Biološka uloga

1. TPP je uključen u reakcije dekarboksilacije α-keto kiselina;

2. TPP je uključen u razgradnju i sintezu α-hidroksi kiselina (npr. ketosaharida), tj. u reakcijama sinteze i cijepanja ugljik-ugljik veza koje se nalaze u neposrednoj blizini karbonilne grupe.

Enzimi ovisni o tiaminu su piruvat dekarboksilaza i transketolaza.

Avitaminoza i hipovitaminoza.

Beriberi bolest, disfunkcija probavnog trakta, mentalne promjene, promjene u kardiovaskularnoj aktivnosti, razvoj negativne ravnoteže dušika itd.

Izvori: biljni proizvodi, meso, riba, mlijeko, mahunarke - pasulj, grašak, soja itd.

Dnevne potrebe: 1,2-2,2 mg.

Vitamin B2 (riboflavin, vitamin rasta)

Osim samog riboflavina, prirodni izvori sadrže njegove derivate koenzima: flavin mononukleotid (FMN) i flavin adenin dinukleotid (FAD). Ovi koenzimski oblici vitamina B2 kvantitativno dominiraju u većini životinjskih i biljnih tkiva, kao iu mikrobnim ćelijama.

Ovisno o izvoru proizvodnje, vitamin B2 se nazivao različito: laktoflavin (iz mlijeka), hepaflavin (iz jetre), verdoflavin (iz biljaka), ovoflavin (iz bjelanjka).

Hemijska struktura: Molekul riboflavina je baziran na heterocikličnom jedinjenju - izoaloksazinu (kombinacija benzenskih, pirazinskih i pirimidinskih prstenova), za koje je vezan pentahidrični alkohol ribitol na poziciji 9. Hemijsku sintezu riboflavina izveo je 1935. R. Kuhn.

Riboflavin

Rastvori vitamina B2 su narandžasto-žute boje i karakteriziraju žuto-zelenu fluorescenciju.

Žuta boja je svojstvena oksidiranom obliku lijeka. Riboflavin u redukovanom obliku je bezbojan.

B2 je visoko rastvorljiv u vodi, stabilan u kiselim rastvorima i lako se uništava u neutralnim i alkalnim rastvorima. B2 je osjetljiv na vidljivo i UV zračenje, lako se podvrgava reverzibilnoj redukciji, dodajući H2 na mjesto dvostruke veze i pretvarajući se u bezbojni leuko oblik. Ovo svojstvo vitamina B2 da se lako oksidira i reducira leži u osnovi njegovog biološkog djelovanja u ćelijskom metabolizmu.

Avitaminoza i hipovitaminoza: usporen rast, gubitak kose, upalni procesi sluzokože jezika, usana itd. Osim toga, opća slabost mišića i slabost srčanog mišića; zamućenje sočiva (katarakta).

Biološka uloga:

1. Dio flavin koenzima FAD, FMN, koji su prostetske grupe flavoproteina;

2. Učestvuje u sastavu enzima prilikom direktne oksidacije originalnog supstrata uz učešće O2, tj. dehidrogenacija. Koenzimi ove grupe uključuju L- i D-aminokiselinske oksidaze;

3. Kao deo flavoproteina, elektroni se prenose sa redukovanih piridin koenzima.

Izvori: kvasac, hljeb (integralni), sjemenke žitarica, jaja, mlijeko, meso, svježe povrće, mlijeko (u slobodnom stanju), jetra i bubrezi (kao dio FAD i FMN).

Dnevne potrebe: 1,7 mg.

Vitamin B6 (piridoksin, antidermik)

Otvoren 1934. od strane P. Gyorgija. Prvo izolovan iz kvasca i jetre.

Hemijska struktura . Vitamin B6 je derivat 3-hidroksipiridina. Termin "vitamin B6", prema preporuci Međunarodne komisije za nomenklaturu biološke hemije, odnosi se na sva tri derivata 3-hidroksipiridina koji imaju istu vitaminsku aktivnost: piridoksin (piridoksol), piridoksal i piridoksamin.

piridoksin piridoksal piridoksamin

B6 je visoko rastvorljiv u vodi i etanolu. Vodeni rastvori su veoma otporni na kiseline i alkalije, ali su osetljivi na svetlost u neutralnoj pH zoni.

Avitaminoza hipovitaminoza. Kod ljudi se nedostatak vitamina B6 manifestira inhibicijom proizvodnje crvenih krvnih zrnaca, dermatitisom, upalnim procesima kože, sporijim rastom životinja i poremećenim metabolizmom triptofana.

Biološka uloga. Sva tri derivata 3-hidroksipiridina imaju vitaminska svojstva; funkcije koenzima obavljaju samo fosforilirani derivati ​​piridoksala i piridoksamina:

piridoksamin fosfat piridoksal fosfat

Piridoksamin fosfat kako koenzim funkcionira u reakcijama transformacije karbonilnih spojeva, na primjer u reakcijama stvaranja 3,6-dtdeoksiheksoza uključenih u antigene lokalizirane na površini bakterijskih stanica.

Biohemijske funkcije piridoksal fosfat:

1. transport – učešće u procesu aktivnog prenosa određenih aminokiselina kroz ćelijske membrane;

2. katalitičko – učešće kao koenzim u širokom spektru enzimskih reakcija (transaminacija, dekarboksilacija, racemizacija aminokiselina, itd.);

3. Funkcija regulatora brzine obrtanja piridoksalnih enzima je da produži poluživot u tkivima nekih piridoksalnih apoenzima kada su zasićeni piridoksal fosfatom, čime se povećava otpornost apoenzima na termičku denaturaciju i djelovanje specifične proteinaze.

Kod nedostatka vitamina B6 uočavaju se poremećaji u metabolizmu aminokiselina.

Izvori: u proizvodima biljnog i životinjskog porekla (hleb, grašak, pasulj, krompir, meso, džigerica itd.). Sintetizira ga i crijevna mikroflora !

Dnevne potrebe: oko 2 mg.

Vitamin B12 (kobalamin, antianemični)

Kobalamini su naziv grupe za jedinjenja sa B12-vitaminskom aktivnošću.

Hemijska struktura. Centralni dio molekule vitamina B12 je ciklički korinski sistem, koji je po strukturi sličan porfirinima (razlikuju se od njih po tome što su dva pirolna prstena čvrsto kondenzirana jedan s drugim, a ne povezani preko metilenskog mosta). Ispod ravnine korinskog prstena, u čijem se središtu nalazi Co, nalazi se 5-deoksiadenozinski ostatak vezan za kobalt.

Nedostatak vitamina i hipovitaminoza. Nedostatak vitamina B12 dovodi do razvoja perniciozne anemije, poremećaja centralnog nervnog sistema i naglog smanjenja kiselosti želudačnog soka.

Za aktivan proces apsorpcije vitamina B13 u tankom crijevu, preduvjet je prisustvo u želučanom soku unutrašnjeg Castle faktora (posebnog proteina – gastromukoproteina), koji specifično veže vitamin B12 u poseban kompleksni kompleks i u ovom obliku apsorbuje se u crevima.

Biološka uloga. Identifikovani su enzimski sistemi koji sadrže kobalomid koenzime kao prostetičku grupu.

Hemijske reakcije, u kojima vitamin B12 učestvuje kao koenzim, konvencionalno se dijele u dvije grupe. Prva grupa uključuje reakcije transmetilacije u kojima metilkobalamin djeluje kao međunosač metil grupe (reakcije sinteze metionina i acetata).

Druga grupa reakcija koje uključuju B12 koenzime uključuje prijenos vodonika u reakcijama izomerizacije.

Izvori: meso, goveđa jetra, bubrezi, riba, mlijeko, jaja. Glavno mjesto nakupljanja vitamina B12 u ljudskom tijelu je jetra, koja sadrži i do nekoliko mg vitamina.

Vitamin B12 je jedini vitamin čiju sintezu vrše isključivo mikroorganizmi.

Sintetizira se crijevnom mikroflorom !

Dnevne potrebe 0,003 mg.

Biohemija, njeni zadaci. Značaj biohemije za medicinu. Savremene biohemijske metode istraživanja.

Biohemija je nauka o strukturi supstanci koje čine živi organizam, njihovim transformacijama i fizičko-hemijskim procesima koji su u osnovi životne aktivnosti.

bh. zadaci

1. Proučavanje procesa BIOKATALIZE.

2. Proučavanje mehanizama nasljeđa na molekularnom nivou.

3. Proučavanje strukture i metabolizma nukleinskih kiselina.

4. Proučavanje strukture i metabolizma proteina i masti

5. Proučavanje transformacije ugljikohidrata.

7. Proučavanje biološke uloge signalnih molekula (HORMONE).

8. Proučavanje uloge vitamina u metabolizmu.

9. Proučavanje uloge minerala.

Značaj HD za medicinu.

Glavni zadaci medicine: patogeneza, dijagnoza, liječenje, prevencija bolesti.

1. Važnost HD za razumijevanje mehanizma bolesti.

ETC. Kardiovaskularne bolesti(ateroskleroza). Trenutno se pretpostavlja da je osjetljivost ćelijskih receptora na LDL važna

2. Značaj HD za dijagnosticiranje bolesti.

Široka upotreba biohemijskih studija bioloških tečnosti.

A. Broj supstrata.

B. Proučavanje aktivnosti enzima.

B. Proučavanje nivoa hormona. RIA, ELISA metode. Identifikacija PRE-BOLESTI.

3. Važnost HD za liječenje. Identifikacija poremećenih veza u metabolizmu, kreiranje odgovarajućih lijekova, široka upotreba prirodnih lijekova.

4. Značaj HD za prevenciju bolesti. ETC. Nedostatak vit. C-skorbut - za prevenciju vit. C. Nedostatak vit. D-rahitis-vit. D

Aminokiseline, njihova klasifikacija. Struktura i biološka uloga aminokiselina. Kromatografija aminokiselina.

Proteini se sastoje od AA. Svi AK-ovi se mogu podijeliti u 4 grupe:

1.Replaceable - sintetizirani u organizmu: ALA, ASP, ASN, GLU, GLN, GLY, PRO, SER.

2. Nezamjenjivi - ne sintetišu se u organizmu i dolaze sa hranom: VAL, LEI, ILE. LIZ. TRE, MET, FEN, TRI.

3. Djelimično zamjenjivi - sintetišu se u tijelu, ali vrlo sporo i ne pokrivaju sve potrebe tijela: GIS, ARG.

4. Uslovno zamjenjivo - sintetizirano iz esencijalnih aminokiselina: CIS (MET), TYR (FEN).

Potpunost proteinske ishrane određuje se:

1. Prisustvo svih esencijalnih aminokiselina. Nedostatak čak i jedne esencijalne aminokiseline remeti biosintezu proteina.

1. Aminokiselinski sastav proteina. Svi AA mogu biti sadržani u proizvodima životinjskog i biljnog porijekla.

U izoelektričnom stanju, protein je manje stabilan. Ovo svojstvo proteina se koristi tokom njihovog FRAKCIJANJA:

1. HROMATOGRAFIJA IONSKOG IZMJENE.

Koristi ionske izmjenjivače, koji se prave od čiste celuloze: DEAE - celuloza (sadrži kationske grupe); CM - celuloza (sadrži anionske grupe). DEAE odvaja negativno nabijene proteine, a CM odvaja pozitivno nabijene. Što više COOH grupa u proteinu, to se jače vezuje za DEAE celulozu.

2. Razdvajanje proteina na osnovu količine naelektrisanja – elektroforeza proteina. Elektroforezom se u krvnom serumu izoluje najmanje 5 frakcija: ALBUMINI, alfa, alfa-2, gama, beta - globulini.

Principi klasifikacije proteina. Karakteristike jednostavnih proteina. Karakteristike histona i protamina.

Koenzimi i njihove funkcije u enzimskim reakcijama. Vitamin koenzimi. Primjeri reakcija koje uključuju vitaminske koenzime.

KOENZIMI su organske supstance niske molekularne težine neproteinske prirode. Najčešće sadrže različite vitamine, pa se dijele u dvije grupe: 1. Vitamini. 2.Ne-vitaminski.

1. TIAMIN koji sadrži vitamin B1 (TIAMIN) - TMP - TIAMIN MONOFOSFAT, TDP - TIAMIN DIFOSFAT, TTP - TIAMIN TRIFOSFAT. TPP je povezan sa enzimima DECARBOXYLASES alfa ketokiselinama (PVK, alfa KGA)

2.FLAVINI sadrže vitamin B2 - FMN - FLAVINMONONUKLEOTID, FAD - FLAVIIADENIDNINDINUKLEOTID.

FMN i FAD su povezani sa enzimima DEHIDROGENAZAMA. Učestvuje u reakcijama DEHIDROGENACIJE.

3. PANTOTHEIN (vitamin B3) - KOF A (HS-KOA - HS KOENZIM A) - ACILACIJSKI KOENZIM.

4. NIKOTINAMID sadrži vitamin PP (NIACIN) - NAD (NIKOTINAMIDE ADNIN NUKLEOTID), NADPH (NIKOTINAMIDE ADNIN NUKLEOTID FOSFAT). Povezano sa DEHIDROGENAZAMA:

5. PIRIDOKSIN sadrži vitamin B6. PAF - PIRIDOKSAMINOPOSFAT, PF - PIRIDOKSALFOSFAT:

1. TRANSAMINATION reakcije (TRANSAMINATION). Povezano sa enzimima aminotransferaze.

2. REAKCIJE AA DEKARBOKSILACIJE.

Nomenklatura i klasifikacija enzima. Karakteristike klase oksidoreduktaza. Primjeri reakcija koje uključuju oksidoreduktaze

1. OKSIDOREDUKTAZE.

2. TRANSFERAZE.

3. HIDROLAZE.

5. IZOMERAZE.

6. LIGAZE.

Svaka klasa je podijeljena na podklase. Podklase se dijele na PODKLASE.

1.OKSIDOREDUKTAZE.

Enzimi ove klase su uključeni u OVR. Ovo je najbrojnija klasa enzima (više od 400 OKSIDOREDUKTAZA). 1. AEROBNE DEHIDROGENAZE. Oni učestvuju u reakcijama DEHIDRONACIJE.

Neke AEROBNE DEHIDROGENAZE nazivaju se OKSIDAZE. Na primjer, AK OXIDASES.

2.ANAEROBNA D D. Ovi enzimi su uključeni i u reakcije DEHIDROGENACIJE, tj. uklanjanje H2 iz oksidiranog supstrata i transport na bilo koji drugi supstrat osim O2.

3.PEROKSIDAZE. Enzimi koji uzimaju H2 iz oksidiranog supstrata i transportuju ga do PEROKSIDA.

4. CITOHROMI. Sadrže HEM. CITOHROMI su uključeni u transport samo elektrona.

Karakteristike klase liaza, izomeraza i ligaza (sintetaza), primjeri reakcija.

2.Enzimi koji razbijaju veze između atoma ugljikohidrata na neHIDROLITIČKI način bez sudjelovanja vode (ALDOLASE).

3.Enzimi uključeni u reakcije HIDRACIJE i DEHIDRACIJE.

IZOMERAZE. Enzimi ove klase učestvuju u IZOMERIJSKIM transformacijama. U ovom slučaju, jedan strukturni izomer može se transformirati u drugi zbog unutarmolekularnog preuređivanja atoma.

LIGASE. Enzimi ove klase su uključeni u reakcije koje kombinuju dva ili više jednostavne supstance sa formiranjem nove supstance. Ove reakcije zahtijevaju energiju izvana u obliku ATP-a.

Karakteristike klasa enzima transferaza i hidrolaza. Primjeri reakcija koje uključuju ove enzime.

TRANSFERASE. Enzimi ove klase su uključeni u transport atomskih grupa od donora do akceptora. U zavisnosti od prenetih grupa, TRANSFERASE se dele u nekoliko podklasa:

1.AMINOTRANSFERAZE. Oni učestvuju u reakcijama transaminacije.

ASAT - ASPARAGIN AMINOTRANSFERAZA.

2.METILTRANSFERAZE (CHZ grupa).

3.FOSFOTRANSFERAZE (FOSFATNE grupe).

4.ACILTRANSFERAZE (kiselinski ostaci).

HIDROLAZE. Enzimi ove klase učestvuju u reakcijama razbijanja veza u molekulima supstrata uz učešće vode.

1. ESTER AZES djeluju na ESTER veze. To uključuje LIPAZE, FOSFOLIPAZE, KOLESTERAZE.

2. GLIKOZIDAZE - djeluju na GLIKOZIDNU vezu koja se nalazi u složenim ugljikohidratima. Tu spadaju AMILAZA, SUKARAZA, MALTAZA, GLIKOZIDAZA, ​​LAKTAZA.

3.PEPTIDAZE su uključene u razbijanje PEPTIDnih veza u proteinima. Tu spadaju PEPSIN, HIMOTRIPSIN, AMINOPEPTIDAZA, ​​KARBOKSIPEPTIDAZA, ​​itd.

12. Moderne ideje o mehanizmu djelovanja enzima. Faze enzimske reakcije, molekularni efekti, primjeri.

MEHANIZAM DELOVANJA ENZIMA. Sa termodinamičke tačke gledišta, djelovanje bilo kojeg enzima usmjereno je na smanjenje energije aktivacije. Što je energija aktivacije manja, to je veća brzina reakcije. Teoriju djelovanja enzima predložili su BAYLIS i VANBURG. Prema njemu, enzim je „spužva“ koja na svojoj površini adsorbuje molekule reagujućih supstanci. Čini se da ih stabilizira i promovira interakciju. Prije 70 godina drugu teoriju su predložili MICHAELIS i MENTEN. Oni su iznijeli koncept F-S kompleksa. Enzim stupa u interakciju sa supstratom, formirajući nestabilan intermedijarni F-S kompleks, koji se zatim razgrađuje kako bi formirao produkte reakcije (P) i oslobađao enzim. Postoji nekoliko faza u ovom procesu:

1. Difuzija S u F i njihova STERIČNA interakcija sa obrazovanje F-S kompleks. Ova faza ne traje dugo. U ovoj fazi praktički nema smanjenja energije aktivacije.

