Biološka uloga

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

2. TPP je uključen u razgradnju i sintezu α-hidroksi kiselina (na primjer, ketosaharida), tj. u reakcijama sinteze i cijepanja ugljik-ugljik veza u neposrednoj blizini karbonilne skupine.

Enzimi ovisni o tiaminu su piruvat dekarboksilaza i transketolaza.

Avitaminoza i hipovitaminoza.

Bolest beriberi, poremećaji probavnog trakta, promjene u psihi, promjene u aktivnosti kardiovaskularne aktivnosti, razvoj negativne ravnoteže dušika itd.

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

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

Vitamin B2 (riboflavin, vitamin rasta)

Osim samog riboflavina, prirodni izvori sadrže njegove koenzimske derivate: flavin mononukleotid (FMN) i flavin adenin dinukleotid (FAD). Ovi koenzimatski oblici vitamina B2 kvantitativno prevladavaju u većini životinjskih i biljnih tkiva, kao iu stanicama mikroorganizama.

Ovisno o izvoru vitamina B2 nazivali su ga različito: laktoflavin (iz mlijeka), hepaflavin (iz jetre), verdoflavin (iz biljaka), ovoflavin (iz bjelanjka).

Kemijska struktura: Molekula riboflavina temelji se na heterocikličkom spoju - izoaloksazinu (kombinacija benzenskog, pirazinskog i pirimidinskog prstena), na koji je na poziciji 9 vezan pentaatomski alkohol ribitol. Kemijsku sintezu riboflavina izveo je 1935. godine R. Kuhn.

Riboflavin

Otopine vitamina B2 su narančasto-žute boje i karakterizirane žuto-zelenom fluorescencijom.

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

B2 je visoko topljiv u vodi, stabilan u kiselim otopinama, lako se uništava u neutralnim i alkalnim otopinama. B2 je osjetljiv na vidljivo i UV zračenje, lako se podvrgava reverzibilnoj redukciji, dodajući H2 na mjesto dvostruke veze i pretvarajući se u bezbojni leuco oblik. Ovo svojstvo vitamina B2 da se lako oksidira i reducira temelj je njegovog biološkog djelovanja u staničnom metabolizmu.

Avitaminoze i hipovitaminoze: zastoj u rastu, gubitak kose, upala sluznice jezika, usana i dr. Osim toga, opća slabost mišića i slabost srčanog mišića; zamućenje leće (katarakta).

Biološka uloga:

1. Dio je flavinskih koenzima FAD, FMN, koji su prostetske skupine flavoproteina;

2. Sudjeluje u sastavu enzima tijekom izravne oksidacije početnog supstrata uz sudjelovanje O2, t.j. dehidrogenacija. Koenzimi ove skupine uključuju oksidaze L- i D-aminokiselina;

3. U sklopu flavoproteina elektroni se prenose iz reduciranih piridinskih koenzima.

Izvori: kvasac, kruh (grubo brašno), sjemenke žitarica, jaja, mlijeko, meso, svježe povrće, mlijeko (u slobodnom stanju), jetra i bubrezi (u sastavu FAD i FMN).

Dnevne potrebe: 1,7 mg.

Vitamin B6 (piridoksin, antidermik)

1934. otvorio P. Györdi. Prvo izoliran iz kvasca i jetre.

Kemijska struktura . Vitamin B6 je derivat 3-hidroksipiridina. Pojam "vitamin B6" prema preporuci Međunarodne komisije za nomenklaturu biološke kemije odnosi se na sva tri derivata 3-hidroksipiridina s istim vitaminskim djelovanjem: piridoksin (piridoksol), piridoksal i piridoksamin.

piridoksin piridoksal piridoksamin

B6 je visoko topljiv u vodi i etanolu. Vodene otopine su vrlo otporne na kiseline i lužine, ali osjetljive na svjetlost u neutralnoj pH zoni.

Avitaminoza hipovitaminoza. Kod ljudi se nedostatak vitamina B6 očituje u inhibiciji proizvodnje crvenih krvnih zrnaca, dermatitisu, upalnim procesima kože, usporavanju rasta životinja, poremećenom metabolizmu triptofana.

biološku ulogu. Sva tri derivata 3-hidroksipiridina obdarena su vitaminskim svojstvima, koenzimske funkcije obavljaju samo fosforilirani derivati ​​piridoksala i piridoksamina:

piridoksamin fosfat piridoksal fosfat

piridoksamin fosfat kao koenzim, djeluje u reakcijama pretvorbe karbonilnih spojeva, na primjer, u reakcijama stvaranja 3,6-dtdeoksiheksoza, koje su uključene u antigene lokalizirane na površini bakterijskih stanica.

Biokemijske funkcije piridoksal fosfat:

1. transport - sudjelovanje u procesu aktivnog prijenosa određenih aminokiselina kroz stanične membrane;

2. katalitički - sudjelovanje kao koenzim u širokom spektru enzimskih reakcija (transaminacija, dekarboksilacija, racemizacija aminokiselina itd.);

3. funkcija regulatora brzine prometa piridoksalnih enzima je produljenje poluživota u tkivima nekih piridoksalnih apoenzima kada su zasićeni piridoksal fosfatom, što povećava otpornost apoenzima na toplinsku denaturaciju i djelovanje specifičnih proteinaza.

S nedostatkom vitamina B6 uočeni su poremećaji u metabolizmu aminokiselina.

Izvori: u proizvodima biljnog i životinjskog podrijetla (kruh, grašak, grah, krumpir, meso, jetra i dr.). Sintetizira ga i crijevna mikroflora !

Dnevne potrebe: oko 2 mg.

Vitamin B12 (kobalamin, antianemik)

Kobalamini su skupni naziv za spojeve s B12-vitaminskim djelovanjem.

Kemijska struktura. Središnji dio molekule vitamina B12 je ciklički korinski sustav koji strukturom nalikuje porfirinu (od njih se razlikuju po tome što su dva pirolna prstena međusobno čvrsto kondenzirana, a ne povezana metilenskim mostom). Ispod ravnine korinskog prstena, u čijem je središtu Co, nalazi se ostatak 5-deoksiadenozina vezan za kobalt.

Avitaminoza i hipovitaminoza. Nedostatak vitamina B12 dovodi do razvoja perniciozne anemije, poremećaja aktivnosti TSNS-a i oštrog smanjenja kiselosti želučanog soka.

Za aktivan proces apsorpcije vitamina B13 u tankom crijevu preduvjet je prisutnost u želučanom soku Castleovog internog faktora (posebnog proteina - gastromukoproteina), koji specifično veže vitamin B12 u poseban složeni kompleks i apsorbira se. u crijevima u ovom obliku.

biološku ulogu. Identificirani su enzimski sustavi koji uključuju kobalomidne koenzime kao prostetičku skupinu.

kemijske reakcije, u kojem vitamin B12 sudjeluje kao koenzim, konvencionalno se dijeli u dvije skupine. U prvu skupinu spadaju reakcije transmetilacije, u kojima metilkobalamin djeluje kao međunosač metilne skupine (reakcije sinteze metionina i acetata).

Druga skupina reakcija u kojima sudjeluju B12-koenzimi je prijenos vodika u reakcijama izomerizacije.

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

Vitamin B12 je jedini vitamin čiju sintezu vrše isključivo mikroorganizmi.

Sintetizira ga crijevna mikroflora !

dnevne potrebe 0,003 mg.

