Реакциях трансметилирования принимает участие витамин

Реакциях трансметилирования принимает участие витамин

Всероссийский институт животноводства

Отдел кормления

Теоретические основы кормления сельскохозяйственных животных

Витамины — органические вещества сложного химического строения. Для жизнедеятельности организма они требуются в очень малых количествах (миллиграммах или микрограммах в сутки).

Недостаток витаминов в кормах и рационах приводит к расстройству обмена веществ и заболеваниям — авитаминозам.

Все известные витамины подразделяются на жирорастворимые (A, D, E, K) и водорастворимые (витамины группы В — В 1 , В 2 , В 3 , В 4 , В 5 , В 6 , В 12 , В С , В 15 и витамин С).

Жирорастворимые витамины растворяются только в жирах, отсюда и их название.

Витамин А (ретинол ) — антиксерофтальмический, антиинфекционный фактор; принимает участие в обмене белков, жиров, углеводов, поддерживает в нормальном состоянии эпителий слизистых оболочек дыхательных, пищеварительных органов и половой системы. Содержится в основном в тканях и кормах животного происхождения. Провитамином А является пигмент — каротин. Наибольшую А- витаминную активность имеет β-каротин. Источники каротина — трава, сено, силос, морковь, травяная мука.

Витамин D (кальциферол) — антирахитический фактор, регулирует фосфорно-кальциевый обмен, способствует нормальному формированию костной ткани. Известно 10 соединений с D -витаминной активностью. Наибольшее значение из них в питании животных имеют витамины D 2 — эргокальциферол и D 3 — холекальциферол. Витамин D образуется в скошенных растениях или дрожжах под действием ультрофиолетового облучения. При ультрофиолетовом облучении животных содержащийся в их коже холестерин переходит в витамин D 3 . Для птицы витамин D 3 в 30 раз активнее витамина D 2 . Богаты витамином D яичный желток, рыбий жир, сливочное масло, печень животных.

Витамин Е (токоферол ) — антистерильный витамин. Известны три его формы: α -, β — и γ-токоферолы. Наибольшая активность у α-токоферола . При недостатке витамина Е у молодняка животных наблюдаются дегенеративные изменения в мышечной ткани — беломышечная болезнь. Витамин Е не синтезируется в животном организме и поэтому обязательно должен поступать с кормом. Богаты витамином Е отруби рисовые (6 мг%), ячмень (3,6 мг%), овес молотый (2,4 мг%), молодые зеленые растения (0,4 -8,2 мг%).

Витамин К (филлохинон ) — повышает свертываемость крови, стимулирует синтез протромбина и фибриногена. Богаты витамином К зеленые корма, силос, сено, сенаж, корнеплоды.

Водорастворимые витамины входят в состав ферментов — декарбоксилазы (В 1 ), флавопротеинов (В 2 ), кофермента КоА (В 3 ), коферментов НАД и НАДФ (В 5 ) и др. Этим прежде всего и определяется их роль в обмене веществ. Витамины группы В синтезируются микроорганизмами, населяющими рубец жвачных. Поэтому жвачные, в отличие от моногастричных животных, не испытывают дефицита в этих витаминах.

Витамин В 1 (тиамин ) — предупреждает заболевания животных полиневритом, участвует в регуляции функций нервной системы, сердечной деятельности, углеводного обмена.

Витамин В 2 (рибофлавин ) — повышает интенсивность тканевого дыхания, участвует в углеводном и жировом обмене, в обмене аминокислот, необходим для синтеза гемоглобина.

Витамин В 3 (пантотеновая кислота) — играет важную роль в жировом обмене, влияет на нервную систему и эндокринные органы. Много его содержится в пшеничных отрубях, дрожжах, травяной муке, бобовых травах.

Витамин В 4 (холин) — участвует в реакциях трансметилирования, синтезе лецитина. Много его содержится в дрожжах и семенах злаков.