2. Konverzija F-S kompleksa u jedan ili više aktiviranih kompleksa. Ova faza je najduža. U tom slučaju, veze u molekuli supstrata se prekidaju i stvaraju se nove veze. E aktivacija ¯

3. Oslobađanje produkta reakcije iz enzima i njihovo oslobađanje u okolinu.

MOLEKULARNI EFEKTI DELOVANJA ENZIMA.

1. Efekat koncentracije. Stoga je glavna uloga enzima da privuku molekule reagujućih supstanci na svoju površinu i koncentrišu te molekule u području aktivnog centra enzima.

2. Efekat, blizina i orijentacija. Kontaktna područja aktivnog centra enzima specifično vezuju molekule supstrata, približavaju ih i obezbjeđuju orijentaciju tako da je korisna za djelovanje katalitičkih grupa enzima.

3. Efekat napetosti ("racking"). Prije nego što se supstrat veže za aktivni centar enzima, njegova molekula je u relaksiranom stanju. Nakon vezivanja, molekul supstrata se rasteže i poprima napregnutu, deformisanu konfiguraciju. E aktivacija se smanjuje.

4. Acid-bazna kataliza. Grupe kiselog tipa eliminišu H+ i imaju negativan naboj. Grupe osnovnih tipova dodaju H+ i imaju pozitivan naboj. To dovodi do smanjenja energije aktivacije.

5. Efekat izazvane usklađenosti. To objašnjava specifičnost djelovanja enzima. Postoje 2 tačke gledišta po ovom pitanju: A). FISCHER hipoteza. Prema njemu, postoji stroga STERIČNA korespondencija između supstrata i aktivnog centra enzima. IN). COSHLAND-ova teorija indukovane korespondencije. Prema njemu, molekul enzima je fleksibilna struktura. Nakon što se enzim veže za supstrat, mijenja se KONFORMACIJA aktivnog centra enzima i cijele molekule supstrata. Oni su u stanju indukovane usklađenosti. To se dešava u trenutku interakcije.

13. Inhibicija enzima. Kompetitivna i nekonkurentska inhibicija, primjeri reakcija. Ljekovite supstance kao inhibitori enzima.

INHIBITORI. Enzimi su katalizatori s kontroliranom aktivnošću. Može se kontrolirati korištenjem raznih supstanci. Djelovanje enzima može biti INHIBIRANO određenim hemijskim supstancama - INHIBITORIMA. Na osnovu prirode djelovanja, inhibitori se dijele u 2 velike grupe:

1. Reverzibilna su jedinjenja koja NEKOVALENTNO interaguju sa enzimom, formirajući tako kompleks sposoban za disocijaciju.

2. Ireverzibilne – to su jedinjenja koja mogu specifično vezati određene funkcionalne grupe aktivnog centra enzima. S njim stvaraju jake veze KOVALENTNE veze, pa je takav kompleks teško uništiti.

VRSTE INHIBICIJE. Prema mehanizmu djelovanja razlikuju se sljedeće vrste INHIBICIJE:

1. Kompetitivna inhibicija- inhibicija enzimske reakcije uzrokovane djelovanjem inhibitora, čija je struktura vrlo bliska strukturi S, pa se i S i inhibitor takmiče za AC F. i to jedinjenje se vezuje za njega. čija je koncentracija u okruženje više. E+S - ES-EP

Mnogi lijekovi djeluju kao kompetitivni inhibitor. Primjer je upotreba SULPHANIL-a (SA). Za razne zarazne bolesti uzrokovane bakterijama koriste se SA lijekovi. Uvođenje SA dovodi do INHIBICIJE bakterijskog enzima koji sintetizira FOLNU kiselinu. Kršenje sinteze ove kiseline dovodi do poremećaja rasta mikroorganizama i njihove smrti.

2.NEKONMATIČNA INHIBICIJA-inhibitor i supstrat nisu strukturno slični; inhibitor ne utiče na formiranje F-S kompleksa; formira se ternarni ESI kompleks.

Takvi inhibitori utiču na katalitičku konverziju supstrata. Mogu se vezati ili direktno za katalitičke grupe AC P ili izvan AC P. Ali u svakom slučaju, utiču na konformaciju aktivnog centra. CIJANIDI djeluju kao nekonkurentni inhibitori. Čvrsto se vezuju za jone gvožđa CITOHROM OKSIDAZE. Ovaj enzim je jedna od komponenti respiratornog lanca. Blokiranje respiratornog lanca dovodi do trenutne smrti u tijelu. Akcija se može ukloniti samo pomoću REAKTIVATORA.

3.INHIBICIJA SUPSTRATA- Ovo je inhibicija enzimske reakcije uzrokovane viškom supstrata. U ovom slučaju nastaje F-S kompleks, ali on ne prolazi kroz katalitičke transformacije, jer čini molekul enzima neaktivnim. Učinak inhibitora supstrata uklanja se smanjenjem koncentracije supstrata.

4.ALOSTERIČNA INHIBICIJA. ALOSTERIČNI enzimi mogu imati 2 ili više protomernih jedinica. U ovom slučaju, jedan ima katalitički centar i naziva se katalitički, a drugi ima ALOSTERIČNI centar i naziva se regulatorni. U nedostatku ALOSTERIČNOG INHIBITORA, supstrat se veže za katalitičko mjesto i normalna katalitička reakcija se nastavlja. Kada se pojavi ALOSTERIČKI INHIBITOR, on se veže za regulatornu jedinicu i mijenja KONFORMACIJU enzimskog centra, uslijed čega se aktivnost enzima smanjuje.

14. Koncept izoenzima. Karakteristike izoenzima laktat dehidrogenaze (LDH) i kreatin kinaze (CK). Dijagnostička uloga CK izoenzima. Upotreba enzima u medicini. Enzimodijagnostika i enzimska terapija. Enzimopatologija, primjeri.

Izoenzimi su grupa enzima koji kataliziraju istu reakciju, ali se razlikuju po nekim fizičko-hemijskim svojstvima. Nastali su zbog genetskih razlika u formiranju primarne strukture proteina enzima. Izoenzimi imaju strogu organsku specifičnost.

Određivanje aktivnosti ISOENZIMA ima dijagnostičku vrijednost.

LDH(laktat dehidrogenaza) ima 5 izoenzima, od kojih je svaki tetramer. Ovi LDH F-tipovi se razlikuju u kombinaciji H i M-tipa. U jetri i mišićima dominiraju LDH-4 i LDH-3 koji su maksimalno aktivni. U miokardu i bubrežnom tkivu, LDH-1 i LDH-2 su maksimalno aktivni. Uz patologiju jetre, aktivnost LDH-4 i LDH-5 naglo raste u krvnom serumu.

KFC(KREATIN FOSFOKINAZA) - 0,16 - 0,3 mmol/l. Sastoji se od 2 jedinice: B (mozak), M (mišići). CPK-1 (BB, 0%, CNS) se povećava sa dubokim teškim oštećenjem (tumor, trauma, kontuzija mozga). CPK-2 (MB, 3%, miokard) se povećava sa infarktom miokarda i ozljedom srca. CPK-3 (MM, 97%, mišićno tkivo) se povećava sa oštećenjem miokarda, sindromom dugotrajnog pritiska.

Enzimopatologija- proučava bolesti povezane sa poremećajem aktivnosti fosfora u organizmu, odnosno njihovim potpunim odsustvom. Na primjer, fenilketonurija: fenilalanin se pretvara u različite proizvode, ali ne u tirozin - fenilPVK, fenillaktat. To dovodi do narušavanja fizičkih mogućnosti tijela. Drugi primjer je odsustvo histidaze. Ovaj F. je uključen u konverziju histidina; njegov nedostatak dovodi do nakupljanja histidina u krvi i urinu, koji ima Negativan uticaj na sve metaboličke procese, mentalni i fizički razvoj je inhibiran.

Enzimodijagnostika- određivanje aktivnosti F. u dijagnostičke svrhe. Ovo se zasniva na specifičnosti organa F. N-r. alkalna fosfataza je specifičan F koji karakterizira stanje koštanog tkiva. Njegova aktivnost se povećava kod rahitisa i opstruktivne žutice. Tijekom različitih destruktivnih procesa, narušava se integritet membrana zahvaćenih organa, a F. se oslobađa u krv. br. infarkt miokarda.

Enzimska terapija- upotreba različitih F u kliničkoj praksi u medicinske svrhe. Na primjer, za nisku kiselost - pepsin.

Citohromi lanca transporta elektrona. Njihovo funkcionisanje. Formiranje vode kao krajnjeg produkta metabolizma.

CITOHROMI su HETEROPROTEINI. Njihov proteinski dio je HEM, čija struktura čine 4 PIROLNA prstena i atom željeza koji lako mijenja valenciju. Može uključivati ​​i bakar.

20. Putevi za sintezu ATP-a. Fosforilacija supstrata (primjeri). Molekularni mehanizmi oksidativne fosforilacije (Mitchell teorija). Razdvajanje oksidacije i fosforilacije.

Proces stvaranja ATP-a u respiratornom lancu je oksidativna fosforilacija. Zbog energije transporta elektrona u DC, ATP se formira iz ADP-a i neorganskog fosfata. Fosforilacija supstrata je proces sinteze ATP-a iz ADP-a i fosfata koristeći energiju oksidiranog supstrata u ćelijskoj citoplazmi. Primjeri fosforilacije supstrata uključuju sljedeće reakcije:

Glavne odredbe Mitchellove teorije:

1. Mitohondrijska membrana nije propusna za protone.

2. Protonski potencijal nastaje tokom transporta elektrona i protona.

3. Obrnuti transport protona u MATRIX povezan je sa formiranjem ATP-a.

Proces transporta elektrona odvija se u unutrašnjoj membrani. Protoni se prenose u intermembranski prostor, a elektroni se kreću duž respiratornog lanca. Unutrašnja membrana na strani matriksa je naelektrisana negativno, a na strani međumembranskog prostora - pozitivno. Tokom disanja stvara se ELEKTRO-HEMIJSKI gradijent; koncentracija i potencijalne razlike. Električni i koncentracijski gradijent sačinjava silu POKRETNU PROTONOM, koja osigurava silu za sintezu ATP-a. U određenim područjima unutrašnje membrane postoje protonski kanali. Protoni se mogu vratiti u matricu, a rezultirajuća energija se koristi za sintezu ATP-a.

Razdvajanje disanja i fosforilacije

Neke hemikalije (protonofori) mogu transportovati protone ili druge jone (jonofore) iz intermembranskog prostora kroz membranu u matriks, zaobilazeći protonske kanale ATP sintaze. Kao rezultat toga, elektrohemijski potencijal nestaje i sinteza ATP-a prestaje. Ovo je razdvajanje disanja i fosforilacije. Kao rezultat razdvajanja, količina ATP-a se smanjuje, a ADP povećava. Razdvojivači su lipofilne supstance koje lako prolaze kroz lipidni sloj membrane. To je 2,4-dinitrofenol, koji vezuje proton u intermembranskom prostoru i prenosi ga u matriks.

Transaminacija i dekarboksilacija aminokiselina. Hemija procesa, karakteristike enzima i koenzima. Formiranje amida.

1). Glavni put za transformaciju aminokiselina u tkivima je kroz reakcije transaminacije - reakcije između AMINO i KETO KISELINE. Ove reakcije katalizira enzim AMINOTRANSFERAZA. Sve aminokiseline osim LYS i TPE mogu proći TRANSAMINIRANJE. Najvažniji su AT, čiji su donori amino grupa ALA, ASP, GLU.

Uloga TRANSAMINACIONIH reakcija:

1. koristi se za sintezu neesencijalnih aminokiselina.

2. Is početna faza katabolizam aminokiselina

3. Kao rezultat TRANSAMINACIJE nastaju alfa-KETO KISELINE koje su uključene u glukoneogenezu.

4. Javlja se u različitim tkivima, ali najviše u jetri. Određivanje aktivnosti AT ima dijagnostičku vrijednost u klinici. Ako postoji višak ALANINA ili nedostatak ASPARAGINA:

1. ALA + alfa-KGC ↔ GLU + PVC

2. GLU + PIKE ↔ASP + alpha-KGC

Dekarboksilacija aminokiselina, uloga vitamina B6 Formiranje biogenih amina

2).Reakcije DEKARBOKSILACIJE - uništavanje COOH grupe uz oslobađanje CO2. U ovom slučaju aminokiseline u tkivima formiraju biogene amine, koji su biološki aktivne supstance (BAS):

1. NEUROMEDIJATORI (SERETONIN, DOPAMIN, GABA),

2. Hormoni (ADRENALIN, NORADRENALIN),

3. Regulatori lokalnog djelovanja (HISTAMINE).

GABA je inhibitorni neurotransmiter. DOPAMIN je neurotransmiter ekscitatornog djelovanja. To je osnova za sintezu ADRENALINA i NOR ADRENALINA.

HISTAMIN povećava lučenje želudačnog soka, pa se u kliničkoj praksi koristi za intubaciju. Ima vazodilatacijski učinak i snižava krvni tlak.

27. Deaminacija aminokiselina. Vrste deaminacije. Oksidativna deaminacija. Indirektna deaminacija aminokiselina na primjeru tirozina.

DEAMINIRANJE - uništavanje NH2 grupe uz oslobađanje amonijaka. U tijelu su moguće sljedeće vrste:

1. Restorativni

2.HIDROLAJALNI:

3. Intramolekularni:

Ove tri vrste DEAMINACIJE se javljaju tokom raspadanja.

4. Oksidativno. Samo GLU se podvrgava OKSIDATIVNOJ DEAMINACIJI.

Ostale aminokiseline takođe prolaze kroz OKSIDATIVNO DEAMINIRANJE, ali ovaj put je indirektan. Prolazi kroz GLU i naziva se proces INDIREKTNOG OKSIDATNOG DEAMINIRANJA.

CARBOMYL PHOSPHATE

Stvaranje ureje se dešava samo u jetri. Prve dvije reakcije ciklusa (formiranje CITRULINA i ARGINOSUKCINATA) se javljaju u MITOHONDRIJAMA, ostale u citoplazmi. Tijelo proizvodi 25 g uree dnevno. Ovaj pokazatelj karakterizira funkciju jetre koja stvara ureu. Urea iz jetre ulazi u bubrege, gdje se izlučuje iz organizma kao konačni produkt metabolizma dušika.

Osobine metabolizma purinskih nukleotida. Njihova struktura i propadanje. Formiranje mokraćne kiseline. Giht.

Za biosintezu PURINE baza, reference za atome i atomske grupe su:

Oksidacija mokraćne kiseline - oksidacija PURINSKIH NUKLEOZIDA.

Mokraćna kiselina je krajnji proizvod razgradnje PURINSKIH NUKLUSA.

Nivo mokraćne kiseline ukazuje na intenzitet razgradnje PURINskih baza u tjelesnim tkivima i hrani.

POREMEĆAJI METABOLIZMA NUKLEOTIDA. HIPERURIKEMIJA - povećanje nivoa mokraćne kiseline u krvi ukazuje na povećanu razgradnju nukleinskih kiselina ili purinskih nukleotida (giht). Bolest je genetski uslovljena i porodična je. Kod gihta se kristali mokraćne kiseline talože u zglobnoj hrskavici, sinovijumu i vlaknima. Razvijaju se teški akutni mehanički gihtni artritis i nefropatija.

Genetski kod

Moderne ideje o strukturnoj i funkcionalnoj organizaciji DNK: geni (strukturni, regulatorni elementi DNK) i ne-geni (tandemski ponavljanja, pseudogeni, pokretni DNK elementi) regioni. Glavni pravci molekularna biologija(OMICS): genomika, transkriptomika, pH-omika.

95% ljudske DNK nije gensko. 5% su sami geni.

FUNKCIONALNI ELEMENTI GENOMA:

1. STRUKTURNI geni

2. REGULATORNI ELEMENTI

Strukturni geni kodiraju sintezu mRNA, tRNA, RRNA. Regulatorni elementi ne kodiraju RNK i, shodno tome, proteine; utiču na rad

strukturni geni.

Negenski dio je predstavljen sa:

1. TANDEM REPEATS monotono ponavljanje NUKLEOTIDA koji nemaju nikakvo značenje. To su takozvani „pustinjski regioni“ DNK. Trenutno je značenje ovih područja obavljanje strukturalne funkcije i platforme za formiranje gena u evoluciji (evoluciona rezerva).

2. PSEUDOGENI - neaktivni, ali stabilni genetski elementi koji su rezultat mutacija u prethodno funkcionalnim genima (geni isključeni mutacijom). To je nusproizvod i genetska rezerva evolucije. Oni čine 20-30% negenskog dijela DNK.

3. Mobilni genetski elementi:

TRANSPOZONI - dijelovi DNK koji se mogu isjeći i umetnuti u druga područja

DNK. To su takozvani “genski lutalice”.

RETROTRANSPOZONI - dijelovi DNK koji se kopiraju unutar genoma, kao iznutra

hromozoma i između njih. Oni mogu promijeniti značenje ljudskih strukturnih gena i dovesti do mutacija. Ljudski genom se tokom života menja za 10-30%.

Oštećeni neaktivni, mobilni genetski elementi. Ne mogu se ni rezati ni umetnuti zbog odsustva REVERZNE TRANSFERAZE u ćeliji. Ako fragment uđe u ćeliju s virusom, tada se ovi geni počinju transkribirati.

Glavni pravci molekularne biologije:

GENOMIKA je grana molekularne biologije koja proučava strukturu i mehanizme rada gena.

Transkriptomika je proučavanje i identifikacija svih mRNA koje kodiraju proteine, proučavanje njihove količine i obrazaca ekspresije strukturnih gena.

RN-omika je grana molekularne biologije koja se bavi proučavanjem i identifikacijom svih nekodirajućih RNK

31. Mehanizmi replikacije DNK (princip šablona, ​​polukonzervativna metoda). Uslovi potrebni za replikaciju. Faze replikacije

Mehanizmi REPLIKACIJA - proces samoumnožavanja DNK. Mehanizam replikacije je zasnovan na principu komplementarnosti. Mehanizam replikacije uključuje biosintezu šablona. Replikacija DNK se odvija na polukonzervativan način: sintetizira se kćer lanac na svakom majčinom polinukleotidnom lancu.