Biokemija, njezini zadaci. Vrijednost biokemije za medicinu. Suvremene biokemijske metode istraživanja.

BH je znanost o građi tvari koje čine živi organizam, njihovim transformacijama i fizikalno-kemijskim procesima koji su u osnovi života.

BC zadaci

1.Proučavanje procesa BIOKATALIZE.

2. Proučavanje mehanizama nasljeđivanja na molekularnoj razini.

3. Proučavanje strukture i metabolizma nukleinskih kiselina.

4. Proučavanje strukture i metabolizma proteina, masti

5. Proučavanje pretvorbe ugljikohidrata.

7.Proučavanje biološke uloge signalnih molekula (HORMONI).

8. Proučavanje uloge vitamina u metabolizmu.

9. Proučavanje uloge minerala.

Vrijednost HD-a za medicinu.

Glavne zadaće medicine: patogeneza, dijagnoza, liječenje, prevencija bolesti.

1. Značenje HD za razumijevanje mehanizma bolesti.

ITD. Kardiovaskularne bolesti(ateroskleroza). Sada se pretpostavlja da je važna osjetljivost staničnih receptora na LDL.

2. Značaj HD za dijagnostiku bolesti.

Široka uporaba biokemijskih studija bioloških tekućina.

A. Broj podloga.

B. Proučavanje aktivnosti enzima.

B. Studija razine hormona. Metode RIA, ELISA. Identifikacija PREDBOLESTI.

3. Značaj HD za liječenje. Identifikacija poremećenih metaboličkih veza, stvaranje odgovarajućih lijekova, široka uporaba prirodnih lijekova.

4. Važnost HD za prevenciju bolesti. ITD. Nedostatak vit. C -skorbut - za prevenciju vit. C. Nedostatak vit. D-rahitis-vit. D

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

Proteini se sastoje od AA. Sve AK-ove možemo podijeliti u 4 skupine:

1 .Zamjenjivi - sintetizirani u tijelu: ALA, ASP, ASN, GLU, GLN, GLI, PRO, SER.

2. Nezamjenjivi - ne sintetiziraju se u tijelu i dolaze s hranom: VAL, LEY, ILE. LIZ. TRE, MET, FEN, TRI.

3. Djelomično zamjenjivi – sintetiziraju se u tijelu, ali vrlo sporo i ne pokrivaju sve potrebe organizma: GIS, ARG.

4. Uvjetno zamjenjivi - sintetizirani iz esencijalnih aminokiselina: CIS (MET), TIR (FEN).

Potpunost proteinske prehrane određena je:

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

1. Aminokiselinski sastav proteina. Sve AA mogu se naći u proizvodima životinjskog i biljnog podrijetla.

U izoelektričnom stanju protein je manje stabilan. Ovo svojstvo proteina koristi se u njihovoj FRAKCIJI:

1. KROMATOGRAFIJA IONSKE IZMJENE.

Za nju se koriste IONSKI IZMJENJIVAČI koji se izrađuju od čiste celuloze: DEAE - celuloza (sadrži kationske skupine); KM - celuloza (sadrži anionske skupine). Negativno nabijeni proteini se dijele na DEAE, pozitivno nabijeni proteini na KM. Što je više COOH grupa u proteinu, on se jače veže za DEAE celulozu.

2. Razdvajanje proteina na temelju veličine naboja - elektroforeza proteina. Uz pomoć elektroforeze u krvnom serumu izdvaja se najmanje 5 frakcija: ALBUMIN, alfa, alfa-2, gama, beta - globulini.

Načela klasifikacije proteina. karakterizacija jednostavnih proteina. Karakterizacija histona i protamina.

Koenzimi i njihova uloga u enzimskim reakcijama. Vitaminski koenzimi. Primjeri reakcija koje uključuju vitaminske koenzime.

KOFERMENTI - organske tvari niske molekularne mase neproteinske prirode. U svom sastavu najčešće sadrže razne vitamine, pa se dijele u dvije skupine: 1. Vitamini. 2. Nevitaminski.

1. TIJAMIN u sastavu vitamina B1 (TIAMIN) - TMF - TIJAMIN MONOPOSFAT, TDF - TIJAMIN DIFOSFAT, TTP - TIJAMINTRIFOSFAT. TPP je povezan s enzimima alfa KETOACID DEKARBOKSILAZAMA (PVA, alfa KGC)

2. FLAVIN sadrže vitamin B2 - FMN - FLAVINMONONUKLEOTID, FAD - FLAVIADENNINDINUKLEOTID.

FMN i FAD povezani su s enzimima dehidrogenazama. Sudjeluje u reakcijama dehidrogenacije.

3. PANTOTHEIN (vitamin VZ) - KOF A (HS-KOA - HS KOENZIM A) - koenzim acilacije.

4. NICOTINAMIDE sadrže vitamin PP (NIACIN) - OVER (NICOTINAMID Adenine Dinucleotide), NADP (NICOTINAMID Adenine Di Nucleotide Phosphate). Povezano s DEHIDROGENAZAMA:

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

1. Reakcije TRANSAMINACIJE (TRANSAMINACIJA). Povezan s enzimima aminotransferazama.

2. AC REAKCIJE DEKARBOKSILACIJE.

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

1. OKSIREDUKTAZE.

2. TRANSFERAZE.

3. HIDROLAZE.

5. IZOMERAZE.

6. LIGAZE.

Svaki razred je podijeljen na podrazrede. Podrazredi se dijele na PODKLASE.

1. OKSIREDUKTAZE.

Enzimi ove klase uključeni su u OVR. Ovo je najbrojnija klasa enzima (više od 400 OKSIREDUKTAZA). 1. AEROBNE DEHIDROGENAZE. Sudjeluju u reakcijama DEHIDROGENACIJE.

Neke AEROBNE DEHIDROGENAZE zovu se OKSIDAZE. Na primjer, OXIDASE AK.

2.ANAEROBNI D D. Ovi enzimi su također uključeni u reakcije DEHIDROGENACIJE, t.j. uklanjanje H2 iz oksidiranog supstrata i njegov transport na bilo koji drugi supstrat, osim O2.

3. PEROKSIDAZE. Enzimi koji uzimaju H2 iz oksidiranog supstrata i transportiraju ga u PEROKSID.

4.CITOKROMI. Sadrže GEM. CITOKROMI sudjeluju samo u transportu elektrona.

Karakterizacija razreda liaza, izomeraza i ligaza (sintetaza), primjeri reakcija.

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

3. Enzimi uključeni u reakcije HIDRATACIJE i DEHIDRACIJE.

IZOMERAZE. Enzimi ove klase uključeni su u izomerne transformacije. U tom slučaju, jedan strukturni izomer može se pretvoriti u drugi, zbog intramolekularnog preuređivanja atoma.

LIGAZE. Enzimi ove klase uključeni su u reakcije spajanja dva ili više enzima jednostavne tvari uz stvaranje nove tvari. Ove reakcije zahtijevaju vanjsku energiju u obliku ATP-a.

Značajke enzimskih klasa transferaza i hidrolaza. Primjeri reakcija koje uključuju ove enzime.

TRANSFERAZE. Enzimi ove klase sudjeluju u transportu atomskih skupina od donora do akceptora. Ovisno o prenesenim skupinama, TRANSFERAZE se dijele na nekoliko podrazreda:

1. AMinotransferaza. Uključeni su u reakcije TRANSAMINACIJE.

ASAT - ASPARAGIN AMINOTRANSFERAZA.

