Размещено на http: //www. allbest. ru/

1. Первое задание. Классификация витаминов. Характеристика основных представителей водо-, жирорастворимых витаминов и витаминоподобных веществ

Витамины и полезные вещества являются необходимыми составляющими для правильного функционирования организма. Человек состоит из множества мельчайших кирпичиков - клеток. Клетки эти имеют определенную структуру, отличаются в зависимости от расположения и предназначения.

Все вместе, они образуют ткани, например мышечная, нервная. Ткани образуют органы и системы органов. Взаимодействуя между собой, с помощью сложных биохимических реакций, образуют сложнейшую структуру - человеческий организм. И вот, как раз для правильного и долгого функционирования этой сложной биологической конструкции, необходимо поступление витаминов и полезных веществ извне.

Что же такое витамины и полезные вещества

Витамины - вещества органической природы, поступающие извне или синтезирующиеся в организме, участвуют в построении ферментов и гормонов, которые в свою очередь, исполняют роль регуляторов различных биохимических процессов.

К полезным веществам относятся микроэлементы, незаменимые аминокислоты и другие, жизненно необходимые субстанции, ежедневно поступающие в организм с пищей.

Микроэлементы, как и витамины - основа ферментов, специализированных клеток, гормонов. Незаменимые аминокислоты являются жизненно необходимым строительным материалом. Содержатся в животных белках.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

Современная классификация витаминов не является совершенной. Она основана на физико-химических свойствах (в частности, растворимости) или на химической природе, но до сих пор сохраняются и буквенные обозначения. В зависимости от растворимости в неполярных органических растворителях или в водной среде различают жирорастворимые и водорастворимые витамины. В приводимой классификации витаминов, помимо буквенного обозначения, в скобках указан основной биологический эффект, иногда с приставкой «анти», указывающей на способность данного витамина предотвращать или устранять развитие соответствующего заболевания; далее приводится номенклатурное химическое название каждого витамина.

Витамины, растворимые в жирах

1. Витамин А (антиксерофтальмический); ретинол

2. Витамин D (антирахитический); кальциферолы

3. Витамин Е (антистерильный, витамин размножения); токоферолы

4. Витамин К (антигеморрагический); нафтохиноны

Витамины, растворимые в воде

1. Витамин B1(антиневритный); тиамин

2. Витамин В2 (витамин роста); рибофлавин

3. Витамин В6 (антидерматитный, адермин); пиридоксин

4. Витамин B12(антианемический); цианкобаламин; кобаламин

5. Витамин РР (антипеллагрический, ниацин); никотинамид

6. Витамин Вc (антианемический); фолиевая кислота

7. Витамин В3 (антидерматитный); пантотеновая кислота

8. Витамин Н (антисеборейный, фактор роста бактерий, дрожжей и грибков); биотин

9. Витамин С (антискорбутный); аскорбиновая кислота

10. Витамин Р (капилляроукрепляющий, витамин проницаемости); биофлаво-ноиды

Помимо этих двух главных групп витаминов, выделяют группу разнообразных химических веществ, из которых часть синтезируется в организме, но обладает витаминными свойствами. Для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных.

К ним относят холин, липоевую кислоту, витаминВ15 (пангамовая кислота), оротовую кислоту, инозит, убихинон, парааминобензойную кислоту, кар-нитин, линолевую и линоленовую кислоты, витамин U (противоязвенный фактор) и ряд факторов роста птиц, крыс, цыплят, тканевых культур.

Недавно открыт еще один фактор, названный пирролохинолинохиноном. Известны его коферментные и кофакторные свойства, однако пока не раскрыты витаминные свойства (см. далее «Витаминоподобные вещества»).

Поскольку типичные проявления авитаминозов встречаются довольно редко, очевидно, нет необходимости в подробном описании клинической картины гипо- и авитаминозов.

Более подробно будут представлены сведения о биологической роли тех витаминов, механизм действия которых уже расшифрован.

В табл. 7.1 суммированы известные к настоящему времени сведения о суточной потребности, природе активной формы и физиологической роли витаминов.

2. Второе задание. Биосинтез и распад пуриновых нуклеотидов

БИОСИНТЕЗ, процесс, протекающий в живых клетках, в ходе которого из более простых химических веществ создаются более сложные - белки (протеины). Один из генов «отдает команду» о создании молекулы РНК, которая переносит генетические программы из ДНК. Белок создается в РИБОСОМАХ клетки из аминокислот в том порядке, который определяется этими программами.