Uslovi potrebni za replikaciju:

1. Matriks - DNK lanci. Cepanje niti naziva se REPLIKATIVNA VILJUŠKA.

2. Podloga. Plastični materijal je DEOKSINUKLEOTID TRIFOSFAT:
dATP, dGTP, dCTP, dTTP.

3. Magnezijum joni.

Replikativni enzimski kompleks:

A) Proteini za odmotavanje DNK:

3. TOPOIZOMERAZE 1 i 2 (odmotajte spiralu). (3", 5") fosfodiestarske veze su prekinute.

C) DNK POLIMERAZA (katalizuje stvaranje fosfodiestarskih veza). DNK POLIMERAZA samo produžava već postojeći lanac, ali ne može povezati dva slobodna NUKLEOTIDA.

E) DNK ligaza.

5. PRAJMERI - “sjeme” za replikaciju. Ovo je kratki fragment RIBONUKLEOTID TRIFOSFATA (2 - 10).

Glavne faze replikacije.

I. INICIJACIJA replikacije.

Nastaje pod uticajem spoljašnjih stimulansa (faktora rasta). Proteini se vezuju za receptore na plazma membrani i uzrokuju replikaciju u sintetičku fazu ćelijskog ciklusa. Značenje inicijacije je vezivanje DNK-A na tačku replikacije, što stimuliše divergenciju dvostruke spirale. U tome učestvuje i HELICASE. Enzimi (TOPOIZOMERAZE) djeluju tako da uzrokuju odmotavanje izvan heliksa. SSB proteini sprečavaju spajanje kćerkih lanaca. Formira se REPLIKATIVNA VILJUŠKA.

2. Formiranje kćernih niti.

Ovome prethodi formiranje PRIMERA pomoću PRIMASE. Djeluje DNK POLIMERAZA i formira se ćerka lanac DNK. Ovaj proces se odvija prema principu komplementarnosti, a sinteza se odvija od 5* do 3* kraja sintetizovanog lanca.

Kontinuirani lanac će biti izgrađen na jednoj od matičnih niti, a OKAZAKI fragmenti će biti izgrađeni na suprotnoj niti.

3. Uklanjanje PRIMERA pomoću EXONUCLEASE,

4. Povezivanje kratkih fragmenata korištenjem DNK LIGASE.

Replikativni kompleks (helikaza, topoizomeraza). Prajmeri i njihova uloga u replikaciji.

A) Proteini za odmotavanje DNK:

1. DNK-A (uzrokuje razdvajanje lanaca)

2. HELIKAZE (cijepati lanac DNK)

1. TOPOIZOMERAZE 1 i 2 (odmotajte spiralu). (3", 5") fosfodiestarske veze su prekinute.

B) Proteini koji sprečavaju spajanje lanaca DNK (SSB proteini)

C) DNK POLIMERAZA (katalizuje stvaranje fosfodiestarskih veza). DNK-
POLIMERAZA samo proširuje već postojeću nit, ali ne može povezati dva slobodna NUKLEOTIDA.

D) PRIMAZA (katalizuje formiranje "semena" za sintezu).

E) DNK ligaza.

5. PRAJMERI - “sjeme” za replikaciju. Ovo je kratak fragment koji se sastoji od RIBONUKLEOTID TRIFOSFATA (2 - 10). Formiranje PRIMERA katalizira PRIMASE. Enzimi (TOPOIZOMERAZE) djeluju tako da uzrokuju odmotavanje izvan heliksa. SSB proteini sprečavaju spajanje kćerkih lanaca. Formira se REPLIKATIVNA VILJUŠKA. Formiranje kćerkih niti. Tome prethodi formiranje PRIMERA pomoću enzima PRIMASE. Djeluje DNK POLIMERAZA i formira se ćerka lanac DNK. Ovaj proces se odvija u skladu sa principom komplementarnosti, a sinteza se odvija od 5" do 3" kraja sintetizovanog lanca.

Kontinuirani lanac će biti izgrađen na jednoj od matičnih niti, a lanac kratkih fragmenata (OKAZAKI fragmenti) će biti izgrađen na suprotnoj niti.Uklanjanje PRIMERA pomoću EXONUCLEASE-a.

32. Biosinteza RNK (transkripcija). Uslovi transkripcije.

Transkripcija je prijenos informacija sa DNK na RNK (biosinteza RNK). Samo određeni dijelovi molekula DNK podliježu transkripciji. Ovaj dio se zove TRANSKRIPTON. Eukariotska DNK je diskontinuirana: regioni koji nose informacije (EXONS) se smenjuju sa regionima koji ne nose informacije (INTRONI). U DNK, sa kraja 5" nalazi se PROMOTER region - mesto vezivanja RNK POLIMERAZE. Sa kraja 3" nalazi se TERMINATORSKA zona. Ove regije nisu transkribovane. USLOVI TRANSKRIPCIJE.

1. Matriks - 1 lanac DNK. Formira se transkripciono oko.

2. Strukturne komponente - RIBONUKLEOZID-3-FOSFATI (ATP, GTP, CTP, UTP).

3. DNK-ovisna RNA POLIMERAZA.

Faze transkripcije

GLAVNE FAZE TRANSKRIPCIJE.

1. INICIJACIJA. Uključuje vezivanje RNA POLIMERAZE na PROMOTER, što dovodi do divergencije lanaca DNK. Impuls za vezivanje RNA POLIMERAZE je vezivanje TBP proteina za TATA kutiju.

2. ELONGATION (produženje). Spajanje RIBONUCLEOSIDES MONONUCLEOTIDES i formiranje fosfodiestarskih veza između NUKLEOTIDA pomoću RNK POLIMERAZE, koja se kreće duž DNK lanca. Dodavanje NUKLETIDA se odvija u skladu sa principom komplementarnosti, samo će biti RIBONUKLEOTIDA i - UMP.

3. TERMINACIJA (terminacija). Sastoji se u tome da se sa 3" kraja formirane RNK vežu mnogi (do 200 - 300) ADENIL NUKLEOTIDA - poli A. Formira se tačna kopija gena. ADENIL NUKLEOTIDI štite kraj od 3" od djelovanja EXONUKLEAZA. Zaštita, tzv. “SAR” (najčešće UDP), formira se na kraju od 5 inča. Ova rezultujuća kopija gena naziva se TRANSKRIPTI.

4. PRERADA (sazrevanje).

2. Poklopac sa 5 krajeva

3. Formiranje poliadenil sekvence

4. SPLICING - uklanjanje introna i spajanje EKSONA jedan s drugim. Igra važnu ulogu u evoluciji organizama,

5. Alternativno spajanje – nekoliko mRNA i, shodno tome, nekoliko proteina nastaje iz jedne pre-mRNK, koja se manifestuje različitim karakteristikama u organizmima.

Glavne manifestacije patologije metabolizma ugljikohidrata i mogući razlozi poremećaji metabolizma ugljikohidrata u različitim fazama metabolizma. (Napišite reakcije). Glikemija kao pokazatelj stanja metabolizma ugljikohidrata. Kvantitativna procjena glikemije u normalnim i patološkim stanjima. Razvoj dijabetes melitus.

Poremećaji metabolizma ugljikohidrata mogu se pojaviti u različitim fazama. HIPO-, HIPERGLUKOZEMIJA, GLUKOZURIJA su indikatori jomena ugljenih hidrata. GLUKOZURIJA je moguća ako je bubrežni prag prekoračen za više od 10 mmol/l. Najčešće su poremećaji metabolizma ugljikohidrata mogući u sljedećim fazama:

1. u fazi unosa ugljenih hidrata iz hrane. Veliko opterećenje ugljikohidratima dovodi do razvoja HIPERGLUKOZEMIJE, GLUKOZURIJE, povećane biosinteze masti i razvoja gojaznosti.

2. U slučaju oštećenja sluzokože gastrointestinalnog trakta. Kada je sluznica želuca oštećena, proizvodnja hlorovodonične kiseline je poremećena. Kada je sluznica tankog crijeva oštećena, apsorpcija i hidroliza disaharida hrane je poremećena.

Kada je gušterača oštećena, poremećena je probava glikogena i škroba hrane pod utjecajem enzima. Najopasnija bolest je dijabetes melitus. U pankreasu, B ćelije sintetiziraju protein inzulin, koji osigurava transport glukoze iz krvi u tkiva. U slučaju nedovoljne proizvodnje insulina razvija se HIPERGLUKOZEMIJA, GLUKOZURIJA, KETONURIJA. U ćelijama se razvija energetska glad, koja se nadoknađuje procesima GLUKONEOGENEZE i pojačanom oksidacijom proteina i masti, što je praćeno prekomernom proizvodnjom ACETYL-COA, NH3. NH3 je toksičan proizvod, stvara preduslove za kondenzaciju ACETYL-COA i stvaranje ketonskih tijela:

Kada je jetra oštećena, proces biosinteze i razgradnje glikogena je poremećen. Nasljedne bolesti su uočene s genetskim defektima enzima uključenih u metabolizam ugljikohidrata. Najčešće su GLIKOGENOZE (GIERKE, POMPE) i AGLIKOGENOZE (LEWIS, ANDERSEN), koje su povezane sa nedovoljnom aktivnošću ili potpunim odsustvom enzima uključenih u razgradnju ili sintezu glikogena. ALAKTOZIJA se javlja kod djece – intolerancija na laktozu zbog genetskog defekta ENTEROCITNE LAKTAZE.

Glukoza u punoj kapilarnoj krvi na prazan želudac - 3,3 - 5,5 mmol/l

HIPERGLIKEMIJA: višak hormona kontrainzula, nedostatak insulina (IDDM), disfunkcija receptora (NIDDM), stres (adrenalin povećava nivo glukoze), konzumacija viška ugljenih hidrata.

HIPOGLIKEMIJA: predoziranje insulinom, nedostatak kontrainsularnih hormona u organizmu, gladovanje.

Ketonska tijela (ne više od 0,1 g/l) - aceton, acetosirćetna kiselina, beta-hidroksibuterna kiselina. Opasno u odnosu na KETOACIDOZU. HIPOGLIKEMIJA dovodi do napadaja i smrti. 0,1% glikogena se obnavlja u moždanom tkivu za 4 sata.

Kada je metabolizam ugljikohidrata poremećen, funkcija mozga je oštećena.

Glavne manifestacije patologije metabolizma lipida i mogući uzroci njihove pojave u različitim fazama metabolizma. Formiranje ketonskih tijela u tkivima. Ketoacidoza. Biološki značaj ketonskih tijela.

1 .U fazi unosa masti iz hrane:

A. Obilna masna hrana na pozadini hipodinamije dovodi do razvoja ALIMENTARNE GOJAZNOSTI.

B. Nedovoljan unos masti ili njihov nedostatak dovodi do HIPO- i AVITAMINOZE A, D, E, K. Može se razviti DERMATITIS i vaskularna skleroza. Takođe je poremećen proces sinteze PROSTAGLANDINA.

C. Nedovoljan unos LIPOTROPNIH (holin, serin, inozitol, vitamini B12, B6) supstanci ishranom dovodi do razvoja infiltracije masnog tkiva.

2.U fazi probave.

A. Kada su jetra i crijeva oštećeni, formiranje i transport krvnih lipida je poremećen.

B. Kada su jetra i bilijarni trakt oštećeni, poremećeno je stvaranje i izlučivanje žučnih kiselina koje učestvuju u varenju masti iz hrane. Kolelitijaza se razvija. HIPERHOLESTEROLEMIJA se uočava u krvi.

C. Ako je zahvaćena crijevna sluznica i poremećena proizvodnja i opskrba enzima pankreasa, povećava se sadržaj masti u fecesu. Ako sadržaj masti prelazi 50%, razvija se STEATOREJA. Izmet postaje bezbojan.

D. U populaciji se najčešće poslednjih godina dešavaju oštećenja beta ćelija pankreasa, što dovodi do razvoja dijabetes melitusa, koji je praćen intenzivnom oksidacijom proteina i masti u ćelijama. U krvi ovakvih bolesnika uočava se HIPERKETONEMIJA i HIPERHOLESTEROLEMIJA. Ketonska tijela i holesterol se sintetiziraju iz ACETYL-COA.

3. U fazi metabolizma holesterola najčešća bolest je ATEROSKLEROZA. Bolest nastaje kada se poveća sadržaj ATEROGENIH FRAKCIJA između ćelija tkiva i lipida u krvi, a smanji sadržaj HDL-a, čija je svrha uklanjanje holesterola iz ćelija tkiva u jetru radi njegove naknadne oksidacije. Svi lijekovi sa izuzetkom HILOMIKRONA se brzo metaboliziraju. LDL se zadržava u vaskularnom zidu. Sadrže puno TRIGLICERIDA i KOLESTEROLA. Njih, nakon fagocitoze, uništavaju enzimi LYSOsome, sa izuzetkom holesterola. Akumulira se u ćeliji u velikim količinama. Holesterol se taloži u međućelijskom prostoru i inkapsulira vezivno tkivo. U krvnim žilama se formiraju ATEROSKLEROTIČNI PLAKOVI.

PREDAVANJE br. 25

Federalna državna budžetska obrazovna ustanova visokog obrazovanja USMU Ministarstva zdravlja Rusije
Odsjek za biohemiju
Disciplina: Biohemija
PREDAVANJE br. 25
Biohemija vitamina 1
Predavač: Gavrilov I.V.
Fakultet: terapeutsko-profilaktički,
Kurs: 2
Jekaterinburg, 2016

Plan:

1.
2.
3.
4.
5.
Definicija vitamina
Klasifikacije vitamina
Opći mehanizmi metabolizma vitamina
Opća shema metabolizma vitamina
Vitamini rastvorljivi u vodi – odabrani
predstavnici

Vitamini
-
niske molekularne težine
organski
veze
raznolik
hemijske prirode, u celini ili delimično
nezamjenjiv za ljude ili životinje,
uključeni u regulaciju i katalizu, a ne
koristi se u energetici i plastici
svrhe.

Supstance slične vitaminima -
nezamjenjiv ili djelimično nezamjenjiv
supstance koje se mogu koristiti u
za plastične svrhe i kao izvor energije
(holin, orotna kiselina, vitamin F, vitamin
U (metilmetionin), inozitol, karnitin)

KLASIFIKACIJA VITAMINA

Prema fizičkim svojstvima:
1. Vitamini rastvorljivi u vodi
Vitamin PP (nikotinska kiselina)
Vitamin B1 (tiamin);
Vitamin B2 (riboflavin);
Vitamin B5 (pantotenska kiselina);
Vitamin B6 (piridoksin);
Vitamin B9, Sunce (folna kiselina);
Vitamin B12 (kobalamin);
Vitamin H (biotin);
Vitamin C (askorbinska kiselina);
Vitamin P (bioflavonoidi);

2. Vitamini rastvorljivi u mastima
Vitamin A (retinol);
Vitamin D (holekalciferol);
Vitamin E (tokoferol);
Vitamin K (filohinon).
Vitamin F (mješavina polinezasićenih
dugolančane masne kiseline arahidonske itd.)

KLASIFIKACIJA VITAMINA

Prema metaboličkim svojstvima:
Enzimovitamini (koenzimi) (B1, B2, PP,
B6, B12, pantotenska kiselina, biotin,
folna kiselina);
Hormonski vitamini (D2, D3, A);
Redox vitamini ili vitamini antioksidansi (C, E, A, lipoična kiselina);

Bukvalno
oznaka
Hemijski naziv
fiziološki
Ime
vitamin A
retinol
antixerophthalmic
Vitamin B1
Vitamin B2
tiamin
riboflavin
antineuritis
Vitamin rasta
Vitamin B3
pantotenska kiselina
antidermatitis
Vitamin B6
Vitamin Bc, B9
Vitamin B12
piridoksin
folacin
kobalamin
antidermatitis
antianemičnim
antianemičnim
vitamin C
Askorbinska kiselina
antiskorbutik
Vitamin PP
niacin
antipelargički
Vitamin H
biotin
Antiseboreični
vitamin P
rutina
faktor propusnosti
vitamin D2
ergokalciferol
antirahitičan
vitamin D3
1,25-ioksiholekalciferol
antirahitičan
vitamin E
tocopherol
antisterilno
vitamin K
naftokinoni
antihemoragijski

Metabolizam vitamina u tijelu (opće odredbe)

Vitamini rastvorljivi u vodi u crevima
apsorbira aktivnim transportom
topiv u mastima – u sastavu micela.
Vitamini rastvorljivi u vodi u krvi
slobodno ili unutra
kompleks sa proteinima, rastvorljiv u mastima
vitamini – u sastavu lipoproteina i u
kompleks sa proteinima.
Vitamini iz krvi ulaze u ćelije
organa i tkiva.

Rastvorljiv u vodi u jetri i bubrezima
vitamini se pretvaraju u koenzime.
Neki vitamini u jetri i koži
pretvoren u aktivne forme (D)
Aktivni oblici vitamina ostvaruju svoje
biohemijski i fiziološki efekti.
Inaktivirani kao ksenobiotici i drugi
metaboličkih proizvoda.
Vitamini i njihovi derivati ​​se uklanjaju iz organizma
izlučuje se uglavnom urinom i izmetom.

Planirajte proučavanje (odgovor) pojedinačnih vitamina

1. sadržaj u prehrambeni proizvodi(2-3 proizvoda
– bez brojeva)
2. hemijska struktura (baza, reakcija
sposobne grupe)
3. uloga u metabolizmu (2-3 hemijske jednadžbe.
reakcije)
4. slika hipo- i hipervitaminoze (2-3 simptoma,
proizilaze iz mehanizma djelovanja)
5. dnevne potrebe, preventivne i
terapijska doza (nekoliko mg ili frakcija
mg/dan, = profilaktička doza, x 10 =
terapijska pojedinačna (dnevna) doza.

NIKOTINSKA KISELINA – VITAMIN PP

COOH
CONH 2
N
N
Nikotinska kiselina
nikotinamid
Vitamin PP
Fizičko-hemijske karakteristike. Slabo rastvorljiv u vodi, dobro rastvorljiv u alkalijama.
Dnevne potrebe
za odrasle 15-25 mg,
za djecu - 5-20 mg. Od biljnih proizvoda:
u svježim gljivama - 6 mg%, u sušenim gljivama do 60 mg%.
u kikirikiju (10-16 mg%),
u žitaricama u heljdi (4 mg%),
proso, ječam (po 2 mg),
ovsene pahuljice i biserni ječam, kao i u pirinču (po 1,5 mg)
U crvenoj cvekli - 1,6 mg%,
U krompiru (1-0,9 mg%), au kuvanom krompiru 0,5 mg%.
u spanaću, paradajzu, kupusu, rutabagi, patlidžanu (0,50,7 mg%).