2. METIL TRANSFERAZE (SNZ skupine).

3. FOSFOTRANSFERAZE (FOSFATNE skupine).

4. ACIL TRANSFERAZE (kiselinski ostaci).

HIDROLAZE. Enzimi ove klase uključeni su u reakcije kidanja veza u molekulama supstrata uz sudjelovanje vode.

1.ESTERSKI ASES djeluju na veze SPOJ-ETER. To uključuje lipaze, fosfolipaze, kolesteraze.

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

3. PEPTIDAZE sudjeluju u kidanju PEPTIDNIH veza u proteinima. Tu spadaju PEPSIN, KIMOTRIPSIN, AMINOPEPTIDAZA, ​​KARBOKSIPEPTIDAZA itd.

12. Suvremene ideje o mehanizmu djelovanja enzima. Koraci enzimske reakcije, molekularni učinci, primjeri.

MEHANIZAM DJELOVANJA ENZIMA. S termodinamičkog gledišta, djelovanje svakog enzima usmjereno je na smanjenje aktivacijske energije. Što je manja energija aktivacije, to je veća brzina reakcije. Teoriju djelovanja enzima predložili su BEILIS i VANBURG. Prema njoj, enzim je "spužva" koja na svojoj površini adsorbira molekule reaktanata. To ih na neki način stabilizira, potiče interakciju. Prije 70 godina drugu su teoriju predložili MICHAELIS i MENTEN. Oni su iznijeli koncept F-S kompleksa. Enzim stupa u interakciju sa supstratom, stvarajući nestabilan intermedijarni F-S kompleks, koji se zatim razgrađuje uz nastajanje produkata reakcije (P) i oslobađanje enzima. Postoji nekoliko faza u ovom procesu:

1. Difuzija S u F i njihova STERIČKA interakcija s F-S formacija kompleks. Ova faza nije duga. U ovoj fazi praktički nema smanjenja aktivacijske energije.

2. Transformacija F-S kompleksa u jedan ili više aktiviranih kompleksa. Ova faza je najduža. U tom slučaju dolazi do kidanja veza u molekuli supstrata i stvaranja novih veza. E aktivacija¯

3. Oslobađanje produkata reakcije iz enzima i njihov ulazak u okoliš.

MOLEKULARNI UČINCI ENZIMSKOG DJELOVANJA.

1. Učinak koncentracije. Stoga je glavna uloga enzima privlačenje molekula tvari koje reagiraju na njihovu površinu i koncentracija tih molekula u području aktivnog središta enzima.

2. Učinak, konvergencija i orijentacija. Mjesta kontakta aktivnog mjesta enzima vežu specifične molekule supstrata, približavaju ih jedna drugoj i osiguravaju orijentaciju na način koji je koristan za djelovanje katalitičkih skupina enzima.

3. Učinak napetosti ("rack"). Prije vezanja supstrata za aktivno mjesto enzima, njegova je molekula u opuštenom stanju. Nakon vezanja, molekula supstrata se rasteže i poprima napregnuto deformiranu konfiguraciju. Smanjuje E aktivaciju.

4. Kiselinsko-bazna kataliza. Skupine kiselinskog tipa odvajaju se od H+ i imaju negativan naboj. Grupe osnovnog tipa dodaju H+ i imaju pozitivan naboj. To dovodi do smanjenja aktivacijske energije.

5. Učinak inducirane korespondencije. Objašnjava specifičnost djelovanja enzima. O tome postoje 2 gledišta: A). FISHER hipoteza. Prema njemu postoji stroga STERIČKA korespondencija između supstrata i aktivnog mjesta enzima. U). KOSHLANDOVA teorija inducirane korespondencije. Prema njezinim riječima, molekula enzima je fleksibilna struktura. Nakon vezanja enzima na supstrat mijenja se KONFORMACIJA aktivnog mjesta enzima i cijele molekule supstrata. Oni su u stanju inducirane korespondencije. To se događa u trenutku interakcije.

13. Inhibicija enzima. Kompetitivna i nekompetitivna inhibicija, primjeri reakcija. Ljekovite tvari kao inhibitori enzima.

INHIBITORI. Enzimi su katalizatori s kontroliranom aktivnošću. Može se kontrolirati raznim tvarima. Djelovanje enzima može se INHIBICIRATI određenim kemikalijama – INHIBITORIMA. Prema prirodi djelovanja, inhibitori se dijele u 2 velike skupine:

1. Reverzibilni - to su spojevi koji NEKOVALENTNO stupaju u interakciju s enzimom, tvoreći tako kompleks sposoban za disocijaciju.

2. Ireverzibilni – to su spojevi koji mogu specifično vezati određene funkcionalne skupine aktivnog centra enzima. Formiraju jake Kovalentne veze, pa je takav kompleks teško uništiti.

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

1. Natjecateljska inhibicija- inhibicija enzimske reakcije izazvane djelovanjem inhibitora čija je struktura vrlo bliska strukturi S pa se i S i inhibitor natječu za AC F. te se taj spoj na njega veže. čija koncentracija u okoliš više. E+S-ES-EP

Mnogi lijekovi djeluju kao kompetitivni inhibitori. Primjer je uporaba SULFANIL-a (SA). Za razne zarazne bolesti uzrokovane bakterijama koriste se pripravci SA. Uvođenje SA dovodi do INHIBICIJE enzima bakterija koje sintetiziraju FOLNU kiselinu. Povreda sinteze ove kiseline dovodi do kršenja rasta mikroorganizama i njihove smrti.

2.NEKOMPETICIJSKA INHIBICIJA-inhibitor i supstrat nemaju strukturnu sličnost; inhibitor ne utječe na stvaranje F-S kompleksa; nastaje trostruki ESI kompleks.

Takvi inhibitori utječu na katalitičku konverziju supstrata. Mogu se vezati i izravno na katalitičke skupine AC F, i izvan AC F. Ali u svakom slučaju, utječu na konformaciju aktivnog mjesta. CIJANIDI djeluju kao nekompetitivni inhibitori. Snažno se vežu za ione željeza CITOKROMOKSIDAZE. Ovaj enzim je jedna od komponenti dišnog lanca. Blokiranje dišnog lanca dovodi do trenutne smrti tijela. Akcija se može ukloniti samo uz pomoć REAKTIVATORA.

3.INHIBICIJA SUPSTRATA- ovo je inhibicija enzimske reakcije uzrokovane viškom supstrata. U ovom slučaju nastaje F-S kompleks, ali ne prolazi kroz katalitičke transformacije, jer čini enzimsku molekulu neaktivnom. Djelovanje inhibitora supstrata uklanja se smanjenjem koncentracije supstrata.

4.ALOSTERIČKA INHIBICIJA. ALOSTERIČNI enzimi mogu imati 2 ili više protomernih jedinica. Pritom 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 odvija se uobičajena katalitička reakcija. Kada se pojavi ALOSTERIČKI INHIBITOR, on se veže za regulatornu jedinicu i mijenja KONFORMACIJU enzimskog centra, uslijed čega se aktivnost enzima smanjuje.

14. Pojam izoenzima. Karakterizacija izoenzima laktat dehidrogenaze (LDH) i kreatin kinaze (CK). Dijagnostička uloga izoenzima KK. Primjena enzima u medicini. Enzimodijagnostika i enzimska terapija. Enzimopatologija, primjeri.

