, в частности кислородом воздуха, метиленовым

синим, перекисью водорода и др. Этот процесс, как правило, не со-

провождается снижением витаминной активности. Дегидроаскорбиновая

кислота легко восстанавливается цистеином, глутатионом, сероводородом.

В слабощелочной (и даже в нейтральной) среде происходит гидролиз

лактонового кольца, и эта кислота превращается в дикетогулоновую

кислоту, лишенную биологической активности. Поэтому при кулинарной

обработке пищи в присутствии окислителей часть витамина С разрушается.

Аскорбиновая кислота оказалась необходимым пищевым фактором для

человека, обезьян, морских свинок и некоторых птиц и рыб. Все другие

животные не нуждаются в пищевом витамине С, поскольку он легко

синтезируется в печени из глюкозы. Как оказалось, ткани витамин-С-

чувствительных животных и человека лишены одного-единственного фер-

238

L-аскорбиновая

кислота

L-дегидроаскорби-

новая кислота

L-дикетогулоновая

кислота

–2Н

+2Н

Н

2

О

мента, катализирующего последнюю (6-ю) стадию образования аскорбино-

вой кислоты из глюкозы, а именно гулонолактоноксидазы, превращающего

L-гулонолактон в L-аскорбиновую кислоту.

Наиболее характерным признаком недостаточности витамина С яв-

ляется потеря организмом способности депонировать межклеточные «це-

ментирующие» вещества, что вызывает поражение сосудистых стенок и

опорных тканей. У морских свинок, например, некоторые специализи-

рованные, высокодифференцированные клетки (фибробласты, остеобласты,

одонтобласты) теряют способность синтезировать коллаген в кости и ден-

тине зуба. Нарушено, кроме того, образование гликопротеингликанов,

отмечены геморрагические явления и специфические изменения костной

и хрящевой тканей.

У человека при недостаточности витамина С также отмечаются сни-

жение массы тела, общая слабость, одышка, боли в сердце, сердцебиение.

При цинге в первую очередь поражается кровеносная система: сосуды

становятся хрупкими и проницаемыми, что служит причиной мелких

точечных кровоизлияний под кожу – так называемых петехий; часто от-

мечаются кровоизлияния и кровотечения во внутренних органах и сли-

зистых оболочках. Для цинги характерна также кровоточивость десен;

дегенеративные изменения со стороны одонтобластов и остеобластов при-

водят к развитию кариеса, расшатыванию, разламыванию, а затем и вы-

падению зубов. У больных цингой наблюдаются, кроме того, отек нижних

конечностей и боли при ходьбе.

Биологическая роль. Витамин С, вероятнее всего, участвует в окисли-

тельно-восстановительных процессах, хотя до сих пор не выделены фер-

ментные системы, в состав простетических групп которых он входит.

Предполагают, что витамин С участвует в реакциях гидроксилирования

пролина и лизина при синтезе коллагена, синтезе гормонов коры над-

почечников (кортикостероидов), аминокислоты триптофана и, возможно,

в других реакциях гидроксилирования. Имеются доказательства необхо-

димости участия витамина С в окислительном распаде тирозина и ге-

моглобина в тканях.

Распространение в природе и суточная потребность. Витамин С относится

к широко распространенным в природе витаминам. Наиболее важными

источниками его для человека служат продукты растительного происхож-

дения (овощи и фрукты). Много витамина С в перце, салате, капусте, хрене,

укропе, ягодах рябины, черной смородины и особенно в цитрусовых

(лимон). Картофель также относится к основным повседневным источ-

никам витамина С, хотя содержит его значительно меньше. Из непищевых

источников богаты витамином С шиповник, хвоя, листья черной смо-

родины, экстракты из которых могут полностью удовлетворить потреб-

ности организма. Суточная потребность в витамине С для человека состав-

ляет 75 мг. Рекомендованные рядом ученых (в том числе Л. Полингом)

более высокие суточные дозы аскорбиновой кислоты (1 г) для человека,

вероятнее всего, недостаточно обоснованны.

Витамин Р

Витамин Р (рутин, цитрин; витамин проницаемости) выделен в 1936 г.

А. Сент-Дьердьи из кожуры лимона. Под термином «витамин Р», по-

вышающим резистентность капилляров (от лат. permeability – проницае-

мость), объединяется группа веществ со сходной биологической актив-

ностью: катехины, халконы, дигидрохалконы, флавины, флавононы, изо-

239

флавоны, флавонолы и др. Все они обладают Р-витаминной активностью,

и в основе их структуры лежит дифенилпропановый углеродный «скелет»

хромона или флавона. Этим объясняется их общее название «биофла-

воноиды». Приводим структуру рутина, выделенного из листьев гречихи:

При недостаточности биофлавоноидов или отсутствии их в пище у

людей и морских свинок повышается проницаемость кровеносных сосудов,

сопровождающаяся кровоизлияниями и кровотечениями; у людей отме-

чаются кроме того, общая слабость, быстрая утомляемость и боли в

конечностях.

Биологическая роль. Биофлавоноиды стабилизируют основное вещество

соединительной ткани путем ингибирования гиалуронидазы, что подтверж-

дается данными о положительном влиянии Р-витаминных препаратов, как

и аскорбиновой кислоты, в профилактике и лечении цинги, ревматизма,

ожогов и др. Эти данные указывают на тесную функциональную связь

витаминов С и Р в окислительно-восстановительных процессах организма,

образующих единую систему. Об этом косвенно свидетельствует лечебный

эффект, оказываемый комплексом витамина С и биофлавоноидов, назван-

ный  а с к о р у т и н о м .

Основными источниками витамина Р для взрослого человека являются

те же растительные продукты питания (в частности, овощи и фрукты),

в которых содержится много витамина С. Витаминная промышленность

выпускает ряд препаратов с Р-витаминной активностью: чайные катехины,

рутин, кверцетин, гесперидин, нарингил и др. Суточная потребность в

витамине Р не установлена.

ВИТАМИНОПОДОБНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Парааминобензойная кислота

История открытия и изучения парааминобензойной кислоты как необ-

ходимого фактора размножения микроорганизмов тесно связана с раз-

витием химиотерапии, в частности с началом практического применения

сульфаниламидных препаратов. Ростстимулирующий фактор был выделен

из экстрактов дрожжей в чистом виде и идентифицирован с параамино-

бензойной кислотой следующего строения:

240

Рутин

п-Аминобензойная кислота