Od životinjskih proizvoda:
jetra (15 mg%),
bubrezi (12-15 mg%),
srce (6-8 mg%),
meso (5-8 mg%),
riba (3 mg%).
Vitamin PP se može sintetizirati
od triptofana (malo).

Metabolizam
FRPF FFn
ATP
FFn
ATP
ADF
nikotinamid
nikotinamid mononukleotid
NAD+
NADP+
nikotinamid mononukleotid
NAD pirofosforilaza NAD kinaza
pirofosforilaza

Uloga u metabolizmu

koenzim ovisan o piridinu (NAD,
NADP) dehidrogenaze TCA ciklusa, glikoliza,
PFP, itd.

Hipovitaminoza RR - pelagra

"TRI D"
1. Dermatitis - upala kože,
2. Dijareja - rijetka stolica,
3. Demencija – mentalna
zaostalost.

Pelagra

VITAMIN B1 (TIAMIN)

Cl-
NH 2
H2+
C N
N
H3C
CH 3
H2
CH2OH
N
S
vitamin B1 (tiamin)
Fizičko-hemijske karakteristike. Rastvorljiv u vodi, uništen od strane
termičku obradu.
vitamin B netoksičan
Dnevna potreba odrasle osobe je najmanje 1,4-
2,4 mg.
Prevlast ugljikohidrata u hrani povećava potrebu
tijelo u vitaminima;
masti, naprotiv, naglo smanjuju ovu potrebu.
h
n
a0
ja,
(3
8
2
-
9
4
%
-
n
A
I
Sadržaj tiamina u mg% (mg/100g)
X
l
e
b
I
h
ts
e
Suvi pivski kvasac 5,0, pekarski kvasac 2,0
Pšenica (klice) 2.0
Šunka 0,7
Soja 0.6
Heljda 0,5
Ječam (zrno) 0,4
Pšenica (cijelo zrno) 0,4
Svinjska i goveđa jetra 0,4

Ovas (zrno) 0,4
Ovsena kaša 0,3
Pšenično brašno (82-94%) 0,3
Ječmena krupica 0,2
Cijelo raženo brašno 0,2
Meso (razno) 0,2
Raženi hleb 0,15
Kukuruz (cijelo zrno) 0,15
Kravlje mlijeko 0,05
Hleb pšenični od finog brašna 0,03

Metabolizam
1. Apsorpcija: u crijevima;
2. Prijevoz: besplatan;
3. Aktivacija: uz učešće tiamin kinaze i ATP u
vitamin za jetru, bubrege, mozak i srčani mišić
B1 se pretvara u svoj aktivni oblik - koenzim
tiamin pirofosfat (TDP, TPP)
NH2
NH2
N
H3C
H2+
C N
ATP
CH 3
H2
CH2OH
N
S
vitamin B1 (tiamin)
AMF
H3C
Tiamin kinaza
H2+
C N
N
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P OH
O
O
tiamin difosfat (TDP)

Biološka uloga
TPF uključuje:
kompleks piruvat dehidrogenaze
(PVK→ Acetil-CoA);
α-ketoglutarat dehidrogen kompleks
(α-KG→ sukcinil-CoA);
transketolaza PFS
(transfer aldehida sa ketosaharida na aldosaharid)

Mehanizam
TDP uzima grupu iz supstrata i prenosi je u lipoinsku kiselinu
NH 2
H2
C N
N
COOH
C O
H3C
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P
O
O
OH
S
Tiamin pirofosfat (TDP)
CH 3
NH 2
CO2
N
H3C
PIRUVAT DEHIDROGENAZA
H2
C N
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P
O
O
Lipoična kiselina
SH
HSKOA
C O
CH 3
Lipoična kiselina
SKOA
OH
S
S
O
COH
CH 3
Hidroksietil-TDF
CH3

Hipovitaminoza B1 (Beri-Beri)

Javlja se sa prevladavanjem jednog od oblika:
1. suhe (poremećaji nervnog sistema). Polineuritis, in
na osnovu degenerativnih promena na nervima. Na početku
tada se javlja bol duž nervnih stabala
- dolazi do gubitka osjetljivosti kože i paralize
(Beri-Beri bolest). Dolazi do gubitka pamćenja
halucinacije.
2. edematozni (krši kardiovaskularnog sistema),
manifestuje se poremećajima srčanog ritma, pojačanim
veličine srca i pojave bola u predelu srca.
3. srčani (akutna srčana insuficijencija,
infarkt miokarda).
Znakovi također uključuju poremećaje sekrecije i motorike
gastrointestinalne funkcije; smanjena kiselost želuca, gubitak
apetit, atonija creva. Razvijaju se negativni nivoi azota
balans.

Uzmi

VITAMIN B2 (RIBOFLAVIN)
O
H3C
H3C
N
N.H.
O
N
izoaloksazin
N
H H H
H2C C C C CH 2OH
OH OH OH
ribitol
Vitamin B2 (riboflavin)
Fizičko-hemijske karakteristike. Kristali žuta boja, slabo rastvorljiv
u vodi.
Fiziološke dnevne potrebe odrasle osobe
osoba 2-2,5 mg/dan.
kod novorođenčadi - 0,4-0,6 mg,
kod djece i adolescenata -0,8-2.mg.

Sadržaj vitamina B2 u hrani
proizvodi mg% (mg/100 g težine)
1. Jetra (goveđa) 1.5
2. Pileće jaje 0,6
3. Pšenica 0,3
4. Mlijeko 0,2
4. Kupus 0,2
6. Šargarepa 0,05
Uništava se na svjetlosti pod utjecajem ultraljubičastog zračenja
zraci. Prilikom čuvanja mlijeka na svjetlu tri i po
sati uništava se i do 70% vitamina.
kada se zagrije, uništava se u alkalnoj sredini,
ali u kiseloj sredini, otporan na visoke
temperatura (290°C).

Metabolizam
Apsorpcija: u crijevima;
Prijevoz: besplatan;
Aktivacija:
V
sluznica
školjka
crijeva
se dešava
obrazovanje
koenzimi FMN i FAD:
ATP
ADF
ATP
FFn
Riboflavin
FAD
FMN
Riboflavin kinaza FMN adenililtransferaza

Uloga u metabolizmu
Koenzimi FAD i FMN dio su aerobnih i
anaerobne dehidrogenaze uključene u
redoks reakcije (reakcije
oksidativna fosforilacija, SDH, AK oksidaza,
ksantion oksidaza, aldehid oksidaza, itd.).
O
H3C
H3C
N
Sukcinat fumarat
H3C
N.H.
O
N
N
H H H
H2C C C C CH 2OPO 3H2
OH OH OH
FMN
SDH
H3C
H
N
O
N.H.
O
N
N
H
H H H
H2C C C C CH 2OPO 3H
OH OH OH
FMNN2

HIPOVITAMINOZA B2

Zaustavljanje rasta organizma
Upala usne sluznice
pojavljuju se karijesi (glositis - upala jezika).
dugotrajno nezacjeljujuće pukotine u uglovima usana,
dermatitis nasolabijalnog nabora.
Upala oka u obliku vaskularizacije rožnjače
membrane, keratitis, katarakta.
Lezije kože(dermatitis, ćelavost,
ljuštenje kože, erozije itd.).
opšta slabost mišića i srčana slabost
mišiće.

PANTOTENSKA KISELINA (VITAMIN B5)
CH3OH
HOH 2C
C
CH
CH 3
C
H
N
H2 H2
C C
COOH
O
Vitamin B5
bijeli finokristalni prah, dobro rastvorljiv u vodi.
Izvori. Sintetiziraju biljke i mikroorganizmi,
nalazi se u mnogim životinjskim i biljnim proizvodima
porijekla (jaje, jetra, meso, riba, mlijeko, kvasac,
krompir, šargarepa, pšenica, jabuke). U ljudskom crijevu, pantotenska kiselina se proizvodi u malim količinama u crijevima
sa štapom.

Apsorpcija: u crijevima;
Prijevoz: besplatan;
Aktivacija: od pantotenske kiseline u ćelijama
sintetiziraju se koenzimi: 4-fosfopantotein i
NSCoA.
CH3OH
H H2 H2
HOH 2C C CH C N C C COOH
CH 3
O
Pantotenska kiselina
ATP
ADF
pantotein kinaze
CH3OH
H2
H H2 H2
H2O3PO C C CH C N C C COOH
CH 3
O
4-fosfopantotein

Uloga u metabolizmu
4-fosfopantotein - koenzim
palmitoil sintaza.
HS-CoA
učestvuje
u: radikali u reakcijama
1. transfer
acil
uobičajeni put katabolizma,
2. aktivacija masnih kiselina,
3. sinteza holesterola i ketonskih tela,
4. sinteza acetilglukozamina,
5. neutralizacija stranih materija u jetri

HIPOVITAMINOZA B 3

Dermatitis, lezije sluzokože,
distrofične promene.
Oštećenje nervnog sistema
(neuritis, paraliza).
Promjene na srcu i bubrezima.
Depigmentacija kose.
Zaustavljanje rasta.
Gubitak apetita i iscrpljenost.

VITAMIN B6 (PIRIDOKSIN,
PIRIDOKSAL, PIRIDOKSAMIN)
Distribucija: jetra, bubrezi,
meso, hljeb, grašak, pasulj,
krompir.
Apsorpcija: u crijevima
Prijevoz: besplatan;
Aktivacija:
pod uticajem piridoksal kinaze
pretvaraju u koenzime
piridoksal fosfat i
piridoksamin fosfat.1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Zob 3.3
Pšenica 3.3
Pekarski kvasac 2.0
Kravlje mlijeko 1.5
Skuša 1.03
Jetra 0,64
Orašasti plodovi (lješnjaci) 0,59
Šargarepa 0,53
Soja 0,38
Krompir 0,33
Banane 0,29
Pileće jaje 0,12

Dnevne potrebe

odrasla osoba - 3 - 4 mg,
novorođenče
- 0,3 - 0,5 mg,
djeca i adolescenti - 0,6 - 1,5 mg.

CHO
HO
H3C
CHO
CH2OH
ATP
ADF
piridoksal kinaza
N
Piridoksal
Vitamin B6
HO
H3C
H2
COPO 3H2
N
Piridoksal fosfat
Koenzim

Uloga u metabolizmu
(metabolizam aminokiselina, prijenos amino grupa)
Piridoksalni enzimi igraju ključnu ulogu
uloga u AK razmjeni:
1. kataliziraju reakcije transaminacije i
dekarboksilacija aminokiselina,
2. učestvuju u specifičnim reakcijama
metabolizam pojedinačnih AA: serina,
treonin, triptofan, koji sadrži sumpor
amino kiseline,
3. u sintezi hema.

B6-koenzim

1.
2.
3.
4.
5.
Izomeraze aminokiselina. Recikliranje u telu
D-amino kiseline
Dekarboksilaza aminokiselina. Obrazovanje
biogeni amini
Monoamin oksidaze. Diamin oksidaza
(histaminaza). Oksidacija (inaktivacija) biogenih
amini
Aminokiseline aminotransferaze. Katabolizam i
sinteza aminokiselina
Aminotransferaze jodotirozina i jodotironina.
Biosinteza jodotironina (hormona) u štitnoj žlijezdi
žlijezda i njihov katabolizam. γaminobutirat aminotransferaze. Neutralizacija GABA
Glikogen fosforilaza. Glikogenoliza

Hipovitaminoza B6

Dermatitis, lezije sluzokože
Homocistinurija
Poremećaji metabolizma triptofana
Konvulzije

BIOTIN (VITAMIN H)
Sadržaj u prehrambenim proizvodima
jetra ajkule, svinjetina i govedina
jetra, bubrezi i srce bika, jaje
žumance, pasulj, pirinčane mekinje,
karfiol od pšeničnog brašna.

Uloga u metabolizmu
obavlja funkciju koenzima kao dio karboksilaze:
formiranje aktivnog oblika CO2:
O
O
CO2 + ATP
HN
ADF + Fn
N.H.
HN
N
H2 H2 H2 H2
C C C C COOH
S
CO2 aktivacija
COOH
H2 H2 H2 H2
C C C C COOH
S

Uloga u metabolizmu

1.koristi se u formiranju malonil CoA iz acetil CoA;
2.u sintezi purinskog prstena;
3.u karboksilaciji PVC-a
4.u sintezi masnih kiselina, proteina i
purinskih nukleotida.

Hipovitaminoza vit. N

dermatitis
izlučivanje lojnih žlijezda
gubitak kose
lezije noktiju
bol u mišićima
umor
pospanost
depresija
anemija

Folna kiselina

OH
N
N
H2N
N
O
H2
C
H
N
C
H
C
H2
C
H2
C
COOH
COOH
N
2-amino-4-hidroksi-6-metilpterin
H
N
PABC
Glutamat
Vitamin: folna kiselina (folat, vitamin B9, vitamin Bc, vitamin M)
Blijedožuti higroskopni kristali,
raspada se na 250 °C, slabo rastvorljiv
u vodi (0,001%).

Norma: 200-400 mcg/dan (trudnice 800 mcg/dan)
Većina sintetizira folnu kiselinu
mikroorganizme, niže i više biljke
Izvori folna kiselina
1. hrana (mnogo u zelenom povrću sa
listovi, u nekim
agrumi, mahunarke, hljeb
od integralnog brašna,
kvasac, jetra).
2. crijevna mikroflora (loša).
Svježe lisnato povrće čuvano na sobnoj temperaturi može
izgubiti do 70% folata u 3 dana
Tokom kuvanja, do 95% folata se uništi.

Aktivacija, metabolizam i izlučivanje folne kiseline

Gastrointestinalni trakt
Uvezivanje
Folna kiselina + Castle faktor
Folna kiselina + proteini krvi
Apsorpcija: 12 duodenum
OH
Jetra
O
N
N
H2N
Krv
5 - 20 mcg/litar
N
H2
C
H
N
C
H
N
H
C
H2
C
H2
C
COOH
COOH
N
2-amino-4-hidroksi-6-metilpterin
2NADPH2
PABC
Glutamat
Folna kiselina
Dehidrofolat reduktaza
2NADP+
OH
2/3 u jetri
N
N
H2N
H
N
N
H
H H
2
C C
CH
O
H
N
H
C
H
N
H
C
H2
C
H2
C
COOH
COOH
tetrahidrofolna kiselina (THFA)
1% od ukupne zalihe/dan
Urin
1/3 u tkanini

Uloga TGFC-a

Učestvuju:
u metabolizmu aminokiselina
(serina
glicin, homocistein
metionin),
u sintezi nukleinskih kiselina (purin
baze, timidilna kiselina),
u stvaranju crvenih krvnih zrnaca
u formiranju niza komponenti nervnog
tkivna folna kiselina
smanjuje nivoe homocisteina u krvi

1. THFA se dodaju fragmenti od jednog ugljenika
2. u THPA, fragmenti od jednog ugljenika su međusobno konvertovani
3. Jednougljenični fragmenti THPA se koriste za sintezu:
N
Metionin
Homocistein
Metionin synthase
3
TMF
dUMF
H
Ser
H
R1 N
5
N R2
10
H2
C
Gli
R1 N
5
1
Purini
NADH2 NAD+
N R2
10
CH 3
R1 N
5
2
H
N R2
10
N5-metil-THFA
N5N10-metilen-THPA
TGFC
+
NADP
5,10-metilenTHPA reduktaza
Serin oksimetiltransferaza
2
HN
CH
R1 N
5
NH3
H
N R2
10
N5-formimino-THPA
2
H
C
R1 N
5
Purini
NADPH2
H2O
N R2
10
N5N10-metilenil-THPA
H+
2
H OHC
R1 N
5
N R2
10
N10-formil-THPA

Uloga THPA u sintezi DNK
DNK
Purini

Hipovitaminoza folne kiseline
Nedostatak folne kiseline dovodi do:
Megaloblastična anemija
Defekti neuralne cijevi fetusa.

Razvoj hiperhomocisteinemije
1. Homocistein ima izražen toksični efekat
uticaj na ćeliju: dovodi do oštećenja i
aktivacija endotelnih ćelija (ćelija
obloga krvnih sudova), što doprinosi
razvoj tromboze, ateroskleroze.
2. Hiperhomocisteinemija je povezana sa takvim
akušerska patologija:
rani gubici trudnoće,
rani početak gestoze,
abrupcija placente,
intrauterina retardacija rasta.

Do nedostatka metionina
Nedostatak metionina je praćen
ozbiljni metabolički poremećaji,
prvenstveno metabolizam lipida, i
uzrokuje tešku štetu
jetra, posebno njena masna jetra
infiltracija.

VITAMIN B12 (KOBALAMIN)
Apsorpcija: unutrašnji faktor zamka - proteini -
gastromukoprotein, koji sintetiziraju parijetalne stanice
ćelije želuca. U gastrointestinalnom traktu, Castleov faktor
kombinuje se sa vitaminom B12 uz učešće Ca2+,
štiti ga od uništenja i pruža
apsorpcija u tankom crijevu.
Transport: B12 ulazi u krv u kombinaciji sa
proteini transkobalamini I i II,
(I) obavlja funkciju depoa B12, budući da
On
najjače se vezuje za vitamin.
Aktivacija. Vitamin B12 proizvodi 2
koenzim: metilkobalamin u citoplazmi i
deoksiadenozilkobalamin u mitohondrijima.

Dnevne potrebe

odrasli 2 - 4 mcg,
kod novorođenčadi - 0,3-0,5 mcg,
kod djece i adolescenata - 1,5-3,0 mcg.
Sadržaj u prehrambenim proizvodima u mcg%
1 svinjska džigerica 26
2 svinjska bubrega 15
3 Riba 2.0
4 Jagnjetina 2
5 Pileće jaje 1.1
6 Svinjetina 2
7 Govedina 2
8 Skuša 6
9 Sir 1.1
10 Punomasno mlijeko 0,4

Uloga u metabolizmu

koenzim metaboličke reakcije
prijenos alkil grupa (-CH2-, -CH3);
metilacija homocisteina
Metilkobalamin je uključen u: obrazovanje
metionin iz homocisteina i
transformacije jednougljičnih fragmenata u
sastav THFA, neophodan za sintezu
nukleotidi.
Deoksiadenozilkobalamin je uključen u:
metabolizam masnih kiselina sa neparnim brojem
atoma ugljika i razgranate AA
ugljikovodični lanac.