Izoenzimi su skupina F-a koji kataliziraju istu reakciju, ali se razlikuju u nekim fizikalno-kemijskim svojstvima. Nastali su kao rezultat genetskih razlika u formiranju primarne strukture enzimskog proteina. Izoenzimi imaju strogu organsku specifičnost.

Dijagnostičku vrijednost ima određivanje aktivnosti izoenzima.

LDH(laktat dehidrogenaza) ima 5 izoenzima od kojih je svaki tetramer. Ovi F-you LDH razlikuju se u kombinaciji - H i M-tip. U jetri i mišićima prevladavaju i maksimalno su aktivni LDH-4 i LDH-3. U miokardu, bubrežnom tkivu, LDH-1 i LDH-2 su maksimalno aktivni. U slučaju patologije jetre, aktivnost LDH-4, LDH-5 naglo se povećava u krvnom serumu.

KFK(KREATINFOSFOKINAZA) - 0,16 - 0,3 mmol / l. Sastoji se od 2 jedinice: B (mozak), M (mišići). CK-1 (BB, 0%, CNS) raste s dubokim teškim oštećenjem (tumor, trauma, kontuzija mozga). CK-2 (MB, 3%, miokard) raste s infarktom miokarda, ozljedom srca. CPK-3 (MM, 97%, mišićno tkivo) povećava se s oštećenjem miokarda, produženim sindromom pritiska.

Enzimopatologija- proučava bolesti povezane s kršenjem aktivnosti F. u tijelu ili njihovom potpunom odsutnošću. Na primjer, fenilketonurija: fenilalanin se pretvara u razne proizvode, ali ne u tirozin - fenilPVK, fenillaktat. To dovodi do kršenja fizičkih sposobnosti tijela. Drugi primjer je odsutnost histidaze. Ovaj F. je uključen u pretvorbu histidina; njegova odsutnost dovodi do nakupljanja hys u krvi i urinu, što je Negativan utjecaj na sve metaboličke procese, mentalni i fizički razvoj je inhibiran.

Enzimodijagnostika- određivanje aktivnosti F. u dijagnostičke svrhe. Organospecifičnost je kamen temeljac F. br. alkalna fosfataza - specifična F, karakterizira stanje koštanog tkiva. Njegova se aktivnost povećava s rahitisom, opstruktivnom žuticom. Tijekom različitih destruktivnih procesa, integritet membrana oštećenih organa je povrijeđen, a F. se oslobađa u krv. Br. infarkt miokarda.

enzimska terapija- korištenje različitih F u kliničkoj praksi u medicinske svrhe. HP s niskom kiselošću - pepsin.

Citokromi transportnog lanca elektrona. Njihovo funkcioniranje. Stvaranje vode kao krajnjeg produkta metabolizma.

CITOKROMI su HETEROPROTEINI. Njihov proteinski dio je HEM, čiju strukturu čine 4 PIROL prstena i atom željeza, koji lako mijenja valenciju. Može uključivati ​​i bakar.

20. Načini sinteze ATP-a. Fosforilacija supstrata (primjeri). Molekularni mehanizmi oksidativne fosforilacije (Mitchellova teorija). Odvajanje oksidacije i fosforilacije.

Proces stvaranja ATP-a u dišnom lancu je oksidativna fosforilacija. Zbog energije transporta elektrona u DC, ATP nastaje iz ADP i anorganskog fosfata. Fosforilacija supstrata je proces sinteze ATP-a iz ADP-a i fosfata zahvaljujući energiji oksidiranog supstrata u citoplazmi stanice. Primjer fosforilacije supstrata je reakcija:

Glavne odredbe Mitchellove teorije:

1. MITOHONDRIJSKA membrana nije propusna za protone.

2. Protonski potencijal nastaje u procesu transporta elektrona i protona.

3. Obrnuti transport protona u MATRIXU povezan je sa stvaranjem ATP-a.

Proces prijenosa elektrona odvija se u unutarnjoj membrani. Protoni se transportiraju u međumembranski prostor, a elektroni se kreću duž dišnog lanca. Unutarnja membrana je negativno nabijena sa strane matriksa, a pozitivno sa strane međumembranskog prostora. Tijekom disanja stvara se ELEKTRO-KEMIJSKI gradijent; koncentracija i razlika potencijala. Električni i koncentracijski gradijent čini silu PROJEZIKA, koja osigurava silu za sintezu ATP-a. U određenim područjima unutarnje membrane postoje protonski kanali. Protoni se mogu vratiti u matricu, a rezultirajuća energija odlazi na sintezu ATP-a.

Razdvajanje disanja i fosforilacije

Neki kemijske tvari(protonofori) mogu transportirati protone ili druge ione (ionofore) iz intermembranskog prostora preko membrane u matriks, zaobilazeći protonske kanale ATP sintaze. Kao rezultat toga, elektrokemijski potencijal nestaje i sinteza ATP-a prestaje. Ovo je odvajanje disanja i fosforilacije. Kao rezultat odvajanja, količina ATP-a se smanjuje, a ADP raste. Razdvojitelji su lipofilne tvari koje lako prolaze kroz lipidni sloj membrane. To je 2,4-dinitrofenol, koji veže proton u međumembranskom prostoru i prenosi ga u matriks.

transaminacija i dekarboksilacija aminokiselina. Kemija procesa, karakteristike enzima i koenzima. Stvaranje amida.

1). Glavni put za pretvorbu aminokiselina u tkivima su reakcije TRANSAMINACIJE – reakcije između AMINOKISELINA i KETOKISELINE. Ove reakcije katalizira enzim, aminotransferaza. Sve aminokiseline osim LYS i TPE mogu proći TRANSAMINACIJU. Najvažniji su AT, čiji su donori amino skupina ALA, ASP, GLU.

Uloga reakcija TRANSAMINACIJE:

1. koriste se za sintezu neesencijalnih aminokiselina.

2. Je li početno stanje katabolizam aminokiselina

3. Kao rezultat TRANSAMINACIJE nastaju alfa-KETO KISELINE koje se uključuju u GLUKONEOGENEZU.

4. Javljaju se u različitim tkivima, ali najviše u jetri. Određivanje aktivnosti AT ima dijagnostičku vrijednost u klinici. S viškom ALANINA ili nedostatkom ASPARTIC K-YOU:

1. ALA + alfa-CHC ↔ GLU + PVC

2. GLU + PIE ↔ASP + alfa-CHC

Dekarboksilacija aminokiselina, uloga vitamina B6. Stvaranje biogenih amina

2).Reakcije DEKARBOKSILACIJE – destrukcija COOH skupine uz oslobađanje CO2. Istodobno, aminokiseline u tkivima stvaraju biogene amine, koji su biološki aktivne tvari (BAS):

1. NEUROMEDIJATORI (SERETONIN, DOPAMIN, GABA),

2. Hormoni (ADRENALIN, NORADRENALIN),

3. Regulatori lokalnog djelovanja (HISTAMIN).

GABA je inhibitorni NEIROMEDIJATOR. DOPAMIN je NEIROMEDIJATOR ekscitatornog djelovanja. Osnova je za sintezu ADRENALINA i NOR ADRENALINA.

HISTAMIN pojačava izlučivanje želučanog soka pa se u kliničkoj praksi koristi za sondiranje. Ima vazodilatacijski učinak, snižava krvni tlak.