Нуклеотиды -- группа органических соединений, представляют собой фосфорные эфиры нуклеозидов. Свободные нуклеотиды, в частности АТФ, цАМФ, АДФ, играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых кислот и многих коферментов.

Биосинтез пуриновых нуклеотидов

Пуриновые основания, образующиеся в процессе переваривания нуклеиновых кислот в кишечнике, в дальнейшем практически не используются, поэтому их синтез осуществляется из низкомолекулярных предшественников, продуктов обмена углеводов и белков. Впервые работами Дж. Бьюкенена, Дж. Гринберга экспериментально доказано включение ряда меченых атомов, в частности 15N- и 14С-глицина, 15N-аспартата, 15N-глутамина и др., в пуриновое кольцо мочевой кислоты. Скармливая птицам эти и другие меченые соединения, Дж. Бьюкенен анализировал места включения метки в пуриновое кольцо; полученные данные были в дальнейшем уточнены и подтверждены рядом других исследователей. Результаты этих исследований можно представить в виде схемы:

Из схемы видно, что 4-й и 5-й атомы углерода и 7-й атом азота в ядре имеют своим источником глицин. Два атома азота (N-3 и N-9) происходят из амидной группы глутамина, один атом азота (N-1) - из азота аспарагиновой кислоты; углеродный атом (С-2) происходит из углерода N10-фор-мил-ТГФК, атом углерода в 8-м положении - из N5,N10-метенил-ТГФК и, наконец, углерод С-6 имеет своим источником СО2.

В настоящее время благодаря исследованиям Дж. Бьюкенена, Дж. Гринберга, А. Корнберга и сотр. полностью расшифрована последовательность включения перечисленных веществ в пуриновое кольцо, установлена природа всех промежуточных соединений и ферментных систем, катализирующих химические реакции синтеза. Интересным оказался факт почти полного совпадения путей синтеза пуриновых оснований в печени животных и у микроорганизмов, в частности у Е. coli и Neurospora crassa. Следует, однако, отметить, что конечным результатом синтеза оказалось не свободное пуриновое основание, а рибонуклеотид - инозиновая кислота (ИМФ), из которой далее синтезируются АМФ и ГМФ. На схеме представлена последовательность всех 11 химических реакций этого синтеза с указанием ферментных систем, коферментов, источников энергии и других известных к настоящему времени кофакторов (см. с. 472).

Как видно из приведенной схемы, синтез инозиновой кислоты начинается с D-рибозо-5-фосфата, который, как известно, является продуктом пентозофосфатного цикла и на который переносится в необычной реакции пирофосфатная группа АТФ. Образовавшийся 5-фосфорибозил-1-пирофосфат (ФРПФ) взаимодействует с глутамином, являющимся донором NH2-группы, в результате чего образуется в-5-фосфорибозил-амин, причем в процессе реакции наряду с освобождением пирофосфата и свободной глутаминовой кислоты происходит изменение его конфигурации (из б- в в-). Таким образом, данная стадия становится ключевой реакцией в синтезе пуринов. На следующей стадии присоединяется вся молекула глицина к свободной NH2-группе в-5-фосфорибозил-амина (реакция нуждается в доставке энергии АТФ) с образованием глицинамидрибонуклеотида. Затем, на следующей стадии, цепь удлиняется за счет присоединения формильной группы из N5,N10-метенил-ТГФК с образованием формилглицинамид-рибонуклеотида. На формильную группу последнего переносится далее амидная группа глутамина и синтезируется формилглицинамидинрибо-нуклеотид (реакция также идет с потреблением энергии АТФ). На следующей стадии замыкается пятичленное имидазольное кольцо и образуется 5-аминоимидазолрибонуклеотид, который способен акцептировать СО2 с образованием рибонуклеотида 5-аминоимидазол-4-карбоновой кислоты.

В последующем двухступенчатом процессе, в котором участвуют аспарагиновая кислота и АТФ, образуется 5-аминоимидазол-4-карбоксамид-рибонуклеотид и освобождается фумаровая кислота. В этих реакциях азотаспарагиновой кислоты включается в 1-е положение будущего пуринового ядра. Последний углеродный атомпиримидинового остатка кольца пурина вводится в виде формильного остатка (источник N10-формил-ТГФК), который присоединяется к 5-NH2-группе. После этого отщепляется молекула воды и второе кольцо замыкается. В результате образуется первый пуриновый нуклеотид - инозиновая кислота (ИМФ), которая является предшественником пуриновых нуклеотидов в составе нуклеиновых кислот.