Učešće vitamina B12 u metabolizmu
redoslijed transformacije vitamina B12 u koenzim:
cijanokobalamin oksikobalamin deoksiadenozilkobalamin
1. Razmjena H u grupe -COOH, -NH2, -OH
2. Redukcija ribonukleotida u
deoksiribonukleotidi
3. Reakcije transmetilacije

U 12
Folna kiselina ------ THFK ------
sinteza nukleinskih kiselina

Avitaminoza i hipovitaminoza
Endogena
Gastrogeni
Egzogeni
Enterogeno
Manifestacije: maligni makrocitni,
megaloblastična anemija;
Poremećaji CNS-a (uspinjača
mijeloza);
PH želuca
(gastroenterokolitis -
"uglačani jezik")

Prvi spomeni bolesti (kakka, beriberi), danas poznate kao manifestacija nedostatka tiamina, nalaze se u drevnim medicinskim raspravama koje su do nas stigle iz Kine, Indije i Japana. Do kraja 19. stoljeća, nekoliko oblika ove patologije već je bilo klinički razlučeno, ali je samo Takaki (1887) povezao bolest s onim što je tada vjerovao da je nedostatak tvari koje sadrže dušik u ishrani. Određenije ideje imao je holandski ljekar S. Eijkman (1893-1896), koji je otkrio tada nepoznate faktore u pirinčanim mekinjama i nekim mahunarkama koji su spriječili razvoj ili izliječili beri-beri. Pročišćavanje ovih supstanci potom je izvršio Funk (1924), koji je prvi predložio sam termin "vitamin" i niz drugih istraživača. Aktivnu tvar, ekstrahiranu iz prirodnih izvora, karakterizirala je opća empirijska formula tek 1932. godine, a zatim je 1936. uspješno sintetizirana od strane Williams et al. Još 1932. godine sugerirano je da vitamin igra ulogu u jednom od specifičnih metaboličkih procesa - dekarboksilaciji pirogrožđane kiseline, ali je tek 1937. postao poznat koenzimski oblik vitamina - tiamin difosfat (TDP). Koenzimske funkcije TDP-a u sistemu dekarboksilacije alfa-keto kiselina dugo su se činile gotovo jedinim biohemijskim mehanizmima za sprovođenje biološke aktivnosti vitamina, međutim, već 1953. godine raspon enzima zavisi od prisutnost TDP-a je proširena na transketolazu, a nedavno i specifičnu gama-hidroksi dekarboksilazu -alfa-ketoglutarnu kiselinu. Nema razloga da se misli da se gore navedenim iscrpljuju izgledi za dalje proučavanje vitamina, budući da su eksperimenti na životinjama, podaci dobijeni u klinici tokom terapijske upotrebe vitamina, analiza činjenica koje ilustruju poznata neuro- i kardiotropna svojstva tiamina nesumnjivo ukazuju na prisustvo nekih drugih specifičnih veza vitamina sa drugim biohemijskim i fiziološkim mehanizmima.

Hemijska i fizička svojstva vitamina B1

Tiamin ili 4-metil-5-beta-hidroksietil-N-(2-metil-4-amino-5-metilpirimidil)-tiazolijum se dobija sintetički, obično u obliku hidrohloridnih ili hidrobromidnih soli.

Tiamin hlorid (M-337.27) kristališe u vodi u obliku bezbojnih monoklinskih iglica, topi se na 233-234° (sa raspadom). U neutralnom okruženju, njegov apsorpcioni spektar ima dva maksimuma - 235 i 267 nm, a pri pH 6,5 jedan - 245-247 nm. Vitamin je visoko rastvorljiv u vodi i sirćetnoj kiselini, nešto manje rastvorljiv u etil i metil alkoholima, a nerastvorljiv u hloroformu, eteru, benzenu i acetonu. Iz vodenih rastvora tiamin se može istaložiti fosfovolframnom ili pikrinskom kiselinom. U alkalnom okruženju, tiamin prolazi kroz brojne transformacije, koje, ovisno o prirodi dodanog oksidacijskog sredstva, mogu rezultirati stvaranjem tiamin disulfida ili tiohroma.

U kiseloj sredini, vitamin se razgrađuje samo uz produženo zagrijavanje, stvarajući 5-hidroksi-metilpirimidin, mravlju kiselinu, 5-aminometilpirimidin, tiazolnu komponentu vitamina i 3-acetil-3-merkapto-1-propanol. Među produktima razgradnje vitamina u alkalnoj sredini identifikovani su tiotiamin, vodonik sulfid, pirimidodiazepin itd. Dobijeni su i vitamin sulfat i mononitrat. Poznate su soli tiamina sa naftalen sulfonskom, arilsulfonskom, cetilsumpornom kiselinom i estri sa sirćetnom, propionskom, buternom, benzojevom i drugim kiselinama.

Od posebnog značaja su estri tiamina sa fosfornom kiselinom, posebno TDP, koji je koenzimski oblik vitamina. Homolozi tiamina su takođe dobijeni raznim supstitucijama na drugom (etil-, butil-, hidroksimetil-, oksietil-, fenil-, oksifenil-, benzil-, tioalkil-), četvrtom (oksitiamin) i šestom (metil-, etil) atomi ugljika pirimidinske metilacije amino grupe, zamjena tiazolnog prstena piridinskim prstenom (piritiamin), imidazola ili oksazola, modifikacija supstituenata na petom ugljiku tiazola (metil-, hidroksimetil-, etil, hloretil-, oksi - itd.). Posebnu veliku grupu vitaminskih spojeva čine S-alkil i disulfidni derivati. Među potonjima, tiaminpropil disulfid (TPDS) se najviše koristi kao vitaminski preparat.

Metode za određivanje vitamina B1

U čistim vodenim otopinama kvantitativno određivanje tiamina najlakše se provodi apsorpcijom na 273 nm, što odgovara izosbestičkoj tački spektra vitamina, iako neki autori radije rade u području od 245 nm, u kojem su promjene ekstinkcije. najuočljivije. Pri pH 7,3 u fosfatnom puferu, tiamin u koncentraciji od 1 μg/ml daje izrazit polarografski katalitički val vodika, au alkalnom mediju formira anodni val zbog interakcije tioltiamina sa živom i stvaranja merkaptida. Obje polarografske karakteristike mogu se koristiti za kvantificiranje vitamina. Ako je potrebno proučavati različite derivate vitamina, onda je potrebno pribjeći njihovom prethodnom razdvajanju elektroforezom ili kromatografijom.

Najuspješniji opći princip za kolorimetrijsko određivanje vitamina je reakcija njegove interakcije s različitim diazo spojevima, među kojima najbolje rezultate daje diazotirani p-aminoacetofenon. Dobiveno jedinjenje jarke boje lako se ekstrahuje iz vodene faze u organski rastvarač, u kojem se lako podvrgava kvantitativnoj fotometriji. U fosfatnom puferu pH 6,8, kada se zagrije, tiamin također stupa u interakciju s ninhidrinom, dajući žutu boju proporcionalnu koncentraciji vitamina u rasponu od 20-200 mcg.

Najviše se koriste različite varijante fluorimetrijskog određivanja vitamina, bazirane na oksidaciji tiamina u tiohrom u alkalnoj sredini. Prethodno pročišćavanje ispitivanog materijala od nečistoća koje ometaju naknadnu fluorometriju postiže se kratkotrajnim ključanjem uzoraka razrijeđenim mineralnim kiselinama, uklanjanjem nečistoća ekstrakcijom butil ili amil alkoholom ili izolacijom vitamina na odgovarajućim adsorbentima. Kako su pokazala istraživanja japanskih autora, poželjno je koristiti cijanogen bromid kao oksidant umjesto kalij-fericijanida, koji daje veći prinos tiohroma i smanjuje stvaranje drugih spojeva koji ometaju određivanje. Za zadovoljavajuće određivanje tiamina potrebno je 100-200 mg tkiva ili 5-10 ml krvi. S obzirom da je glavni oblik vitamina prisutan u tkivima TDP ili proteidizirani disulfidni derivati ​​tiamina, uvijek je neophodna prethodna obrada ispitivanih uzoraka (hidroliza slabe kiseline, fosfataza, reduktori) kako bi se izolirao slobodni tiamin, jer su ostali oblici vitamini ne formiraju tiohrom koji se može ekstrahovati onda za fluorimetriju u organskom rastvaraču.

Kvantitativno određivanje koenzimskog oblika vitamina vrši se rekombinacijom TDP sadržanog u test rastvoru sa prijateljskom apokarboksilazom. U oba slučaja, u prisustvu magnezijevih i piruvatnih jona, dolazi do specifične dekarboksilacije keto kiseline, a količina oslobođenog ugljičnog dioksida (u Warburg aparatu) proporcionalna je količini TDP dodatog uzorku (0,02-1 μg). ). Osjetljivost (0,005-0,06 μg TDP) metode zasnovane na enzimskom određivanju acetaldehida nastalog u prvoj reakciji je još veća. Dodavanje alkohol dehidrogenaze u inkubacijski medij, zajedno s apokarboksilazom i specifičnim supstratom, omogućava vam da vrlo brzo (5-7 minuta) snimite reakciju promjenom ekstinkcije otopine na 340 nm u području koje odgovara NADH2.

Ostali tiamin fosfati se određuju kvantitativno nakon elektroforetskog ili hromatografskog odvajanja, naknadnog eluiranja, defosforilacije fosfatazama i fluorimetrije tiohroma dobijenog oksidacijom u alkalnom mediju. Mikrobiološke metode za određivanje tiamina zasnivaju se na odabiru odgovarajućih kultura mikroorganizama osjetljivih na nedostatak vitamina. Najtačniji i najponovljiviji rezultati se dobijaju upotrebom Lactobacillus fermenti-36 u ove svrhe.

Rasprostranjenost vitamina B1 u prirodi

Proizvod	Sadržaj tiamina u mcg%	Proizvod	Sadržaj tiamina u mcg%
Pšenica	0,45	Paradajz	0,06
Raž	0,41	Govedina	0,10
Grašak	0,72	Ovčetina	0,17
Pasulj	0,54	Svinjetina	0,25
Ovsena kaša	0,50	Teletina	0,23
Heljda	0,51	Šunka	0,96
Griz	0,10	Pilići	0,15
Polirani pirinač	0	Pileća jaja	0,16
Pasta	otisci prstiju	Svježa riba	0,08
Pšenično brašno	0,2-0,45	Kravlje mleko	0,05
Raženo brašno	0,33	Razno voće	0,02-0,08
Pšenični hljeb	0,10-0,20	Suvi pivski kvasac	5,0
ražani hljeb	0,17	orasi	0,48
Krompir	0,09	Mleveni orasi	0,84
Bijeli kupus	0,08

Tiamin je sveprisutan i nalazi se u raznim predstavnicima žive prirode. U pravilu, njegova količina u biljkama i mikroorganizmima dostiže vrijednosti mnogo veće nego kod životinja. Osim toga, u prvom slučaju vitamin je predstavljen pretežno u slobodnom obliku, au drugom - u fosforiliranom obliku. Sadržaj tiamina u osnovnim prehrambenim proizvodima dosta varira u zavisnosti od mesta i načina dobijanja sirovine, prirode tehnološke obrade poluproizvoda itd. Vrednosti koje se s tim u vezi daju u literaturi, po pravilu , karakterišu nivo vitamina pre kulinarske obrade, koji sam po sebi značajno uništava tiamin. U prosjeku se može pretpostaviti da se normalnim kuhanjem uništava oko 30% vitamina. Neke vrste prerade (visoka temperatura, visok krvni pritisak i prisustvo velike količine glukoze) uništavaju i do 70-90% vitamina, a konzerviranje proizvoda tretiranjem sulfitom može potpuno inaktivirati vitamin. U žitaricama i sjemenkama drugih biljaka, tiamin se, kao i većina vitamina topivih u vodi, nalazi u ljusci i klici. Prerada biljnih sirovina (uklanjanje mekinja) uvijek je praćena naglim smanjenjem nivoa vitamina u nastalom proizvodu. Polirana riža, na primjer, uopšte ne sadrži vitamin.

Metabolizam tiamina u tijelu

Vitamin dolazi iz hrane slobodno, esterifikovano i delimično vezana forma. Pod utjecajem probavnih enzima dolazi do gotovo kvantitativne transformacije u slobodni tiamin koji se apsorbira iz tankog crijeva. Značajan dio tiamina koji ulazi u krv brzo se fosforilira u jetri, dio u obliku slobodnog tiamina ulazi u opći krvotok i distribuira se u druga tkiva, a dio se ponovo oslobađa u gastrointestinalni trakt zajedno sa žuči i izlučevinama. probavnih žlijezda, osiguravajući stalnu recirkulaciju vitamina i postupnu, ujednačenu apsorpciju u tkivima. Bubrezi aktivno izlučuju vitamin u urinu. Odrasla osoba proizvodi od 100 do 600 mcg tiamina dnevno. Primjena povećane količine vitamina s hranom ili parenteralno povećava izlučivanje vitamina u urinu, ali kako se doze povećavaju, proporcionalnost postepeno nestaje. U urinu, zajedno s tiaminom, u sve većim količinama počinju se pojavljivati ​​produkti njegovog razgradnje, što, kada se vitamin daje preko 10 mg po osobi, može iznositi i do 40-50% početne doze. Eksperimenti s obilježenim tiaminom pokazali su da se, uz nepromijenjeni vitamin, u urinu nalazi i određena količina tiohroma, TDS, pirimidina, komponenti tialoze i raznih fragmenata koji sadrže ugljik i sumpor, uključujući obilježene sulfate.

Dakle, uništavanje tiamina u životinjskim i ljudskim tkivima odvija se prilično intenzivno, ali pokušaji otkrivanja enzima u životinjskim tkivima koji specifično uništavaju tiamin još nisu dali uvjerljive rezultate.

Ukupan sadržaj tiamina u celom ljudskom organizmu, normalno snabdevenog vitaminom, iznosi oko 30 mg, au punoj krvi 3-16 mcg%, au ostalim tkivima mnogo više: u srcu - 360, u jetra - 220, u mozgu - 160, pluća - 150, bubrezi - 280, mišići - 120, nadbubrežna žlijezda - 160, želudac - 56, tanko crijevo - 55, debelo crijevo - 100, jajnik - 61, testisi - 80, koža - 52 mcg%. U krvnoj plazmi nalazi se pretežno slobodni tiamin (0,1 - 0,6 μg%), au eritrocitima (2,1 μg na 1011 ćelija) i leukocitima (340 μg na 1011 ćelija) - fosforiliran. Gotovo polovina vitamina nalazi se u mišićima, 40% u unutrašnjim organima, a 15-20% u jetri. Glavnu količinu tkivnog tiamina predstavlja TDP, iako koža i skeletni mišići sadrže dosta vitaminskih disulfida.

Slobodni tiamin se normalno lako određuje u crijevima i bubrezima, što može biti i zbog čisto metodoloških nedostataka, budući da ova tkiva imaju izuzetno visoku aktivnost fosfataze i do trenutka kada se materijal uzme za istraživanje možda je već nastupila djelomična defosforilacija vitaminskih estera. . S druge strane, ovi isti mehanizmi mogu igrati ulogu u uklanjanju vitamina iz krvi u urin ili izmet. Količina vitamina u ljudskom izmetu je približno 0,4-1 mcg i praktično je nezavisna od biosinteze vitamina crijevnom mikroflorom.

Određeni uvid u dinamiku razmjene tkivnih rezervi vitamina daju eksperimenti provedeni sa S35-tiaminom. Obnavljanje tiamina se događa u različitim tkivima različitim brzinama i praktično potpuna zamjena Pretvaranje neradioaktivnog vitamina u radioaktivno (ubrizgava se dnevno) provodi se do 8. dana eksperimenta samo u jetri, bubrezima, slezeni i skeletnim mišićima. U srcu, pankreasu i moždanom tkivu ovaj proces nije završen do navedenog datuma. Ovi podaci pokazuju da je količina vitamina koja se nalazi u tkivima mnogo puta veća od nivoa potrebnog za obezbjeđivanje specifičnih TDP enzimskih sistema. Očigledno, značajne količine vitamina su prisutne u tkivima, posebno u srcu i jetri, u obliku njegovih derivata koji obavljaju neke druge ne-koenzimske funkcije.

Mehanizmi taloženja tiamina u tijelu

Fiksacija vitamina u tkivima povezana je uglavnom sa stvaranjem TDP, koji čini najmanje 80-90% ukupnog tiamina koji se nalazi u tijelu. Određena nesigurnost u vezi s ovim problemom povezana je s otkrivanjem drugih TF i miješanih tiamin disulfida zajedno s TDF, posebno u kratkim intervalima nakon primjene vitamina. Pod određenim uslovima, od 10 do 30% vitamina može predstavljati TMP i TTP. Osim toga, TTP se lako pretvara u TDP tokom obrade biološkog materijala prije testiranja. Kao i drugi fosforilirani koenzimi, TDP je fiksiran za proteine ​​svojom pirofosfatnom grupom. Međutim, drugi dijelovi molekule vitamina igraju jednako aktivnu ulogu.

Formiranje tiamin fosfata (TP)

Reakcija fosforilacije tiamina nastaje zbog ATP-a prema opštoj jednačini: tiamin + ATP-> TDP + AMP.

Obrasci ove reakcije potvrđeni su korištenjem djelomično pročišćenog preparata tiamin kinaze iz rastvorljive frakcije homogenata jetre. Optimalni pH za formiranje TDP ovim enzimskim preparatom bio je u rasponu od 6,8-6,9. AMP i ADP potiskuju fosforilaciju tiamina. U prisustvu AMP-a formirani su samo tragovi, au prisustvu ADP-a formirane su vrlo male količine TDP-a. Ako je u medijum dodat TMP umesto tiamina, formiranje TDP je inhibirano. Tiamikinaza, pročišćena otprilike 600 puta, korištena je za proučavanje mehanizma fosforilacije vitamina pomoću označenog gama-P32-ATP. Ispostavilo se da tiamin prima kompletnu pirofosfatnu grupu iz ATP-a.