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

DEAMIN - destrukcija NH2 skupine uz oslobađanje amonijaka. U tijelu su mogući sljedeći tipovi:

1. Oporavak

2. HIDROLITIČKI:

3. Intramolekulski:

Ove tri vrste RAZMINIRANJA se javljaju tijekom raspadanja.

4. Oksidativno. Samo GLU podliježe oksidativnoj deaminaciji.

Ostale aminokiseline također prolaze kroz oksidativnu deaminaciju, ali ovaj put je neizravan. Prolazi kroz GLU i naziva se INDIREKTNI OKSIDATIVNI DEAMIN proces.

KARBOMOIL FOSFAT

Urea se stvara samo u jetri. Prve dvije reakcije ciklusa (stvaranje CITRULINA i ARGININOSUCINATA) odvijaju se u MITOHONDRIJU, ostale u citoplazmi. Tijelo proizvodi 25 grama uree dnevno. Ovaj pokazatelj karakterizira funkciju jetre za stvaranje ureje. Urea iz jetre ulazi u bubrege, gdje se izlučuje iz tijela kao krajnji produkt metabolizma dušika.

Značajke izmjene purinskih nukleotida. Njihova struktura i raspad. Stvaranje mokraćne kiseline. Giht.

Za biosintezu PURINSKIH baza, otkazivanje atoma i atomskih skupina je:

Oksidacija mokraćne kiseline – oksidacija PURINSKIH NUKLEOZIDA.

Mokraćna kiselina je krajnji proizvod razgradnje purinskih jezgri.

Razina mokraćne kiseline ukazuje na intenzitet razgradnje purinskih baza u tjelesnim tkivima i hrani.

POREMEĆAJ METABOLIZMA NUKLEOTIDA. HIPERURIKEMIJA – povećanje razine mokraćne kiseline u krvi ukazuje na pojačanu razgradnju nukleinskih kiselina ili purinskih nukleotida (giht). Bolest je genetski uvjetovana i ima obiteljski karakter. Uz giht, kristali mokraćne kiseline talože se u zglobnoj hrskavici, sinovijalnoj membrani i vlaknima. Razvija se teški akutni mehanički gihtični artritis i nefropatija.

Genetski kod

Suvremene predodžbe o strukturnoj i funkcionalnoj organizaciji DNA: genske (strukturni, regulatorni elementi DNA) i negenske (tandem ponavljanja, pseudogeni, mobilni elementi DNA) regije. Glavni pravci molekularna biologija(OMICS): genomika, transkriptomika, pH-omika.

95% ljudske DNK nije genetski. 5% - stvarni geni.

FUNKCIONALNI ELEMENTI GENOMA:

1. STRUKTURNI GENI

2. REGULATORNI ELEMENTI

Strukturni geni kodiraju sintezu mRNA, tRNA, rRNA. Regulatorni elementi ne kodiraju RNA i, sukladno tome, proteine; utjecati na rad

strukturni geni.

Negenski dio predstavlja:

1. TANDEM PONAVLJANJA monotona ponavljanja NUKLEOTIDA koja nemaju smisla. To su takozvana "pustinjska područja" DNK. Trenutno značenje ovih mjesta: obavljanje strukturne funkcije i mjesto za nastanak gena u evoluciji (evolucijski rezervat).

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

3. Mobilni genetski elementi:

TRANSPOZONI - dijelovi DNA koji se mogu rezati i umetati u druge regije

DNK. To su takozvani "lutalice gena".

RETROTRANSPOZONI - segmenti DNA koji se kopiraju unutar genoma, kao unutra

kromosoma i između njih. Oni mogu promijeniti značenje ljudskih strukturnih gena, dovesti do mutacija. Ljudski genom se tijekom života promijeni za 10 - 30%.

Oštećeni neaktivni, mobilni genetski elementi. Ne mogu se izrezati ili umetnuti zbog nedostatka REVERZNE TRANSFERAZE u stanici. Ako fragment uđe u stanicu s virusom, tada se ti geni počinju prepisivati.

Glavni pravci molekularne biologije:

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

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

PH-omika je grana molekularne biologije koja se bavi proučavanjem i identifikacijom svih nekodirajućih RNA.

31. Mehanizmi replikacije DNA (princip matrice, polukonzervativna metoda). Uvjeti potrebni za replikaciju. Faze replikacije

Mehanizmi REPLIKACIJA – proces samoudvostručavanja DNA. Mehanizam replikacije temelji se na principu komplementarnosti. Mehanizam replikacije uključuje biosintezu matriksa. Replikacija DNA odvija se na polukonzervativan način: lanac kćer se sintetizira na svakom roditeljskom polinukleotidnom lancu.

Uvjeti potrebni za replikaciju:

1. Matrica – DNA lanci. Razdvajanje niti naziva se REPLIKATIVNA RAČVA

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

3. Magnezijevi ioni.

Replikativni enzimski kompleks:

A) Proteini koji odmotavaju DNK:

3. TOPOIZOMERAZE 1 i 2 (odmotavaju se preko spirale). Prekinuti (3,5")-fosfodiesterske veze.

C) DNA POLIMERAZA (katalizira stvaranje fosfodiesterskih veza). DNA POLIMERAZA samo produljuje već postojeći lanac, ali ne može povezati dva slobodna JEZGRA.

E) DNK LIGAZA.

5. PRIMERI - "sjeme" za replikaciju. Ovo je kratki fragment ribonukleotid trifosfata (2 - 10)..

Glavne faze replikacije.

I. INICIJACIJA replikacije.

Nastaje pod utjecajem vanjskih podražaja (faktora rasta). Proteini se vežu na receptore na plazma membrani i induciraju replikaciju u sintetsku fazu staničnog ciklusa. Smisao inicijacije je vezanje DNA-A na točku replikacije, što potiče divergenciju dvostruke spirale. U tome sudjeluje i HELIKAZA. Postoje enzimi (TOPOIZOMERAZE) koji uzrokuju odmotavanje preko spirale. SSB proteini sprječavaju povezivanje lanaca kćeri. Formira se REPLIKATIVNA VILICA.

2. Formiranje podređenih niti.

Tome prethodi stvaranje PRIMERA uz pomoć PRIMASE. Djeluje DNA polimeraza i nastaje lanac kćeri DNA. Taj se proces odvija prema principu komplementarnosti, a sinteza ide od 5* do 3* kraja sintetizirane niti.

Na jednoj od matičnih niti izgradit će se kontinuirani lanac, a na suprotnoj niti OKAZAKI fragmenti.

3. Uklanjanje PRIMERA pomoću EXONUKLASE,

4. Povezivanje kratkih fragmenata s DNA LIGAZOM.

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

A) Proteini koji odmotavaju DNK:

1. DNA-A (uzrokuje odvajanje lanaca)

2. HELIKAZE (cijepaju lanac DNK)

1. TOPOIZOMERAZE 1 i 2 (odmotavaju se preko spirale). Prekinuti (3,5")-fosfodiesterske veze.

B) Proteini koji sprječavaju spajanje DNA lanaca (SSB proteini)

C) DNA POLIMERAZA (katalizira stvaranje fosfodiesterskih veza). DNK-
POLIMERAZA samo produžuje već postojeću nit, ali ne može spojiti dva slobodna NUKLEOTIDA.

D) PRIMAZA (katalizira stvaranje "sjemena" za sintezu).

E) DNK LIGAZA.