АМФ и ГМФ образуются из ИМФ, причем в синтезе обоих моно-нуклеотидов участвуют по два фермента, различных по своему механизму действия. Образование ГМФ из ИМФ катализируют ИМФ-дегидрогеназа и ГМФ-синтетаза, а образование АМФ из того же предшественника катализируется последовательным действием аденилосукцинатсинтетазы и аденилосукцинатлиазы. Механизм двухэтапного синтеза АМФ и ГМФ можно представить в виде химических реакций.

В ферментативном синтезе АМФ из ИМФ специфическое участие принимает аспарагиновая кислота, являющаяся донором NH2-группы, и ГТФ в качестве источника энергии; промежуточным продуктом реакции является аденилоянтарная кислота. Биосинтез ГМФ, напротив, начинается с де-гидрогеназной реакции ИМФ с образованием ксантозиловой кислоты; в аминировании последней используется только амидный азотглутамина.

Превращение АМФ и ГМФ в соответствующие нуклеозидди- и нуклео-зидтрифосфаты также протекает в 2 стадии при участии специфических нуклеозидмонофосфат- и нуклеозиддифосфаткиназ :

ГМФ + АТФ <=> ГДФ + АДФ; ГДФ + АТФ <=> ГТФ + АДФ.

Следует указать на существование в клетках весьма тонкого механизма регуляции синтеза пуриновых нуклеотидов. Синтез их тормозится конечными продуктами по принципу обратной связи, т.е. ингибированием первой стадии переноса аминогруппы глутамина на ФРПФ. Фермент, катализирующий эту стадию, оказался аллостерическим регуляторным ферментом. Вторая особенность механизма регуляции заключается в том, что избыток ГМФ в клетках оказывает аллостерическое торможение только на свой собственный синтез, не влияя на синтез АМФ, и, наоборот, накопление АМФ подавляет свой синтез, не ингибируя синтеза ГМФ.

Наиболее активно катаболизм пуринов идет в печени, тонком кишечнике (пищевые пурины) и почках. Реакции распада пуринов можно условно разделить на 5 стадий:

1.Дефосфорилирование АМФ и ГМФ - фермент 5'-нуклеотидаза.

2.Окисление С6 в аденозине с одновременным его дезаминированием - ферментдезаминаза. Образуется инозин.

3.Удаление рибозы от инозина (с образованием гипоксантина) и гуанозина (с образованием гуанина) с ее одновременным фосфорилированием - фермент нуклеозидфосфорилаза.

4.Окисление С2 пуринового кольца: гипоксантин при этом окисляется до ксантина (ферментксантиноксидаза), гуанин дезаминируется до ксантина - ферментдезаминаза.

5.Окисление С8 в ксантине с образованием мочевой кислоты - ферментксантиноксидаза.

Строение и обмен нуклеотидов

3. Распад пуриновых нуклеотидов

Наиболее активно катаболизм пуринов идет в печени, тонком кишечнике (пищевые пурины) и почках. Реакции распада пуринов можно условно разделить на 5 стадий:

1.Дефосфорилирование АМФ и ГМФ - фермент 5'-нуклеотидаза.

2.Окисление С6 в аденозине с одновременным его дезаминированием - ферментдезаминаза. Образуется инозин.

3.Удаление рибозы от инозина (с образованием гипоксантина) и гуанозина (с образованием гуанина) с ее одновременным фосфорилированием - фермент нуклеозидфосфорилаза.

4.Окисление С2 пуринового кольца: гипоксантин при этом окисляется до ксантина (ферментксантиноксидаза), гуанин дезаминируется до ксантина - ферментдезаминаза.

5.Окисление С8 в ксантине с образованием мочевой кислоты - ферментксантиноксидаза.

Задача. жирорастворимый витамин распад пуриновый

Определить длину б-спирали белковой молекулы, в состав которой входит 130 аминокислотных остатков

1 аминокислота содержит 2 нМ

2 нМ *130 = 260 нМ

Ответ: длина б-спирали белковой молекулы составляет 260 нМ.

Размещено на Allbest.ru