Витамин В 5 , РР ( никотиновая кислота, ниацин ) — принимает участие в белковом обмене, препятствует заболеванию пеллагрой. В связи с этим его называют антипеллагрическим фактором. Богаты этим витамином сено, отруби пшеничные.

Витамин В 6 (пиридоксин ) — участвует в обмене аминокислот (реакция аминирования, переаминирования), жировом обмене, синтезе гемоглобина.

Витамин В 12 (цианкобаламин ) — участвует в реакциях метилирования, в обмене пропионата и гистидина, процессе кроветворения. Витамин В 12 содержится только в тканях и кормах животного происхождения. Источниками кобаламинов являются: кормовой концентрат витамина В 12 , получаемый путем микробного синтеза; продукты и отходы мясной, рыбной, молочной промышленности.

Витамин В С (фолевая кислота, фолацин ) — принимает участие в образовании форменных элементов крови. Особенно в нем нуждается птица. Много витамина Вс содержится в дрожжах и зеленых листьях растений.

Витамин В 15 (пангамовая кислота ) — участвует в биосинтезе холина, метионина, креатина, адреналина, стеринов, стероидных гормонов и др. Как липотропный фактор, пангамовая кислота может заменять метионин. Основная функция пангамовой кислоты — донор метильных групп. При недостатке в организме метильных групп наблюдается жировая инфильтрация (перерождение) печени.

Витамин С (аскорбиновая кислота) — антиксерофтальмическое вещество (производное моносахарида), впервые была выделена из надпочечников быка. В тканях участвует в процессе переноса водородных ионов, формируя обратимую окислительно-восстановительную систему, участвуя во всех звеньях обмена веществ, в окислительном фосфорилировании цикла трикарбоновых кислот, в обезвреживании токсических веществ, синтезе гормонов (адреналина, инсулина). Ценные источники витамина С — хвоя (2-4 г/кг), свежескошенная трава (1,5 г/кг), силос (0,2-0,4 г/кг) и др.

Источник

ТЕМА 9.10. ОБМЕН МЕТИОНИНА. РЕАКЦИИ ТРАНСМЕТИЛИРОВАНИЯ

1. Метионин— незаменимая аминокислота, необходимая для синтеза белков. Мет-тРНК мет участвует в инициации процесса трансляции каждого белка. Как и многие другие аминокислоты, метионин подвергается транс- и дезаминированию. Особая роль метионина заключается в том, что метильная группа этой аминокислоты используется для синтеза целого ряда соединений в реакциях трансметилирования. Основным донором метильной группы является S-аденозилметионин (SAM)— активная форма метионина, который присутствует во всех типах клеток и синтезируется из метионина и АТФ под действием фермента метионин-аденозилтрансферазы:

Структура -S+-CH₃ в SAM является нестабильной, метильная группа легко отщепляется, что определяет высокую способность ее к переносу на другие соединения в реакциях трансметилирования (рис. 9.20).

Рис. 9.20. Метаболизм метионина

В реакциях трансметилирования SAMпревращается в S-аденозилгомо- цистеин (SAr), который гидролитически расщепляется с образованием аденозина и гомоцистеина. Последний может снова превращаться в метионин с участием метил-Н₄-фолата и витамина В₁₂. Регенерация метионинатесно связана с обменом серина и глицина и взаимопревращениями производных Н₄-фолата (см. рис. 9.20).

2.Метионин и серин необходимы для синтеза условно заменимой аминокислоты цистеина,причем в этом процессе метионин является донором атома серы. Цистеин образуется непосредственно из гомоцистеина в ходе двух реакций, которые происходят с участием пиридоксальфосфата (см. рис. 9.20). Генетический дефект этих ферментов приводит к нарушению использования гомоцистеина в организме и превращению его вгомоцистин.