5. PRIMERI - "sjeme" za replikaciju. Ovo je kratki fragment koji se sastoji od RIBONUKLEOTID TRIFOSFATA (2 - 10). Stvaranje PRIMERA katalizira PRIMASE. Postoje enzimi (TOPOIZOMERAZE) koji uzrokuju odmotavanje preko spirale. SSB proteini sprječavaju spajanje lanaca kćeri. Formira se REPLIKATIVNA VILICA. Formiranje podređenih niti. Ovome prethodi stvaranje PRIMERA pomoću enzima PRIMASE. Djeluje DNA polimeraza i nastaje lanac kćeri DNA. Ovaj se proces odvija u skladu s načelom komplementarnosti, a sinteza se odvija od 5" do 3" kraja sintetizirane niti.

Na jednoj od matičnih niti izgradit će se kontinuirani lanac, a na suprotnoj će biti izgrađen lanac kratkih fragmenata (OKAZAKI fragmenti) Uklanjanje PRIMERA pomoću EXONUCLEASE.

32. Biosinteza RNA (transkripcija). uvjeti transkripcije.

Transkripcija je prijenos informacija s DNA na RNA (biosinteza RNA). Samo određeni dijelovi molekule DNA podliježu transkripciji. Ovaj dio se naziva TRANSKRIPTON. Eukariotska DNK je diskontinuirana: dijelovi koji nose informacije (EKSONI) izmjenjuju se s područjima koja ne nose informacije (INTRONI). U DNA, od 5" kraja, izolirana je PROMOTOR regija - mjesto vezanja RNK POLIMERAZE. Od 3" kraja - TERMINATOR zona. Ta se područja ne transkribiraju. UVJETI PREPISA.

1. Matrica - 1 lanac DNK. Formira se transkripcijsko oko.

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

3. DNK ovisna RNK polimeraza.

Koraci transkripcije

GLAVNE FAZE TRANSKRIPCIJE.

1. INICIJACIJA. Sastoji se u vezivanju RNK POLIMERAZE na PROMOTOR, što dovodi do divergencije DNK lanaca. Impuls za vezanje RNA polimeraze je vezanje TBP proteina na TATA kutiju.

2. ELONGACIJA (elongacija). Povezivanje RIBONUKLEOSIDEMONONUKLEOTIDA i stvaranje fosfodiesterskih veza između NUKLEOTIDA uz pomoć RNA POLIMERAZE, koja se kreće po lancu DNA. Dodavanje NUKLETIDA odvija se po principu komplementarnosti, samo će postojati RIBONUKLEOTIDI i - UMF.

3. TERMINACIJA (kraj). Sastoji se u tome što se na 3" kraj nastale RNK veže mnogo (do 200 - 300) ADENIL NUKLEOTIDA - poli A. Nastaje točna kopija gena. ADENIL NUKLEOTID štiti 3" kraj od djelovanja EGZONUKLEZE. S 5" kraja se formira zaštita, tzv. "CAP" (najčešće UDP). Ova rezultirajuća kopija gena naziva se TRANSKRIPT.

4. PRERADA (sazrijevanje).

2. 5-krajnje zatvaranje

3. Stvaranje poliadenilne sekvence

4. SPLICING - uklanjanje introna i međusobno povezivanje EGZONA. Igra važnu ulogu u evoluciji organizama

5. Alternativni splajsing - iz jedne pre-mRNA nastaje nekoliko IRNA i, sukladno tome, nekoliko proteina, što se očituje u različitim karakteristikama u organizmima.

Glavne manifestacije patologije metabolizma ugljikohidrata i mogući uzroci poremećaja metabolizma ugljikohidrata u različitim fazama metabolizma. (Pišite reakcije). Glikemija kao pokazatelj stanja metabolizma ugljikohidrata. Kvantifikacija glikemije u normalnim i patološkim stanjima. Razvoj dijabetes.

Kršenje metabolizma ugljikohidrata može biti u različitim fazama. HIPO-, HIPERGLUKOZEMIJA, GLUKOZURIJA pokazatelji su iomena ugljikohidrata. GLUKOZURIJA je moguća ako je vrijednost bubrežnog praga prekoračena za više od 10 mmol/l. Najčešće su poremećaji metabolizma ugljikohidrata mogući u sljedećim fazama:

1. u fazi unosa ugljikohidrata s hranom. Veliko opterećenje ugljikohidratima dovodi do razvoja HIPERGLUKOZEMIJE, GLUKOZURIJE, pojačane biosinteze masti, razvoja pretilosti.

2. S oštećenjem sluznice gastrointestinalnog trakta. Kada je želučana sluznica oštećena, proizvodnja klorovodične kiseline je poremećena. Kod oštećenja sluznice tankog crijeva dolazi do poremećaja apsorpcije i hidrolize DISAHARIDA hrane.

Kada je gušterača oštećena, probava glikogena, prehrambenog škroba pod utjecajem enzima je poremećena. Najstrašnija bolest je dijabetes melitus. U gušterači B-stanice sintetiziraju protein inzulin, koji osigurava transport glukoze iz krvi u tkiva. U slučaju nedovoljne proizvodnje inzulina razvija se HIPERGLUKOZEMIJA, GLIKOZURIJA, KETONURIJA. U stanicama se razvija energetska glad koja se nadoknađuje procesima GLUKONEOGENEZE i intenziviranjem procesa oksidacije bjelančevina i masti, što je popraćeno prekomjernom proizvodnjom ACETIL-KOA, NH3. NH3 je toksičan produkt, stvara preduvjete za kondenzaciju ACETIL-KOA i stvaranje ketonskih tijela:

S oštećenjem jetre, proces biosinteze i razgradnje glikogena je poremećen. Nasljedne bolesti opažaju se u genetskim defektima enzima uključenih u metabolizam ugljikohidrata. Najčešće su GLIKOGENOZE (GIRKE, POMPE) i AGLIKOGENOZE (LEWIS, ANDERSEN), koje su povezane s nedovoljnom aktivnošću ili potpunim nedostatkom enzima koji sudjeluju u razgradnji ili sintezi glikogena. U djece postoji ALAKTOZIJA – intolerancija na laktozu zbog genetskog defekta ENTEROCITNE LAKTAZE.

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

HIPERGLIKEMIJA: Višak kontrainzularnih hormona, nedostatak inzulina (IDDM), oslabljena funkcija receptora (NIDDM), stres (adrenalin povisuje razinu glukoze), prekomjerni unos ugljikohidrata.

HIPOGLIKEMIJA: predoziranje inzulinom, nedostatak kontrainzularnih hormona u organizmu, gladovanje.

Ketonska tijela (ne više od 0,1 g / l) - aceton, acetoctena kiselina, beta-hidroksimaslačna kiselina. Opasno u odnosu na KETOACIDOZU. HIPOGLIKEMIJA dovodi do konvulzija i smrti. U tkivu mozga se u 4 sata obnovi 0,1% glikogena.

Kada je metabolizam ugljikohidrata poremećen, funkcija mozga je oštećena.

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

1 .U fazi unosa masti s hranom:

A. Obilna masna hrana na pozadini HIPODINAMIJE dovodi do razvoja NUTRICIJSKE PRETILOSTI.

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

C. Neadekvatan unos LIPOTROPNIH (kolin, serin, inozitol, vitamini B12, B6) tvari hranom dovodi do razvoja infiltracije masnog tkiva.

2.U fazi probave.