U nizu studija na tiamin kinazi izoliranoj iz kvasca i životinjskih tkiva, otkriveno je da se aktiviraju joni mangana, magnezija i kobalta, ali kalcij, nikal, rubidij i željezo nisu inhibirali enzim u širokom rasponu koncentracija. Isti radovi su pokazali mogućnost fosforilacije tiamina zbog drugih nukleotid trifosfata (GTP, ITP, UTP, itd.) te da je glavni proizvod reakcije TDP i mala količina TMP. Upotreba P32-ATP, kao iu studijama prethodnih autora, potvrdila je mehanizam transfera pirofosfatne grupe direktno na tiamin.

Međutim, rezultati dobiveni in vitro nisu u potpunosti potvrđeni pri proučavanju fosforilacije tiamina u tijelu i u eksperimentima s mitohondrijama. S jedne strane, nakon intravenske primjene tiamina, fosforom obilježeni TDP i TTP, ali ne i TMP, pronađeni su u krvi životinja u roku od 30-60 minuta, tj. mehanizam piroforilacije je potvrđen. S druge strane, nakon intravenske primjene TMP-a, aktivnost kokarboksilaze i transketolaze u krvi raste brže nego nakon primjene slobodnog tiamina. Neki mikroorganizmi lakše formiraju TDP iz TMP nego iz slobodnog vitamina, a tiamin kinaza, koja se ranije nalazila u jetri, nije pronađena u mitohondrijama bubrega, u kojima se fosforilacija tiamina odvija na drugačiji način. Mehanizam fosforilacije vitamina koji uključuje samo ATP ne uklapa se uvijek jednostavan dijagram prijenos pirofosfatne grupe općenito, makar samo zato što se, uz TDP, drugi TP, uključujući čak i T-polifosfate, nalaze u značajnim količinama u različitim biološkim materijalima.

Brojne studije bave se pitanjem lokalizacije sistema odgovornih za fosforilaciju tiamina. Jetra, u roku od sat vremena nakon primjene tiamina, hvata 33-40% vitamina, akumulirajući njegove različite fosforne estre. Fosforilacija obilježenog vitamina u različitim organima odvija se prema opadajućoj aktivnosti: jetra, bubrezi, srce, testisi, mozak. U ovom slučaju, radioaktivnost tiamin fosfornih estera opada u nizu: TTP, TDP, TMP. Fosforilacija tiamina je aktivna u mitohondrijima, mikrosomima i hijaloplazmi.

Iz gore navedenih činjenica lako je zaključiti da bi ukupni intenzitet procesa esterifikacije vitamina u organizmu ili u pojedinim tkivima u velikoj mjeri trebao korelirati sa aktivnošću procesa koji opskrbljuju ATP. Prva eksperimentalna zapažanja u tom pogledu, izvršena na homogenatima jetre ili krvnim ćelijskim elementima, naknadno su u potpunosti potvrđena. Svi inhibitori disanja i glikolize ili jedinjenja koja se takmiče sa T za ATP, po pravilu smanjuju nivo TDP u krvi i tkivima.

Uloga pojedinih grupa u molekulu tiamina za njegovo vezivanje u tkivima

Do danas je sintetizovan veliki broj novih derivata tiamina (mešoviti disulfidi, derivati ​​O-benzoila i dr.), koji se široko uvode u terapijsku i preventivnu praksu. Prednosti novih vitaminskih preparata, u pravilu, otkrivene su čisto empirijski zbog činjenice da do sada nemamo dovoljno informacija o molekularnim mehanizmima asimilacije tiamina, prirodi njegove interakcije sa specifičnim (enzimi) i nespecifičnim (vitamin). transport) proteini. Potrebu za tačnim idejama po ovom pitanju diktiraju i široki izgledi za upotrebu tiaminskih antivitamina (Amprol, hlorotiamin, deoksitiamin) u medicinske svrhe (vidi dolje).

Rad na sintezi novih derivata tiamina sa unapred određenim fizičko-hemijskim svojstvima, koji određuju mogućnost ciljanog delovanja na metaboličke procese u organizmu, nezamisliv je bez konkretnih ideja o ulozi pojedinih grupa atoma vitamina i njegovih derivata u ovoj oblasti. Važnost pirofosfatnog radikala za specifičnu proteidizaciju TDP-a u sastavu odgovarajućih enzima je već istaknuta gore. Pojavio se veliki broj podataka koji dokazuju učešće tiamina u drugim reakcijama koje nemaju nikakve veze sa koenzimskim funkcijama vitamina. Može se pretpostaviti da raznolikost aktivnih grupa u molekulu tiamina odgovara posebnim oblicima preteidizacije, u kojoj se neka područja molekule vitamina blokiraju, a druga, važna za odgovarajuću funkciju, istovremeno otvaraju. Zaista, prvi tip proteidizacije (preko pirofosfatnog radikala) odgovara funkciji koenzima i ostavlja 2. ugljik tiazola i amino grupu pirimidinske komponente slobodnim i dostupnim supstratu. S druge strane, očigledno je da se učešće vitamina u redoks reakcijama ili u procesima transfosforilacije mora kombinovati sa isključivanjem mogućnosti njegovog istovremenog funkcionisanja kao koenzima, jer u prvom slučaju depolarizacija i otvaranje neophodan je tiazolni prsten, au drugom slobodni položaj fosforiliranog oksietil radikala. Budući da se 80-90% tiamina prisutnog u tkivima oslobađa samo kiselinom i enzimskom hidrolizom, možemo pretpostaviti da su svi vezani oblici vitamina u proteidiziranom, odnosno vezanom na proteine ​​stanju.

Ideja o značaju pojedinih dijelova molekule tiamina u ovom procesu može se lako dobiti određivanjem stepena vezivanja tkiva sumporom označenog vitamina (S35) i nekih njegovih derivata kojima nedostaju određeni aktivni centri, npr. amino grupa - oksitiamin (oksi-T), amino grupa i oksietil radikal - hloroksitiamin (CHOT), kvaternarni azot u tiazolnom ciklusu - tetrahidrotiamin (TT). Ne dotičući se detalja pokrenutog pitanja, možemo s razumnom pouzdanošću tvrditi da modifikacije strukture barem jednog mjesta u molekuli vitamina oštro krše (vidi tabelu) uslove za njegovo vezivanje u tkivima: nakon 24 sata, svi uvedeni označeni derivati ​​tiamina vezuju se lošije od vitamina.

Ova činjenica sama po sebi sugerira da kada tiamin stupa u interakciju s proteinima, ne jedna ili dvije, već, očigledno, nekoliko grupa igraju ulogu.

Funkcije koenzima tiamin difosfata

Poznat je značajan broj različitih reakcija koje katalizira TDP. Međutim, sve se one mogu svesti na nekoliko tipičnih opcija: jednostavna i oksidativna dekarboksilacija alfa-keto kiselina, kondenzacija aciloina, fosforoklastično cijepanje ketosaharida. Čini se da su enzimski sistemi uključeni u ove reakcije ujednačeni u osnovnim principima njihovog djelovanja; drugačija je samo kasnija sudbina “aktivnog aldehidnog fragmenta” koji nastaje u prvim fazama procesa. Studije transformacija alfa-keto kiselina omogućile su jasno razumijevanje kako uloge stvarnog dekarboksilirajućeg fragmenta multienzimskog kompleksa dehidrogenaze koji sadrži TDP, tako i redoslijeda svih drugih reakcija povezanih s njim.

U sistemu transketolaze (TK), fragment “aktivnog aldehida” će očigledno biti predstavljen radikalom glikola koji se prenosi iz odgovarajućih izvora (ksiluloza-5-fosfat, fruktoza-6-fosfat, hidroksipiruvat, itd.) na različite akceptore (riboza- 5-fosfat, eritroza-4-fosfat, glukoza-6-fosfat). U reakciji fosfoketolaze, "aktivni glikol" radikal se pretvara direktno u acetil fosfat.

Značajan napredak u rasvjetljavanju mehanizma katalitičkog djelovanja TDP-a postignut je kao rezultat istraživanja sprovedenih u dva glavna pravca: stvaranje modela neenzimskih sistema i uvođenje različitih analoga ili antagonista tiamina u enzimske sisteme. Koristeći prvi put, bilo je moguće pokazati da je vitamin B1, čak iu svom nefosforilisanom obliku, sposoban, pod određenim uslovima u odsustvu proteina, da katalizira reakcije dekarboksilacije, formiranja acetona i dismutacije diacetila. Različiti tipovi eksperimenata u kojima je koenzimska aktivnost TDF-a uspoređena sa aktivnošću antimetabolita vitamina ili proučavana uz dodatak Reineckeove soli, bromoacetata, para-kloro-živinog benzoata i drugih spojeva pokazali su da su katalitički najvažnije grupe u molekuli tiamina su: sumpor, kvaternarni azotni tiazolni prsten, amino grupa na poziciji 4 pirimidinskog prstena, drugi atom ugljika tiazola (2-C-T3), metilenski most. Neka aktivna mjesta (sumpor, dušik, metilenski most) su neophodna samo za održavanje određene strukture i stvaranje odgovarajuće elektronske gustoće na drugom atomu ugljika tiazola (2-C-T3), koji je glavni katalitički centar. Značenje amino grupe pirimidinske komponente je još uvijek kontroverzno i ​​neizvjesno.

Značenje drugog ugljika tiazola

Na primjeru kondenzacije benzoina po prvi put su prikazana katalitička svojstva tiazolijevih soli. Tada je otkriveno da se proton lako odvaja od 2-C-Ts u normalnim, bliskim fiziološkim uslovima, a iz tiamina se formira dvostruki ion, za koji je bilo lako pretpostaviti mehanizme interakcije sa alfa-keto kiselinama i formiranje intermedijarnog spoja hidroksietiltiamina (OHET), što odgovara ideji o “aktivnom acetaldehidu”.

Sintetičke droge OET, testiran kao faktor rasta za mikrobe, imao je 80% aktivnosti u odnosu na vitamin. Formiranje OET-a kao prirodnog metaboličkog proizvoda je pokazano za neke mikroorganizme. Ideje o odlučujućoj ulozi 2-C-T3 u implementaciji funkcija koenzima pokazale su se prilično plodonosnim, jer su u relativno kratkom vremenskom periodu izolovani neki derivati ​​TDP, koji odgovaraju drugim poznatim međuproizvodima enzimskih reakcija: dihidroksietil -TDP (“aktivni glikolaldehid” u reakcijama transketolaze i fosfoketolaze), alfa-hidroksi-gama-karboksi-propil-TDP (“aktivni sukcinski semaldehid”) i hidroksimetil-TDP, koji igra ulogu u metabolizmu glioksilata i formiranju aktivnog oblika radikali.

Značaj pirimidinske komponente

Čak i manje zamjene u aminopirimidinskoj komponenti tiamina naglo smanjuju vitaminsku aktivnost novih spojeva. Posebna pažnja u tom pogledu dugo se poklanja amino grupi, čija zamjena hidroksi grupom uzrokuje stvaranje poznatog vitaminskog antimetabolita - hidroksi-T, koji nakon fosforilacije u difosfat može potisnuti aktivnost oba PD i TC. Gubitak aktivnosti koenzima se takođe primećuje u slučaju manje promjene strukturu amino grupe (metilacija) ili njeno jednostavno uklanjanje iz TDF.

Kritičko ispitivanje opsežnog eksperimentalnog materijala koji se tiče proučavanja katalitičke aktivnosti tiamina ili njegovih derivata u modelskim i enzimskim sistemima nameće novu pažnju nekim karakteristikama strukture katalizatora i supstrata koji se razmenjuju uz njegovo učešće.

Ova karakteristika, zajednička za koenzim i supstrate, je stroga ovisnost razmatranih reakcija istovremeno o dva aktivna centra - o supstratu i, očigledno, o katalizatoru. Zaista, čitav niz supstrata koji sudjeluju u reakcijama kataliziranim TDP-om može se lako svesti na jedan suštinski jedan tip, čija je posebnost susjedni raspored karbonilnih i hidroksilnih grupa na susjednim atomima ugljika. Samo između takvih atoma ugljika dolazi do prekida veze (tiaminolize) uz učešće TDP-a.U ovom slučaju uvijek isti fragment postaje „aktivan“, sposoban za razne kondenzacije, a drugi postaje „pasivan“, konačni metabolit reakcija. Specifičan raspored karbonilnih i hidroksilnih grupa je apsolutno neophodan za katalitički mehanizam.

Nekoenzimska aktivnost tiamina i nekih njegovih derivata

Uz razjašnjenje mehanizma glavnih reakcija u kojima TDP ima katalitičku ulogu, postoje brojni podaci o visokoj biološkoj aktivnosti drugih ne-koenzimskih derivata tiamina. Jasno su se ukazala dva pravca istraživanja: moguće učešće različitih fosfornih estera vitamina u aktivnom prenosu energetski bogatih fosfatnih grupa (anhidridna veza u TDP je makroergična) i verovatnoća da se tiamin umeša u redoks reakcije. Zbog činjenice da su specifični enzimski sistemi koji sadrže tiamin uključeni u regulaciju gore navedenih procesa nepoznati, efekti vitamina uočeni u ovoj oblasti metabolizma mogu se smatrati manifestacijom njegovih nespecifičnih funkcija.

tiaminofosfati (TP)

Nakon razvoja dostupne metode Nakon što je dobio TDF, počeo je da se široko testira na različite bolesti u kliničkim okruženjima. Intravenska primjena 100-500 mg TDF tokom dijabetičke acidoze povećala je količinu piruvata formiranog iz glukoze. Učinak slične prirode uočen je kod dijabetesa nakon primjene ATP-a ili fosfokreatina. U mišićima, tokom umora i odmora, razgradnja i resinteza TDP se odvija približno prema istim obrascima koji su poznati za ATP i fosfokreatin. Uočene su karakteristične promjene tokom odmora, kada je količina TDF-a premašila početni nivo prije zamornog rada. Razlozi povećanog raspada TDP-a tokom mišićne kontraktilne aktivnosti teško se mogu objasniti sa stanovišta poznatih koenzimskih funkcija TDP-a. Utvrđeno je da davanje velikih doza TDF životinjama nakon nekoliko sati značajno (ponekad 2 puta) povećava sadržaj labilnih fosfornih spojeva u tkivima.

Slobodni tiamin i njegovi derivati

Primjena vitaminskih antimetabolita - hidroksi-T i PT - životinjama uzrokuje drugačiju sliku poremećaja metabolizma i fizioloških funkcija, što sugerira mogućnost da tiamin ima nekoliko različitih ili čak neovisnih funkcija. Razlika između ovih antimetabolita sa hemijske tačke gledišta svodi se na isključenje tiol-disulfidnih transformacija u PT i tricikličnih tiohrom (Tx) tipa u oksi-T. Mogućnost katalitičkog efekta tiamina na nivou redoks reakcija u metabolizmu je odavno prihvaćena i kritikovana od strane raznih autora. Zaista, različiti nivoi opskrbe vitaminima snažno utiču na aktivnost brojnih oksidativnih enzima ili na sadržaj redukovanih oblika glutationa u krvi. Vitamin ima antioksidativna svojstva protiv askorbinske kiseline, piridoksina i lako stupa u interakciju sa hidroksi grupama polifenola. Dihidro-T se djelomično oksidira u tiamin kvascem i ekstraktima bez ćelija, kristalnim preparatima peroksidaze, tirozinaze i neenzimski pri interakciji sa kristalnim ubikinonom, plastohinonom, menadionom.

Tiol-disulfidne transformacije

TDS je pronađen u životinjskim tkivima, urinu, krvi koja teče iz jetre prokrvljene vitaminom, kvascem itd. Lakoća interakcije TDS-a sa cisteinom i glutationom dala je povoda za pretpostavku o vjerovatnoći direktnog sudjelovanja vitamina u oblik tiola u redoks reakcijama u tijelu. Takođe je pokazano da u alkalnoj sredini iu biološkim sistemima vitamin lako reaguje sa raznim jedinjenjima tiola, formirajući uparene disulfide. U interakciji sa hidrohinonom, rutinom i katehinima, tiamin se pretvara u TDS. Ova reakcija može imati posebnu ulogu u reverzibilnim transformacijama kinona u difenole, na primjer, u melanogenezi u jednoj od faza konverzije tirozina u melanin.

Učešće tiamina u metabolizmu

Dekarboksilacija alfa-keto kiselina u mikroorganizmima se odvija bez oksidacije konjugata, a enzim karboksilaza, tipičan za ovo djelovanje, razlaže piruvat do ugljičnog dioksida i acetaldehida.

CH3-CO-COOH --> CH3-CHO + CO2

Isti enzim učestvuje u razmjeni drugih slično konstruiranih keto kiselina i može katalizirati kondenzaciju nastalih aldehida do odgovarajućih aciloina. Neoksidativne transformacije alfa-keto kiselina također se javljaju u životinjskim tkivima pod određenim uvjetima. Ali za životinjska tkiva, glavni tipični put za transformaciju alfa-keto kiselina je njihova oksidativna dekarboksilacija. Ovaj proces uključuje nekoliko spojeva (piruvat, ketoglutarat, glioksilat, gama-hidroksi-alfa-ketoglutarat) i povezan je s različitim specifičnim enzimima.

1. Dehidrogenaza pirogrožđane kiseline (PD) provodi dekarboksilaciju i oksidaciju piruvata (PA) kroz međustepene korake, koji se mogu sažeti općom jednadžbom:

CH3-CO-COOH + CoA + NAD CH3-CO-CoA + CO2 + NAD.H2.

Dakle, reakcija kontrolira proces aerobne oksidacije ugljikohidrata i zauzima ključno mjesto u putevima pretvaranja ugljikohidrata u lipide i katabolizma glukoze kroz ciklus limunske kiseline. Enzim je vrlo osjetljiv na nedostatak tiamina u cijelom tijelu, pa su nedostatak vitamina i hipovitaminoza B1 obično praćeni inhibicijom procesa razgradnje PC-ja i odgovarajućom akumulacijom ketokiseline u krvi i urinu. Ova posljednja okolnost se široko koristi kao biohemijski indikator nedostatka tiamina. PD reakcija je također od velike važnosti za održavanje određene ravnoteže u metabolizmu aminokiselina, budući da je PC učesnik u mnogim reakcijama transaminacije, uslijed čega se pretvara u aminokiselinu alanin.