Гомоцистин может накапливаться в крови и тканях, выделяться с мочой, вызывая гомоцистинурию.Заболевание сопровождается эктопией (смещением) хрусталика глаза, катарактой, остеопорозом, умственной отсталостью (-50% больных). Причиной заболевания могут служить как наследственные нарушения обмена гомоцистеина, так и гиповитаминоз фолиевой кислоты или витаминов В₁₂ и

SАМ как донор метильной группы участвует в синтезе многих веществ (лецитина, адреналина, карнитина, ацетилхолина, креатина и др.), а также в инактивации нормальных метаболитов и обезвреживании токсических веществ в печени.

3. Синтез фосфатидилхолина(лецитина) наиболее активно протекает в печени, которая использует лецитин на построение мембран и формирование липопротеинов. Реакцию катализирует фосфатидилэтаноламинтрансметилаза.

В клетки других тканей фосфатидилхолин доставляется в составе ЛПНП. Особую роль лецитин играет в метаболизме ЛПВП (см. модуль 8).

4. Синтез карнитина— переносчика ацильной группы в митохондрии — происходит путем метилирования γ-аминомасляной кислоты с участием SAM:

5. Синтез креатинапроисходит с использованием трех аминокислот:аргинина, глицинаи метионина.Процесс начинается в почках, в реакцию вступают аргинин и глицин. Образующийся гуанидинацетат поступает затем в печень, где подвергается метилированию с участием SAM и превращается в креатин. Из печени креатин транспортируется в мышцы и головной мозг.

Креатинв клетках превращается в креатинфосфат— макроэргическое соединение, являющееся резервной формой энергии в мышечной и нервной тканях. Содержание креатинфосфата в покоящейся мышце в восемь раз выше, чем АТФ. Эту реакцию катализирует ферменткреатинкиназа(рис. 9.21).

Рис. 9.21. Схема синтеза и использования креатина

Креатинфосфат играет важную роль в обеспечении работающей мышцы энергией в начальный период физической работы. В работающей мышце концентрация АТФ некоторое время остается постоянной, а концентрация креатинфосфата быстро снижается. Часть образовавшегося креатина и креатинфосфата с постоянной скоростью превращается в креатинин, который выводится с мочой (норма — 1-2 г/сут, или 8,8-17,6 ммоль/л)

При уменьшении массы мышцвследствие длительного отрицательного азотистого баланса, при состояниях, ведущих к атрофии мышц,выделение креатинина снижается(голодание, острые инфекции, сахарный диабет, гипертиреоз и т.д.). Определение содержания в крови креатина и креатинина используется для диагностики заболеваний, а также как показатель эффективности работы мышц в спортивной медицине.

Источник

Обмен метионина и реакции трансметилирования.

3.1.1. Метильная группа метионина, связанная с атомом серы, также представляет собой подвижную одноуглеродную группу, способную участвовать в реакциях трансметилирования (переноса метильной группы). Активной формой метионина, принимающей непосредственное участие в этих превращениях, является S-аденозилметионин, который образуется при взаимодействии метионина с АТФ.

Примеры реакций трансметилирования с участием S-аденозилметионина приводятся в таблице 3.1.

Использование метильной группы S-аденозилметионина в реакциях трансметилирования

Субстрат	Метилированный продукт
Норадреналин	Адреналин
Адреналин	Метоксиадреналин
Гуанидинацетат	Креатин
Карнозин	Ансерин
Гистамин	N-метилгистамин
Фосфатидилэтаноламин	Фосфатидилхолин

Вот некоторые примеры этих реакций.

1) Образование фосфатидилхолина из фосфатидилэтаноламина— ключевая реакция синтеза фосфолипидов:

Фосфатидилхолин – главный фосфолипидный компонент биологических мембран; он входит в состав липопротеинов, принимает участие в транспорте холестерола и триацилглицеролов; нарушение синтеза фосфатидилхолина в печени приводит к жировой инфильтрации.

2) Образование адреналина из норадреналина— заключительная реакция синтеза гормона мозгового вещества надпочечников:

Адреналин выделяется в кровь при эмоциональном стрессе и участвует в регуляции углеводного и липидного обмена в организме.