A. Kada su jetra i crijeva oštećeni, stvaranje i transport krvnih lipoproteina je poremećen.

B. Kada su jetra i bilijarni trakt oštećeni, poremećeno je stvaranje i izlučivanje žučnih kiselina koje sudjeluju u probavi masti iz hrane. GSD se razvija. U krvi se uočava HIPERKOLESTEROLEMIJA.

C. Ako je zahvaćena crijevna sluznica i poremećena proizvodnja i opskrba enzima gušterače, povećava se sadržaj masti u stolici. Ako sadržaj masti prelazi 50%, razvija se steatoreja. Stolica postaje bezbojna.

D. Najčešće u posljednjih nekoliko godina među stanovništvom postoji lezija beta-stanica gušterače, što dovodi do razvoja dijabetes melitusa, koji je popraćen intenzivnom oksidacijom proteina i masti u stanicama. U krvi takvih bolesnika zabilježena je HIPERKETONEMIJA, HIPERKOLESTEROLEMIJA. Ketonska tijela i kolesterol se sintetiziraju iz ACETIL-KOA.

3. U fazi metabolizma kolesterola najčešća bolest je ATEROSKLEROZA. Bolest se razvija kada se sadržaj ATEROGENIH FRAKCIJA poveća između stanica tkiva i LP krvi, a sadržaj HDL se smanji, čija je svrha ukloniti kolesterol iz stanica tkiva u jetru radi njegove naknadne oksidacije. Svi lijekovi, s izuzetkom CHylomicrona, brzo se metaboliziraju. LDL se zadržava u vaskularnom zidu. Sadrže dosta TRIGLICERIDA i KOLESTEROLA. Njih fagocitiraju i uništavaju enzimi LIZOSOMA, s izuzetkom kolesterola. Akumulira se u stanici u velikim količinama. Kolesterol se taloži u međustaničnom prostoru i inkapsulira vezivno tkivo. U krvnim žilama nastaju aterosklerotski plakovi.

PREDAVANJE #25

Savezna državna proračunska obrazovna ustanova za visoko obrazovanje USMU Ministarstva zdravstva Rusije
Zavod za biokemiju
Disciplina: Biokemija
PREDAVANJE #25
Biokemija vitamina 1
Predavač: Gavrilov I.V.
Fakultet: medicinsko-preventivni,
Tečaj: 2
Jekaterinburg, 2016

Plan:

1.
2.
3.
4.
5.
Definicija vitamina
Klasifikacija vitamina
Opći mehanizmi metabolizma vitamina
Opća shema metabolizma vitamina
Vitamini topljivi u vodi – individualni
predstavnici

vitamini
-
niske molekularne težine
organski
veze
raznolik
kemijske prirode, u cijelosti ili djelomično
neophodan za ljude ili životinje,
uključeni u regulaciju i katalizu, a ne
koriste se u energetici i plastici
svrhe.

Tvari slične vitaminima
nezamjenjivi ili djelomično nezamjenjivi
tvari koje se mogu koristiti u
plastične svrhe i kao izvor energije
(kolin, orotska kiselina, vitamin F, vitamin
U (metilmetionin), inozitol, karnitin)

KLASIFIKACIJA VITAMINA

Po fizičkim svojstvima:
1. Vitamini topljivi 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 topljivi u mastima
vitamin A (retinol);
Vitamin D (kolekalciferol);
vitamin E (tokoferol);
Vitamin K (filokinon).
Vitamin F (mješavina višestruko nezasićenih
dugolančane masne kiseline arahidonske itd.)

KLASIFIKACIJA VITAMINA

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

Doslovce
oznaka
kemijski naziv
fiziološki
Ime
vitamin A
retinol
antikseroftalmički
Vitamin B1
Vitamin B2
tiamin
riboflavin
antineuritik
Vitamin rasta
Vitamin B3
pantotenska kiselina
antidermatitis
Vitamin B6
Vitamin Bc, B9
Vitamin B12
piridoksin
folacin
kobalamin
antidermatitis
protiv anemije
protiv anemije
Vitamin C
Askorbinska kiselina
antiskorbutski
Vitamin PP
niacin
antipelargijski
vitamin H
biotin
Antiseboroični
vitamin P
rutinski
faktor propusnosti
vitamin D2
ergokalciferol
antirahitički
vitamin D3
1,25-joksikolekalciferol
antirahitički
vitamin E
tokoferol
antisterilan
vitamin K
naftokinoni
antihemoragijski

Metabolizam vitamina u tijelu (opće odredbe)

vitamini topivi u vodi u crijevima
apsorbira aktivnim transportom
topljivi u mastima - u sastavu micela.
vitamini topivi u vodi u krvi
prevoziti slobodno ili u
kompleks s proteinima, topiv u mastima
vitamini - u sastavu lipoproteina i u
kompleks s proteinima.
Vitamini iz krvi ulaze u stanice
organa i tkiva.

Topljiv u vodi u jetri i bubrezima
vitamini se pretvaraju u koenzime.
Neki vitamini u jetri i koži
prevedeno u aktivne oblike (D)
Aktivni oblici vitamina ostvaruju svoje
biokemijskih i fizioloških učinaka.
Inaktiviran kao ksenobiotici i drugi
produkti metabolizma.
Iz tijela vitamini i njihovi derivati
izlučuje uglavnom urinom i izmetom.

Plan proučavanja (odgovor) pojedinih vitamina

1. sadržaj u prehrambeni proizvodi(2-3 proizvoda
- bez brojeva)
2. kemijska struktura (bazna, reaktivna
sposobne frakcije)
3. uloga u metabolizmu (2-3 jednadžbe kem.
reakcije)
4. slika hipo- i hipervitaminoze (2-3 simptoma,
koji proizlaze iz mehanizma djelovanja)
5. dnevna potreba, preventivna 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
Fizikalno-kemijske karakteristike. Loše se otapamo u vodi, dobro je - u alkalijama.
dnevne potrebe
za odrasle 15-25mg,
za djecu - 5-20 mg. Od biljnih proizvoda:
u svježim gljivama - 6 mg%, u suhim gljivama do 60 mg%.
u kikirikiju (10-16 mg%),
u žitaricama u heljdi (4 mg%),
proso, ječam (2 mg%),
zobene pahuljice i biserni ječam, kao i u riži (1,5 mg%)
U crvenoj repi - 1,6 mg%,
U krumpiru (1-0,9 mg%), a u kuhanom 0,5 mg%.
u špinatu, rajčici, kupusu, švedskom kupusu, 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%).
može se sintetizirati vitamin PP
od triptofana (malo).

Metabolizam
FRPF FFn
ATP
FFn
ATP
ADP
nikotinamid
nikotinamid mononukleotid
PREKO+
NADP+
nikotinamid mononukleotid
NAD pirofosforilaza NAD kinaza
pirofosforilaze

Uloga u metabolizmu

Koenzim ovisan o piridinu (NAD,
NADP) CTK dehidrogenaze, glikoliza,
PFP, itd.