2. Alfa-ketoglutarna kiselina dehidrogenaza (KGD) se ne razlikuje od PD po glavnom slijedu svog djelovanja i kofaktorima uključenim u reakciju. Međutim, sam enzim je izgrađen od većih proteinskih podjedinica, a TDP u njemu je čvršće vezan za dekarboksilirajući fragment nego za analogni protein u PD. Ova okolnost sama po sebi umnogome objašnjava veću otpornost enzima na nedostatak tiamina u tijelu i naglašava važnost reakcije koju katalizira CGD za vitalne procese. Zaista, enzim, kao komponenta sistema cikloforaze, učestvuje u oksidativnoj konverziji alfa-ketoglutarne kiseline (KGA) u sukcinil-CoA.

HOOS-CH2 CH2 CO- COOH + CoA + NAD -- > HOOS-CH2 CH2 CO- CoA + CO2 + NAD-H2.

Nivo CHA, koji kontrolira CHD, također je važan za stalnu povezanost ciklusa limunske kiseline s metabolizmom proteina, posebno s reakcijama transaminacije i aminacije koje rezultiraju stvaranjem glutaminske kiseline.

3. Dehidrogenaza gama-hidroksi-alfa-ketoglutarne kiseline otkrivena je 1963. Ovo jedinjenje nastaje u tkivima u primetnim količinama iz hidroksiprolina ili iz PC i glioksilata. Nakon oksidativne dekarboksilacije, gama-hidroksi-alfa-KHA se pretvara u jabučnu kiselinu, jedan od međusupstrata ciklusa limunske kiseline. Sa nedostatkom tiamina, enzim brzo gubi aktivnost, a spori obrt PC koji se opaža u ovim uslovima doprinosi prekomernom stvaranju gama-hidroksi-alfa-KHA. Potonje jedinjenje, kako se pokazalo, snažan je kompetitivni inhibitor akonitaze, izocitrat dehidrogenaze i alfa-KGC dehidrogenaze, odnosno tri enzima ciklusa limunske kiseline. Ova okolnost prilično dobro objašnjava ranije naizgled kontradiktornu činjenicu, kada količina CHD u nedostatku vitamina B1 ostaje gotovo normalna uz očitu inhibiciju ciklusa limunske kiseline.

4. Oksidativna dekarboksilacija glioksilne kiseline sa formiranjem aktivnog formilnog ostatka, koji se, očigledno, može široko koristiti u odgovarajućim metaboličkim reakcijama, na primer, u sintezi azotnih baza nukleinskih kiselina.

5. Fosforoklastično razlaganje ketosaharida, posebno ksiluloze-5-fosfata, kod nekih mikroorganizama vrši enzim fosfoketolaza koji sadrži TDP.

Ksiluloza-5-fosfat + H3P04 - > fosfogliceraldehid + acetil fosfat.

Odsustvo poznatih specifičnih akceptora vodika u sastavu ovog enzima sugerira da DOETDP nastao tokom reakcije prolazi kroz intramolekularnu oksidaciju sa formiranjem acetilnog ostatka direktno na TDP, nakon čega se gotovi acetil odstranjuje iz koenzima uz učešće fosforne kiseline. kiselina. Zbog činjenice da se reakcija odvija na sličan način sa fruktozo-6-fosfatom, pretpostavlja se da mikroorganizmi imaju poseban “fosfoketolazni” šant u metabolizmu ugljikohidrata, koji uz učešće transaldolaze, transketolaze, izomeraze i epimeraze pentoze fosfati, aldolaza i fruktoza difosfataza, osigurava skraćeni put asimilacije fruktoze uz moguće stvaranje 3 molekula ATP-a i acetata.

Fruktoza 6-fosfat + 2H3PO4 -- > 3-acetil fosfat.

Enzimi slični fosfoketolazi, koji katalizuju stvaranje acetil fosfata iz piruvata, također su pronađeni u određenim vrstama mikroorganizama.

6. Transketolaza katalizira prijenos glikol aldehidnih radikala sa ketosaharida na aldosaharide. Tipičan i možda najvažniji primjer ove vrste je interakcija ksiluloza 5-fosfata sa ribozom 5-fosfatom ili eritroza 4-fosfatom u ciklusu pentoze. Uz sudjelovanje transketolaze javljaju se reakcije neoksidativnog stvaranja pentoza fosfata iz heksoza fosfata ili reakcije asimilacije pentoza fosfata kada je riječ o funkcioniranju glukozno-monofosfatnog oksidativnog šanta. Očigledno je da je na ovaj način transketolaza usko povezana sa procesima snabdevanja organizma pentoza fosfatima (sinteza nukleotida, nukleinskih kiselina) i NADPH2, koji je najvažniji snabdevač vodonika u većini reduktivnih biosinteza (masne kiseline, holesterol, hormoni). , itd.). Ista reakcija transketolaze služi kao jedan od međukoraka u fotosintetskim procesima koji zavise od konstantne regeneracije ribuloza-1,5-bisfosfata. Zanimljivo je napomenuti da je DOETDP, koji nastaje tokom reakcije transketolaze, jedinjenje koje se podvrgava oksidaciji u glikolil-CoA u sistemu alfa-keto kiselina dehidrogenaze. Na taj način se može formirati ostatak glikolne kiseline koji se zatim koristi u sintezi N-glikolil-neuraminske kiseline i drugih glikolnih spojeva.

Antitiaminski faktori

• vitaminski antimetaboliti
• tvari koje inaktiviraju vitamin na različite načine kroz direktnu interakciju s njim.

Prva grupa uključuje niz umjetno dobivenih analoga tiamina s različitim kemijskim modifikacijama strukture njegove molekule. Interes za takve spojeve objašnjava se činjenicom da su se neki od njih pokazali kao moćni antiprotozoalni lijekovi, dok drugi izazivaju promjene u tijelu životinja koje su od interesa za korekciju određenih metaboličkih poremećaja kod ljudi.

Druga grupa uključuje enzime koji specifično uništavaju vitamine (tiaminaze) i širok spektar prirodnih spojeva (termostabilni antivitaminski faktori) koji inaktiviraju tiamin. Antivitamini druge vrste u nekim slučajevima djeluju kao patogenetski uzročnici u razvoju hipo- i vitaminskih nedostataka kod ljudi ili životinja i, moguće, igraju određenu ulogu kao prirodni regulatori djelovanja tiamina. Razmatranje ovog pitanja u tom pogledu čini se opravdanim zbog činjenice da višak vitamina u tijelu dovodi do jasnih metaboličkih odstupanja od norme, a neke ljudske bolesti su praćene nakupljanjem tiamina ne samo u krvi, već i u unutrašnjim organima.

Antimetaboliti tiamina

Važnost komponenti pirimidina i tiazola u enzimskim reakcijama i uloga oksietil radikala za fiksaciju TDP u tkivima ili za učešće u reakcijama transfosforilacije su detaljno razmotreni gore. Ispostavilo se da su sve tri navedene grupe oni dijelovi molekule vitamina čije se modifikacije dramatično mijenjaju. biološka svojstva kompletnu vezu. Od derivata sa modifikovanom strukturom tiazola, detaljnije je proučavan analog u kojem je tiazol zamenjen piridinom, PT. Antivitaminska svojstva ovog jedinjenja u odnosu na nervno tkivo mogu se povećati za približno 10 puta ako se 2"-metilna grupa u pirimidinu istovremeno zameni etilnom. Najmoćniji antivitamin B1 među pirimidin-modifikovanim derivatima tiamina je hidroksi-T i približno je 8 puta slabiji od 2" -butil-T. Istraživači su došli do proizvodnje antimetabolita s modificiranim 5-hidroksietil radikalom na zaobilazni način. Prvo je dobijen 1-(4-amino-2-p-propil-5-pirimidinil)-2-pikolin hlorid ili amprol, koji se pokazao kao vrlo efikasan antikokcidiotik. Tada se pokazalo da je njegov terapeutski učinak posljedica kršenja asimilacije (najvjerovatnije fosforilacije) tiamina u protozoama. Nastali vitaminski derivati, lišeni hidroksila u 5-etil radikalu, postali su nova grupa antimetabolita proizvedenih u industrijskoj mjeri u medicinske svrhe.

Prirodni antivitaminski faktori

Tiaminaza. Simptomi koji podsjećaju na paralitički oblik beri-beri i koji se javljaju kod lisica kada se pretežno hrane sirovim šaranom prvi put su opisani 1936. godine. Ubrzo je ustanovljeno da je uzrok bolesti kod životinja nedostatak tiamina, uzrokovan prisustvom u unutrašnjim organima šaran i druga tkiva određenih morskih riba, školjki, biljaka i mikroorganizama sadrže enzim koji specifično uništava tiamin - tiaminazu. Kasnije su se počela razlikovati dva oblika enzima: tiaminaza I, koja razgrađuje vitamin uz istovremeno zamjenu tiazola nekom dušičnom bazom, i tiaminaza II, koja hidrolitički razgrađuje vitamin na komponente pirimidina i tiazola. Drugi oblik tiaminaze do sada je pronađen samo u mikroorganizmima (Bac. aneurinolyticus), ali su potonji često uzročnici tiaminazne bolesti kod ljudi, koja se javlja kao kronična hipovitaminoza B1.

Toplotno stabilni faktori koji inaktiviraju tiamin nalaze se u ribama i mnogim biljkama, posebno u paprati. Često ovi faktori prate tiaminaze. Poznato je da faktor otporan na toplinu iz unutrašnjosti šarana uništava vitamin, poput tiaminaze, i sam je supstanca hemičke prirode, a faktor sadržan u paprati je 3,4-dihidroksicimetna kiselina, koja stvara neaktivne komplekse sa tiamin.

I tiaminski antimetaboliti i prirodni antivitaminski faktori našli su široku primjenu za eksperimentalnu reprodukciju nedostatka vitamina B1 kod životinja, a neki od njih (amprol, klorotiamin) se koriste kao terapeutski lijekovi u veterinarskoj praksi.

Potreba za tiaminom i metode za određivanje opskrbljenosti tijela vitaminom B1

Poteškoće u određivanju potrebe za tiaminom kod ljudi ili životinja uglavnom su povezane s nemogućnošću provođenja odgovarajućih pokusa ravnoteže u ove svrhe, budući da značajan dio vitamina koji ulazi u organizam prolazi kroz brojne transformacije, koje su još uvijek malo proučavane. U tom smislu, jedini kriterij koji kontrolira sadržaj vitamina u ishrani su indirektni pokazatelji koji se određuju analizom urina i krvi kod ljudi ili čak tkiva kod životinja. Značajan dio preporuka o potrebi za tiaminom dat je na osnovu procjene opšte stanje subjekti: odsustvo kliničkih znakova hipovitaminoze, otklanjanje određenih vrsta funkcionalnog nedostatka dodatnom primjenom vitamina, itd. Za stanovništvo Rusije, uzimajući u obzir prilagođavanja za individualne fluktuacije, preporučena norma je 0,6 mg tiamina na 1000 kalorija dnevno dijeta. Ovu dozu treba smatrati najpotpunijom uzimajući u obzir potrebu osobe za vitaminom u uvjetima prosječnih klimatskih zona i prosječne fizičke aktivnosti. U određenim granicama profesionalne karakteristike dijeta (povećan sadržaj kalorija) sa ovim pristupom osigurava se nizom različitih proizvoda u hrani koja se konzumira dnevno. Međutim, treba imati na umu da prevlast masti u prehrani (4 puta u odnosu na uobičajeno) smanjuje potrebu za tiaminom za otprilike 15-20%, a prekomjerna potrošnja ugljikohidrata, naprotiv, povećava potrošnju vitamina.

Poznato je da se potreba za tiaminom u odnosu na kalorijski sadržaj hrane povećava tokom fizičkog i neuropsihičkog stresa, tokom trudnoće i dojenja, kada je organizam izložen određenim hemijskim (lekovi, industrijski otrovi) ili fizičkim (hlađenje, pregrijavanje, vibracije, itd.). itd.) faktora, kao i za mnoge zarazne i somatske bolesti. Dakle, potreba za tiaminom na krajnjem sjeveru je 30-50% veća. Sa starenjem organizma, kada se uslovi za apsorpciju i intersticijsku asimilaciju vitamina značajno pogoršavaju, izračunavanje potrebe treba povećati za 25-50% u odnosu na kalorijski sadržaj hrane. Potrošnja vitamina naglo raste (1,5-2,5 puta) među radnicima u vrućim radnjama i letačkim osobljem moderne brze avijacije. Kod fiziološkog stresa uzrokovanog endogenim faktorima (trudnoća, dojenje), potreba za tiaminom se povećava za 20-40%. Za mnoge intoksikacije i bolesti preporučuje se dnevna primjena tiamina u dozama višestruko većim od fizioloških potreba (10-50 mg). Malo je vjerovatno da je u potonjim slučajevima riječ o specifičnom vitaminskom dejstvu datog jedinjenja, jer neka svojstva tiamina kao hemijskog jedinjenja mogu igrati posebnu ulogu u ovom slučaju.

Dnevne potrebe za tiaminom različitih grupa stanovništva u gradovima sa razvijenim javnim službama
(U gradovima i selima sa slabije razvijenim javnim službama potreba se povećava za oko 8-15%)
po intenzitetu rada

		Potrebe za tiaminom u mcg
Grupe	Starost u godinama	Muškarci		Žene
		pod normalnim uslovima		pod normalnim uslovima	sa dodatnim fizička aktivnost
Prvo	18 - 40	1,7	1,9	1,4	1,6
	40 - 60	1,6	1,7	1,3	1,4
Sekunda	18 - 40	1,8	2,0	1,5	1,7
	40 - 60	1,7	1,8	1,4	1,5
Treće	18 - 40	1,9	2,1	1,5	1,8
	40 - 60	1,7	1,9	1,6	1,6
Četvrto	18 - 40	2,2	2,4	2,0	2,0
	40 - 60	2,0	2,2	1,7	1,8
Momci	14 - 17	1,9
cure	14 - 17			1,7
Starije osobe	60 - 70	1,4	1,5	1,2	1,3
Stara	70	1,3		1,1
Djeca (bez spolne podjele)
Djeca	0,5 - 1,0	0,5
Djeca	1 - 1,5	0,8
Djeca	1,5 - 2	0,9
Djeca	3 - 4	1,1
Djeca	5 - 6	1,2
Djeca	7 - 10	1,4
Djeca	11 - 13	1,7

Za laboratorijske životinje koje se najčešće koriste u eksperimentima, možete se fokusirati na sljedeće vrijednosti potreba za tiaminom: za goluba - 0,125 mg na 100 g hrane, za psa - 0,027-0,075 mg, za miša - 5- 10 μg, za štakora - 20-60 μg, za mačku - 50 mcg na 100 g dnevno.

Dakle, odlučujući kriterij za opskrbu tijela tiaminom je pouzdanost utvrđivanja prisustva ili odsustva nedostatka vitamina kod ispitanika. Važni pokazatelji, uz određivanje samog vitamina, u ovom slučaju su metaboliti (alfa-keto kiseline), čiji metabolizam zavisi od enzima koji sadrže TDP ili samih enzima (dehidrogenaze, transketolaza). Uzimajući u obzir specifičnosti kliničkih i eksperimentalnih studija, ukratko ćemo razmotriti vrijednost navedenih indikatora u primjeni na neka specifična stanja i prirodu materijala koji se analizira.

Pregled urina

Kao što je već navedeno, kod ljudi, sadržaj vitamina u dnevnom urinu manji od 100 mcg većina autora prihvaća kao dokaz nedostatka tiamina. Međutim, uz normalan unos vitamina iz hrane, njegovo izlučivanje urinom ovisi i o prirodi liječenja lijekovima (ako je riječ o pacijentu) i stanju izlučne funkcije bubrega. Neki lijekovi mogu naglo smanjiti, dok drugi povećati izlučivanje vitamina. Povećano izlučivanje tiamina ne može se uvijek smatrati dokazom zasićenosti vitaminom, jer uzrok može biti kršenje mehanizama reapsorpcije u bubrežnom tubularnom aparatu ili nedovoljno taloženje vitamina zbog poremećaja procesa njegove fosforilacije. S druge strane, nizak sadržaj tiamina u mokraći oboljelih osoba možda nije posljedica njegovog nedostatka, već djelomične restrikcije unosa hrane koja sadrži odgovarajuću manju količinu vitamina. S tim u vezi, u cilju dobijanja Dodatne informacije Da bi se utvrdilo stanje intersticijalnog metabolizma tiamina, prilično je rasprostranjena metoda ispitivanja urina nakon parenteralnih opterećenja. Pogodno je izvršiti trostruko opterećenje, na osnovu doze od 0,5 mg vitamina na 1 kg težine pacijenta, zaokružujući težinu na desetke kilograma.

Sve metode za određivanje tiamina moraju se provjeriti na ponovljivost vrijednosti dobivenih uz njihovu pomoć u slučaju prisutnosti lijekova u urinu pacijenata. Poznato je, na primjer, da salicilati, kinin i drugi lijekovi mogu uzrokovati dodatnu fluorescenciju, ometajući ispravnu interpretaciju fluorimetrijskih podataka, a PAS, u direktnoj interakciji s fericijanidom, naglo smanjuje prinos tiohroma. U eksperimentalnim uslovima, prikladan pokazatelj opskrbe tiaminom je određivanje nivoa piruvata (PC) u urinu. Treba imati na umu da samo teške oblike hipovitaminoze B1 prati jasna akumulacija ove ketokiseline, koja se najčešće definira kao bisulfitna veziva (BSB). U patološkim stanjima, posebno kada su u pitanju bolesni ljudi, nivo EFS, kao i količina samog PC u mokraći, varira u veoma širokim granicama u zavisnosti od intenziteta metabolizma ugljenih hidrata, a ovaj poslednji kontroliše veliki broj različitih faktora koji nisu direktno povezani s tiaminom. Indikatore nivoa EFS ili PC u urinu u takvim situacijama treba koristiti samo kao dodatne podatke.