3) Реакции метильной конъюгации — один из этапов обезвреживания чужеродных соединений и эндогенных биологически активных веществ:

В результате метилирования блокируются реакционноспособные SH- и NН-группы субстратов. Продукты реакции не обладают активностью и выводится из организма с мочой.

3.3.3.После отдачи метильной группы S-аденозилметионин превращается в S-аденозилгомоцистеин. Последний расщепляется на аденозин и гомоцистеин. Гомоцистеин может вновь превращаться в метионин за счёт метильной группы 5-метил-ТГФК (см. предыдущий параграф):

В этой реакции в качестве кофермента участвует метилкобаламин – производное витамина В₁₂. При недостатке витамина В₁₂ нарушается синтез метионина из гомоцистеина и накапливается 5-метил-ТГФК. Так как реакция образования 5-метил-ТГФК из 5,10-метилен-ТГФК необратима, одновременно возникает дефицит фолиевой кислоты.

3.3.4.Другим путём использования гомоцистеина, как уже упоминалось, является участие в синтезе цистеина. Биологическая роль цистеина:

• входит в состав белка, где может образовывать дисульфидные связи, стабилизирующие пространственную структуру макромолекулы;
• участвует в синтезе глутатиона, причём цистеиновая SH-группа определяет реакционную способность этого кофермента;
• является предшественником тиоэтаноламина в молекуле HS-КоА;
• служит предшественником таурина в конъюгированных желчных кислотах;
• является источником атома серы в органических сульфатах (хондроитинсульфат, гепарин, ФАФС).

Дата добавления: 2016-04-14 ; просмотров: 3132 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Аналоги витамина В 15

Получение и аналоги витамина В 15
Впервые, витамин В 15 был обнаружен в экстракте печени быка. Пангамовая кислота представляет собой эфир D -глюконовой кислоты и диметилглицина с молекулярной массой 281

Получают пангамовую кислоту следующими двумя способами:

Взаимодействием D -глюконолактона с монохлоруксусной кислотой и последующей обработкой продуктов реакции диметиламином

Этерификацией глюконовой кислоты с диметилглицином. (выход около 25%)

Пространственное строение молекулы витамина В 15 изображено на рис. 9 (Приведено строение пангамата кальция, соли, применяющейся в терапевтических целях)

Аналогами витамина В 15 можно считать ряд соединений, представленных на рис. 10, так как во всех этих соединениях метильная группа лабильна, что и обуславливает биохимические свойства витамина В 15

Потребность в витамине В 15 (по Кребсу, данные от 1951 г .) составляет менее двух мг. в сутки. Однако принадлежность пангамовой кислоты к витаминам не доказана, в частности не существует достоверных сведений об авитаминозах или гипервитаминозах, связанных с этим соединением. Предпринимались попытки определить токсичность пангамовой кислоты в связи с ее широким применением в терапии. Выяснилось, что токсическая доза для витамина В 15 приблизительно в 100000 раз превышает терапевтическую, т. е. вещество, фактически, безвредно

Если кобаламиновые ферменты являлись в реакциях трансметилирования переносчиками метильной группы, то пангамовая кислота, судя по всему, выступает в этих реакциях в качестве донора одноуглеродного рацикала

Лишь немногие вещества способны передавать СН 3 -группу другим молекулам. Среди них метионин, холин, бетаин и некоторые незаменимые аминокислоты

В целом кажущаяся универсальность биологического действия витамина В 15 (см. раздел «Клиника») обусловлена метилирующей способностью пангамовой кислоты и ее активностью в окислительных процессах

Как и витамин В 12 , пангамовая кислота принимает участие в реакциях синтеза метионина, холина, креатина, адреналина, стеринов и стероидных гормонов

По теории Борсука и Дубнова синтез креатина проходит в две стадии. На первой стадии, которая проходит в почках, из аргинина и глицина образуется гуанидиноуксусная кислота, затем в печени гуанидиноуксусная кислота подвергается метилированию (вторая стадия). Последовательность синтеза креатина была подтверждена опытами с изотопами в работах Блоха и Шенгеймера ( Bloch , Shoengheimer , 1941) и ряда других исследователей