Test krvi

Glavni oblik vitamina prisutan u krvi je TDP. Određivanja kod zdravih ljudi razne metode, daju u prosjeku iste vrijednosti, ali sa fluktuacijama u prilično širokim granicama (4-12 μg%). Ako se fokusirate samo na ovaj pokazatelj, samo vrijednosti ispod 2-4 μg% mogu se smatrati pouzdanim znakom nedostatka vitamina. Manje prihvatljivo je određivanje samo ukupnog tiamina. Normalno, ovo ne predstavlja značajnu grešku, jer slobodnog vitamina ima vrlo malo - 0,3-0,9 mcg%. Njegova količina u krvnom serumu može se naglo povećati kada se ekskretorna funkcija bubrega pogorša zbog hipertenzije ili zbog kršenja procesa fosforilacije vitamina. Ako pomenuta ograničenja izostaju, onda možemo pretpostaviti da nivo tiamina u krvi sasvim adekvatno odražava opskrbu tijela njime.

Prilikom testiranja krvi, kao i urina, određivanje koncentracije PC se široko koristi. Važno je koristiti specifičniju metodu (enzimsku, kromatografsku) za ove svrhe, jer reakcije s bisulfitnim ili salicilnim aldehidom daju napuhane rezultate. Ukoliko se PC odredi da karakteriše metabolizam nekog vitamina kod pacijenata, potrebno je uzeti u obzir veliki broj faktora koji nisu u vezi sa ovim vitaminom, ali aktivno utiču na metabolizam, a samim tim i na nivo PC u organizmu. Tako se uočava povećanje nivoa PCK u krvi pri davanju adrenalina, ACTH, tokom fizičke vežbe, električnim i inzulinskim šokovima, manjku vitamina A i D, mnogim infektivnim i drugim bolestima, kada je često teško izlečiti. sumnja na nedostatak tiamina. Eksperiment je pokazao da je u određenom broju slučajeva nivo PCK u krvi u većoj korelaciji sa hiperfunkcijom sistema hipofiza-nadbubrežna kora nego sa snabdevanjem organizma vitaminima.

Budući da postoje poteškoće u utvrđivanju pravog stanja metabolizma tiamina prema sadržaju samog vitamina u krvi ili nivou keto kiselina, može se odrediti aktivnost enzima koji sadrže TDP, posebno transketolaze (TK) eritrocita. koristi u ove svrhe. Za ovaj enzim čak i male promjene u koncentraciji koenzima značajno utiču na aktivnost cijelog sistema. Posmatranja u klinici i tokom preventivnih pregleda stanovništva, eksperimenti na životinjama potvrđuju vrlo visoku osjetljivost TC čak i na blagi nedostatak vitamina. Enzim reaguje čak i kada promene u nivou PC ili samog vitamina u krvi nisu indikativne. Za veću preciznost sada se koristi metoda dodatne aktivacije TK koji se in vitro dodaje u hemolizat eritrocita TDF. Stimulacija TC do 15% početne aktivnosti prihvaćena je kao odgovarajuća normi, od 15 do 25% - hipovitaminoza, više od 20-25% - nedostatak vitamina.

Kršenje ravnoteže vitamina i metabolizma tiamina

Rasprostranjen u 19. i ranom 20. vijeku u zemljama Daleki istok bolest (beriberi), koja je klasičan oblik nedostatka vitamina B1, sada je mnogo rjeđa. Postoje tri oblika beriberi, koji odgovaraju najizraženijim manifestacijama bolesti:

• suha ili paralitična (prevladavaju neurološke lezije - pareza, paraliza itd.);
• edematozni (poremećaji se primjećuju uglavnom u krvotoku);
• akutni ili srčani (brzo završava smrću zbog teškog zatajenja desne komore).

Gotovo navedene forme u čista forma su rijetki, a uočavaju se njihovi djelomični međusobni prijelazi. U savremenim uslovima najčešće se susreće hipovitaminoza B1 različite dubine. Simptomi potonjeg su, u pravilu, prilično općenitog karaktera (kratak dah, lupanje srca, bol u predjelu srca, slabost, umor, gubitak apetita, smanjena ukupna otpornost na druge bolesti itd.) i ne mogu se u potpunosti prepoznat kao tipičan za insuficijenciju samo tiamina, jer se javlja i kod mnogih drugih hipovitaminoza. U suštini, još jednom treba naglasiti da se navedeni simptomi konačno mogu pripisati hipovitaminozi B1 samo na osnovu posebnih biohemijskih studija (vidi gore). Sekundarna hipovitaminoza B1, koja nastaje kao rezultat neravnoteže ili metabolizma vitamina, zahtijeva posebnu pažnju. U prvu grupu spadaju slučajevi povećane konzumacije vitamina tokom njegovog normalnog unosa hranom (tireotoksikoza i neke druge bolesti, višak ugljikohidrata u ishrani), poremećaja procesa apsorpcije iz gastrointestinalnog trakta ili pojačanog izlučivanja vitamina u urinu. nakon dugotrajne upotrebe diuretika. Drugu grupu poremećaja većina autora povezuje sa slabljenjem procesa intersticijske fosforilacije tiamina ili njegove proteidizacije, kao u terapijskoj upotrebi hidrazida izonikotinske kiseline ili tokom proteinskog gladovanja.

Raznolikost navedenih razloga (u suštini endogenih) određuje razvoj nedostatka tiamina, koji se u prvoj grupi poremećaja u velikoj mjeri eliminira dodatnom primjenom vitamina u povećanim dozama. Hipovitaminoza drugog tipa često ne reaguje na direktnu vitaminsku terapiju i zahteva preliminarnu eliminaciju izvornih osnovnih poremećaja u metabolizmu samog tiamina ili uvođenje derivata koenzima u organizam.

Kombinacija tako različitih etioloških oblika poremećaja opskrbe tijela tiaminom u jednu grupu takozvanih endogenih hipovitaminoza ne čini se sasvim uspješnim. Za metaboličke poremećaje prikladniji je izraz „disvitaminoza“, odnosno jednostavno konstatacija činjenice o poremećaju metabolizma vitamina uz normalan, dovoljan unos istog u organizam. Nešto slično se uočava kada se vitamini nadmeću jedni s drugima, kada višak zaliha jednog od vitamina inhibira metabolizam i proteolizu drugog.

Preventivna i terapijska primjena tiamina i njegovih derivata

Indikacije i kontraindikacije za terapiju tiaminom

Prilikom potkrepljivanja glavnih principa terapijske upotrebe vitamina ili njegovih derivata mora se polaziti od nekoliko premisa. U slučaju nedostatka kao što je nedostatak vitamina ili hipovitaminoza, liječenje se provodi prema uobičajenim pravilima zamjenska terapija. Situacija je složenija s nedostatcima vitamina koji nastaju u pozadini nekog patološkog procesa ili kao rezultat utjecaja različitih egzogenih faktora na metabolizam tiamina (ljekovi, hemijski otrovi, fizikalni agensi, itd.), kada uspjeh u velikoj mjeri zavisi od etiotropna terapija ili upotreba odgovarajućih vitaminskih preparata (kokarboksilaza, derivati ​​disulfida). Analizirajući dostupne podatke, možemo pretpostaviti da su preduslovi za medicinska upotreba Tiamin je prisutan kod lezija gastrointestinalnog trakta, jetre, neuropsihijatrijskih bolesti, kardiovaskularnog zatajenja, hipotenzije i reumatizma različite etiologije. Praktično iskustvo opravdava upotrebu vitamina kod rahitisa, kroničnog tonzilitisa, mnogih kožnih i zaraznih bolesti, dijabetesa, hipertireoze i tuberkuloze. Dovoljno je opravdano profilaktičko davanje tiamina sportašima, pilotima uoči očekivanog preopterećenja, radnicima koji se bave industrijskim otrovima (ugljični monoksid, amonijak, dušikovi oksidi itd.), u akušerskoj praksi uoči porođaja iu drugim slučajevima.

Drugi pravac u opravdavanju terapije tiaminom može biti uzimanje u obzir poznatih biohemijskih funkcija ovog vitamina. U ovom slučaju, problem se mora riješiti na osnovu konkretnih podataka o poremećajima u tijelu pacijenta onih metaboličkih procesa koje možemo ispraviti davanjem vitamina. U suštini, treba govoriti o koenzimskoj i nekoenzimskoj aktivnosti tiamina, odnosno o onim njegovim funkcijama koje su gore detaljno razmotrene. U početku su glavne indikacije za primjenu tiamina za razne bolesti bili simptomi tipični za beriberi: neuritis, neuralgija, paraliza, bol različite etiologije, poremećaji živčane i srčane aktivnosti. Trenutno, kada se opravdava potreba za vitaminskom terapijom, one se uglavnom baziraju na metaboličkim poremećajima (acidoza, dijabetička koma, piruvatemija, toksemija trudnica).

Tiamin se koristi za periferne neuritise, opšte poremećaje zbog pothranjenosti, anoreksiju, Wernickeovu encefalopatiju, nedostatak vitamina, hronični alkoholizam, alkoholni neuritis, kardiovaskularno zatajenje i gastrointestinalne poremećaje.

Za sve ove bolesti (osim Wernicke encefalopatije) tiamin se koristi približno podjednako enteralno i parenteralno u dozama od 5 do 100 mg dnevno. Trenutno je nekoliko medicinskih vitaminskih preparata široko uvedeno u kliničku praksu: tiamin fosfati (TP) i derivati ​​disulfida. Nakon razvoja jednostavne metode za sintetičku proizvodnju TF, takozvana kokarboksilaza (TCF) brzo je stekla popularnost kao terapeutski lijek. Razlog za uvođenje TDF-a u medicinsku praksu bila je dobro poznata činjenica o koenzimskoj aktivnosti ovog derivata vitamina. Osim toga, toksičnost TF je 2,5-4 puta manja od toksičnosti slobodnog tiamina. Postoji još jedna značajna prednost TF-a - potpunija svarljivost. Tako je kod ljudi, nakon ekvimolarnih intramuskularnih injekcija tiamina, TMP i TDF, količina vitamina pronađena u urinu tokom 24 sata iznosila 33, 12 odnosno 7% primijenjene doze.

Upotreba TF je najefikasnija u slučajevima kada je potrebno provesti vitaminsku terapiju kod pacijenata sa oslabljenim procesima fosforilacije. Dakle, za plućnu tuberkulozu, injekcije tiamina su neefikasne: do 70% vitamina može se izlučiti urinom dnevno. Ako su pacijenti primali ekvivalentne doze TDF-a, tada je izlučivanje vitamina iz organizma bilo manje - 11%. Kada se primjenjuje parenteralno, posebno intravenozno, TDF proizvodi metaboličke efekte koji se ne primjećuju nakon injekcija slobodnog vitamina. Vrlo često TDP uzrokuje promjene slične onima koje se primjećuju pri upotrebi ATP-a ili fosfokreatina.

Najbrojniji podaci odnose se na primjenu TDF-a kod dijabetes melitusa i kardiovaskularnog zatajenja. Primjena TDF-a (50-100 mg intravenozno) naglo je smanjila smrtnost od dijabetičke kome i bila je vrlo efektivna sredstva u liječenju acidotičnih stanja. TDF ne samo da pojačava djelovanje inzulina, već i ublažava inzulinsku rezistenciju kod nekih pacijenata. Uz normalizaciju tradicionalnih pokazatelja koji karakterišu težinu dijabetes melitusa (glikemija, glukozurija, ketoza), TDF ima jasan normalizujući učinak na nivo holesterola i korvi fosfolipida. U slučaju kardiovaskularnog zatajenja, čak i pojedinačne injekcije TDF-a brzo normalizuju povišene razine piruvata i mliječne kiseline u krvi pacijenata.

TDF značajno aktivira apsorpciju miokarda hranljive materije iz krvi, brzo poboljšavajući očitanja elektrokardiograma. Ovaj efekat TDF ima široku primenu u lečenju različitih funkcionalnih abnormalnosti srca (ekstrasistola, neki oblici aritmija). Izražene pozitivne promjene pokazatelja elektrokardiograma opisane su kod arterioskleroze, hipertenzije, nekih endokrinih i bubrežnih bolesti, infarkta miokarda, defekta srčanih zalistaka u slučajevima gdje je vodeći faktor u patologiji bio poremećaj trofizma srca. Takođe se pokazalo da je TDF efikasniji od tiamina kod oboljenja perifernog i centralnog nervnog sistema, multipla skleroza, bronhijalna astma i mnoge druge bolesti.

Rasprostranjeni su i različiti disulfidni derivati ​​vitamina, čija se efikasnost objašnjava boljom probavljivošću disulfidnih oblika u crijevnom traktu. Jedna od prednosti ovih derivata je njihova znatno niža toksičnost u odnosu na tiamin.

B 1 sadrži atome sumpora, zbog čega je nazvan tiamin. Njegova hemijska struktura sadrži dva prstena - pirimidin i tiazol, koji su povezani metilenskom vezom. Oba sistema prstenova se sintetiziraju odvojeno kao fosforilirani oblici, a zatim se ujedinjuju kroz kvarterni atom dušika.

Tiamin je visoko rastvorljiv u vodi. Vodene otopine tiamina u kiseloj sredini mogu izdržati zagrijavanje do visokih temperatura bez smanjenja biološke aktivnosti. U neutralnom i posebno alkalnom okruženju, vitamin B1, naprotiv, brzo se uništava kada se zagrije. To objašnjava djelomično ili čak potpuno uništavanje tiamina tijekom kulinarske obrade hrane, na primjer, tijesta za pečenje uz dodatak natrijevog bikarbonata ili amonijum karbonata. Oksidacijom tiamina nastaje tiohrom, koji proizvodi plavu fluorescenciju pod UV zračenjem. Njegovo kvantitativno određivanje zasniva se na ovoj osobini tiamina.

Vitamin B 1 se lako apsorbira u crijevima, ali se ne akumulira u tkivima i nema toksična svojstva. Višak tiamina iz ishrane brzo se izlučuje urinom. Pretvaranje vitamina B1 u njegov aktivni oblik, tiamin pirofosfat (TPP), koji se naziva i tiamin difosfat (TDP), uključuje specifični ATP-ovisni enzim tiamin pirofosfokinazu, koji se nalazi uglavnom u jetri i moždanom tkivu. Eksperimenti sa 32 P-obilježenim ATP-om dokazali su prijenos cijele pirofosfatne grupe na tiamin u prisustvu enzima. TPF ima sljedeću strukturu:

Ako se vitamin B 1 isporučuje hranom u obliku TPP-a, tada se od njega cijepa pirofosfatna grupa pod djelovanjem crijevnih pirofosfataza.

U nedostatku ili nedostatku tiamina razvija se ozbiljna bolest - beriberi, koja je rasprostranjena u nizu zemalja Azije i Indokine, gdje je riža glavni prehrambeni proizvod. Treba napomenuti da se nedostatak vitamina B1 javlja i kod evropske zemlje, gdje je poznat kao Wernickeov simptom, koji se manifestuje kao encefalopatija, ili Weissov sindrom sa dominantnom lezijom kardiovaskularnog sistema. Specifični simptomi su povezani sa dominantnim poremećajima kardiovaskularnog i nervnog sistema, kao i probavnog trakta. Trenutno se revidira stajalište da je beriberi kod ljudi posljedica nedostatka samog vitamina B1. Verovatnije je da je ova bolest kombinovani nedostatak vitamina ili poliavitaminoza, u kojoj organizmu nedostaju i riboflavin, piridoksin, vitamini PP, C itd. Eksperimentalni nedostatak vitamina B l dobijen je kod životinja i dobrovoljaca. U zavisnosti od dominacije određenih simptoma, razlikuje se niz kliničkih tipova deficita, a posebno polineuritski (suhi) oblik beri-beri kod kojeg dolazi do izražaja poremećaja u perifernom nervnom sistemu. Kod takozvanog edematoznog oblika beri-beri, pretežno je zahvaćen kardiovaskularni sistem, mada se primećuje i polineuritis. Konačno, identificira se akutni srčani oblik bolesti, nazvan perniciozan, koji dovodi do smrti kao posljedica razvoja akutnog zatajenja srca. Uvođenjem kristalnog tiamina u medicinsku praksu, naglo je smanjen mortalitet i pojavili su se racionalni načini liječenja i prevencije ove bolesti.

Najraniji simptomi nedostatka vitamina B1 uključuju poremećaje motoričke i sekretorne funkcije probavnog trakta: gubitak apetita, usporavanje crijevne pokretljivosti (atoniju), kao i mentalne promjene koje se sastoje od gubitka pamćenja na nedavne događaje, sklonosti ka halucinacije; primjećuju se promjene u aktivnosti kardiovaskularnog sistema: otežano disanje, palpitacije, bol u predjelu srca. Daljnjim razvojem nedostatka vitamina, otkrivaju se simptomi oštećenja perifernog nervnog sistema (degenerativne promene na nervnim završecima i provodnim snopovima), izraženi u poremećajima osetljivosti, osećaju peckanja, utrnulosti i boli duž nerava. Ove lezije kulminiraju kontrakturama, atrofijom i paralizom donjih, a zatim gornjih ekstremiteta. U istom periodu razvijaju se simptomi srčane insuficijencije (pojačani ritam, bušeći bol u predelu srca). Biohemijski poremećaji u manjku vitamina B1 manifestuju se razvojem negativne ravnoteže dušika, oslobađanjem aminokiselina i kreatina u povećanim količinama u urinu, nakupljanjem α-keto kiselina, kao i šećera pentoze, u krvi i tkivima. . Sadržaj tiamina i TPP-a u srčanom mišiću i jetri kod pacijenata sa beri-beri je 5-6 puta manji od normalnog.

Biološka uloga. Eksperimentalno je dokazano da vitamin B 1 u obliku TPP jeste komponenta najmanje 5 enzima uključenih u srednji metabolizam. TPP je dio dva složena enzimska sistema - piruvat- I kompleksi α-ketoglutarat dehidrogenaze, kataliziranje oksidativna dekarboksilacija pirogrožđane i α-ketoglutarne kiseline. Kao dio transketolaze, TPP je uključen u prijenos glikoaldehidnog radikala sa ketosaharida u aldosaharide (vidi Poglavlje 10). DFT je