Борсук и Дубнов в опытах in vitro установили высокую специфичность креатинсинтезирующей системы к метильному донору (из 30 испытанных аминов в реакцию вступили лишь метионин и холин)

Способность пангамовой кислоты заменять в реакциях трансметилирования такой классический донор метильной группы, как метионин, вызывает у исследователей большой интерес

Предположительно характерными для пангамовой кислоты являются реакции окислительного деметилирования, протекающие аналогично подобной реакции саркозина . Образующийся формальдегид используется затем в реакции синтеза серина или конденсируется – в зависимости от условий ферментативного процесса

Описанный процесс начинается переносом атома водорода с саркозина (или диметилглицина) на саркозиндегидрогеназу (соотв., диметилглициндегидрогеназу), затем атом водорода передается флавопротеину, через него ферментам дыхательной цепи (цитохромы b , c , a , a 3 ) и, наконец, кислороду. Стимуляция витамином В 15 тканевого дыхания обусловлена, по всей видимости, именно этим процессом

В качестве иллюстрации широты клинического применения витамина В 12 можно привести выдержку из «Инструкции по применению витамина В 12 », утвержденной фармакологическим комитетом Ученого совета Минздрава СССР 29 июня 1955 года:

«Витамин В 12 представляет собой кристаллическое вещество красного цвета, обладающее выраженным кроветворным действием в ничтожно малых дозах. Применение показано при следующих заболеваниях:

Болезнь Аддисон-Бирмера, включая случаи с нарушением функций нервной системы

Спру (тропическая и нетропическая формы)

Мегалобластическая анемия у детей

Гиперхромная макроцитарная анемия

Анемии после резекции желудка

Анемии различного происхождения в предоперационном периоде

Анемии макроцитарные гастроэнтерогенные

Острые хронические гепатиты и циррозы печени

Вопрос о том, действует ли витамин В 12 непосредственно на костный мозг, или его роль состоит лишь в активации фолиевой кислоты путем перевода ее в фолиновую

В опытах Астальди, Вальдини и Фругони (1948), Томпсона (1952), Нивега (1953) с культурами тканей показали, что печеночные экстракты, также как и фолевая кислота в чистом виде, будучи добавлены к культуре костного мозга больных пернициозной анемией в стадии обострения способствуют ускорению вызревания мегалобластов и появлению нормобластов, в то время как кристаллический витамин В 12 оказался неэффективен.

Пангамовая кислота выпускается отечественными фармацевтическими предприятиями в виде кальциевой соли (пангамат кальция). Она активирует кислородный обмен, применяется при острых отравлениях алкоголем и другими наркотиками, при применении препаратов барбитуровой кислоты, салицилата натрия, ацетилхолина, кортизона, при отравлениях хлорсодержащими органическими соединениями и антибиотиками тетрациклинового ряда. Проявляет липотропный эффект

Липотропное действие проявилось при лечении гепатита и цирроза печени (алкогольного, сифилитического и иного происхождения). Этот эффект выражается в снижении содержания альбуминов и повышении до нормы содержания ?-глобулинов, усилении диуреза, увеличении содержания креатина в крови и моче, улучшении общего состояния: появлении бодрости, аппетита, нормализации сна, смягчении локальных симптомов. Применение пангамовой кислоты также стабилизирует деятельность системы гипофиз-надпочечники и центральной нервной

Активирует кислородный обмен, участвует в окислительных процессах. Улучшает трофику сердечной мышцы в результате стимуляции биосинтеза креатина и креатинфосфата и активации ферментов дыхательной цепи. Оказывает положительное влияние при кислородном голодании токсической природы. Существенно повышает активность дегидразы при некотором снижении активности цитохромоксидазы (вышеупомянутый цитохром а 3 ). Снижение активности цитохромоксидазы связывают со снижением напряженности переноса кислорода через систему цитохром-цитохромоксидаза. (Функция последней сводится к катализу реакции между кислородом и восстановленной формой последнего цитохрома). А. В. Докукин, З. С. Константинова, Ю. С. Чечулин и Ю. В. Букин обнаружили отчетливо выраженное защитное действие при локальной гипоксии сердца: кошкам перевязывали левую коронарную артерию. У тех из них, которым давали заблаговременно витамин В 15 аритмия и фибрилляция возникали в среднем через 10,6 минуты, в то время как у контрольных животных уже через 3,8 минуты

Противотоксическое действие пангамовой кислоты объясняется ее вероятным участием в биосинтезе холина, который связывает и выводит токсические вещества и/или стимуляцией окисления токсических субстратов. Были получены положительные результаты при лечении больных с хроническим алкоголизмом (по мнению Н. К. Гудковой и З. Л. Синкевич, применение витамина В 15 способно заменить традиционный курс лечения), различными наркоманиями (кодеиномания, морфинизм, гашишизм и др.). Отмечается исчезновение влечения к наркотику и регресс соматических изменений (цирроза, сердечно-сосудистых заболеваний, гепатита)

Существует опыт применения пангамовой кислоты у детей с олигофренией в стадии выраженной дебильности. Лишь в трех из 15-ти случаев не наблюдалось улучшения речи, лишь в шести – интеллектуальной деятельности, лишь в двух случаях не происходило улучшения общего психического состояния. Было отмечено выраженное стимулирующее воздействие на функциональную активность мозга, было указано на возможность применения пангамата кальция в психиатрической клинике

Витамины В 12 и В 15 играют в организме важную роль, причем в некоторых биохимических процессах они могут принимать совместное участие (например, в реакциях трансметилирования). Хотя большая часть данного реферата посвящена витамину В 12 , я стремился по возможности подчеркнуть возможности совместного участия этих витаминов в биологических реакциях

Все же главная задача, поставленная передо мной, заключалась в возможно более полном изложении химических свойств цианкобаламина и пангамовой кислоты и рассмотрении конкретных процессов, проходящих в организме с их участием

Поэтому при подборе литературы я руководствовался стремлением сконцентрировать внимание именно на химических данных, а не на клинических исследованиях биологической активности этих веществ. В связи с этим нельзя не отметить того, что большая часть литературы, которую можно встретить в библиотечных каталогах, посвящена именно клиническим аспектам. Впрочем, клинические данные также не были обойдены вниманием при написании реферата

Мною были использованы как источники труды, принадлежащие перу исследователей, стоявших у истоков изучения витаминов В 12 и В 15 (в частности Лестера Смита) или посвятивших значительную часть своей жизни вопросам, связанным с их участием в биохимических процессах (как И. Н. Гаркина). В таких работах я обнаружил не только достаточное количество научных сведений по интересующему меня вопросу, но и живой интерес авторов к обсуждаемой теме, выливающийся в увлекательный и весьма, поэтому, убедительный стиль изложения материала. Это существенно облегчило написание данного реферата

В связи с тем, что рассматриваемые вещества имеют весьма сложную структуру, а обозначения их, видимо, еще не устоялись окончательно, возникали сложности при рассмотрении разных источников, в которых одни и те же вещества могли быть обозначены по-разному, а так как в некоторых статьях мне не удалось найти расшифровки химических сокращений, оказалось необходимо дополнительно широко использовать справочную литературу.

За время работы над рефератом я получил достаточно большой объем знаний не только о цианкобаламине и пангамовой кислоте, а это достаточно специфическая информация, но и по менее конкретным вопросам, таким как общие закономерности взаимодействия организма с биологически активными веществами, биохимические методы исследования и др. Самое большое впечатление на меня произвела колоссальная сложность человеческого организма как системы, в которой сосуществует и взаимодействует не поддающееся на первый взгляд осмыслению количество различных веществ, а также то, сколько еще загадок предстоит разрешить человечеству прежде, чем оно придет хотя бы к удовлетворительному пониманию биохимических закономерностей

Источник