Hipovitaminoza PP - pelagra

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

Pelagra

VITAMIN B1 (TIAMIN)

Cl-
NH2
H2+
C N
N
H3C
CH 3
H2
CCH2OH
N
S
Vitamin B1 (tiamin)
Fizikalno-kemijske karakteristike. Topiv u vodi, razgrađuje se
toplinska obrada.
vitamin B netoksičan
Dnevne potrebe odrasle osobe nisu manje od 1,4-
2,4 mg.
Prevladavanje ugljikohidrata u hrani povećava potrebu
organizam u vitaminu;
masti, naprotiv, dramatično smanjuju tu potrebu.
h
n
a0
ja,
(3
8
2
-
9
4
%
-
n
A
ja
Sadržaj tiamina u mg% (mg/100g)
x
l
e
b
I
h
c
e
Suhi 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 (cjelovito zrno) 0,4
Svinjska jetra, goveda 0,4

Zob (zrno) 0,4
Zobene pahuljice 0,3
Pšenično brašno (82-94%) 0,3
Ječmena krupica 0,2
Integralno raženo brašno 0,2
Meso (ostalo) 0,2
Raženi kruh 0,15
Kukuruz (cjelovito zrno) 0,15
Kravlje mlijeko 0,05
Pšenični kruh od finog brašna 0,03

Metabolizam
1. Apsorpcija: u crijevu;
2. Prijevoz: u slobodnom obliku;
3. Aktivacija: uz sudjelovanje tiamin kinaze i ATP u
vitamin za jetru, bubrege, mozak i srčani mišić
B1 se pretvara u aktivni oblik – koenzim
tiamin pirofosfat (TDF, TPP)
NH2
NH2
N
H3C
H2+
C N
ATP
CH 3
H2
CCH2OH
N
S
Vitamin B1 (tiamin)
AMF
H3C
Tiaminkinaza
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
TPP je uključen u:
kompleks piruvat dehidrogenaze
(PVK → Acetil-CoA);
α-ketoglutarat dehidrogen kompleks
(α-KG → sukcinil-CoA);
transketolaza PFS
(prijenos aldehida iz ketosaharida u aldosaharid)

Mehanizam
TDF uzima skupinu iz supstrata i prenosi je na lipoičnu kiselinu
NH2
H2
C N
N
COOH
CO
H3C
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P
O
O
Oh
S
Tiamin pirofosfat (TDP)
CH 3
NH2
CO2
N
H3C
PIRUVATDEHIDROGENAZA
H2
C N
N
S
CH 3
O
O
H2 H2
C C O P O P
O
O
Lipoična kiselina
SH
HSKoA
CO
CH 3
Lipoična kiselina
SKOA
Oh
S
S
OKO
COH
CH 3
Hidroksietil-TDF
CH3

Hipovitaminoza B1 (uzmi - uzmi)

Nastavlja s prevlašću jednog od oblika:
1. suha (poremećaji živčanog sustava). polineuritis, in
osnova – degenerativne promjene na živcima. Na početku
razvija se bol duž živčanih debla, zatim
- dolazi do gubitka osjeta kože i paralize
(Beri-Beri bolest). Postoji gubitak pamćenja
halucinacije.
2. edematozna (kršenja kardio-vaskularnog sustava),
očituje se kao aritmije, povećana
veličina srca i pojava boli u predjelu srca.
3. srčani (akutno zatajenje srca,
infarkt miokarda).
Znakovi također uključuju kršenja sekrecije i motora
funkcije gastrointestinalnog trakta; smanjenje želučane kiselosti,
apetit, intestinalna atonija. Razvija negativni dušik
ravnoteža.

uzeti uzeti

VITAMIN B2 (RIBOFLAVIN)
O
H3C
H3C
N
NH
O
N
izoaloksazin
N
H H H
H2C C C C CH2OH
OH OH OH
ribitol
Vitamin B2 (riboflavin)
Fizikalno-kemijske karakteristike. kristali žuta boja, slabo topljiv
u vodi.
Fiziološke dnevne potrebe odrasle osobe
ljudi 2-2,5 mg / dan.
u novorođenčadi - 0,4-0,6 mg,
u djece i adolescenata - 0,8-2 mg.

Sadržaj vitamina B2 u hrani
proizvodi mg % (mg/100 g mase)
1. Jetra (juneća) 1.5
2. Pileće jaje 0,6
3. Pšenica 0,3
4. Mlijeko 0,2
4. Kupus 0,2
6. Mrkva 0,05
Razgrađuje se u prisutnosti ultraljubičastog svjetla
zrake. Kod čuvanja mlijeka na svjetlu tri i pol
sati, do 70% vitamina je uništeno.
kada se zagrijava, uništava se u alkalnom okruženju,
ali u kiseloj sredini, otporan na visoke
temperatura (290°C).

Metabolizam
Apsorpcija: u crijevima;
Prijevoz: u slobodnom obliku;
Aktivacija:
V
sluzav
ljuska
crijeva
ići na
obrazovanje
koenzimi FMN i FAD:
ATP
ADP
ATP
FFn
Riboflavin
FAD
FMN
Riboflavin kinaza FMN-adenilil transferaza

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

HIPOVITAMINOZA B2

Zaustavljanje rasta tijela
Upala sluznice usne šupljine
pojavljuju se šupljine (glositis - upala jezika).
dugotrajne nezacjeljujuće pukotine u uglovima usta,
dermatitis nazolabijalnih bora.
Upala očiju u obliku vaskularizacije rožnice
membrane, keratitis, katarakta.
Oštećenja kože(dermatitis, alopecija,
ljuštenje kože, erozije itd.).
opća slabost mišića i srca
mišići.

PANTOTENSKA KISELINA (VITAMIN B5)
CH3OH
HOH 2C
C
CH
CH 3
C
H
N
H2 H2
C C
COOH
O
Vitamin B5
bijeli fini kristalni prah, topiv u vodi.
Izvori. Sintetiziraju ga biljke i mikroorganizmi
nalaze se u mnogim životinjskim i biljnim proizvodima
porijeklo (jaje, jetra, meso, riba, mlijeko, kvasac,
krumpir, mrkva, pšenica, jabuke). U ljudskom crijevu, pantotenska kiselina se proizvodi u malim količinama u crijevima
štapić.

Apsorpcija: u crijevima;
Prijevoz: u slobodnom obliku;
Aktivacija: iz pantotenske kiseline u stanicama
sintetiziraju se koenzimi: 4-fosfopantotein i
HSCoA.
CH3OH
H H2 H2
HOH 2C C CH C N C C COOH
CH 3
O
Pantotenska kiselina
ATP
ADP
pantotein kinaza
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
uključeni
c: radikali u reakcijama
1. prijenos
acil
zajednički put katabolizma,
2. aktivacija masnih kiselina,
3. sinteza kolesterola i ketonskih tijela,
4. sinteza acetilglukozamina,
5. neutralizacija stranih tvari u jetri

HIPOVITAMINOZA B 3

Dermatitis, lezije sluznice,
distrofične promjene.
Oštećenje živčanog sustava
(neuritis, paraliza).
Promjene na srcu i bubrezima.
Depigmentacija kose.
Prestanak rasta.
Gubitak apetita i mršavost.

VITAMIN B6 (PIRIDOKSIN,
PIRIDOKSAL, PIRIDOKSAMIN)
Distribucija: jetra, bubrezi,
meso, kruh, grašak, grah,
krumpir.
Apsorpcija: u crijevima
Prijevoz: u slobodnom obliku;
Aktivacija:
djelovanjem piridoksalkinaze
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
Mrkva 0,53
Soja 0,38
Krumpir 0,33
Banane 0,29
Kokošje jaje 0,12

dnevne potrebe

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

CHO
HO
H3C
CHO
CH2OH
ATP
ADP
piridoksalkinaza
N
Piridoksal
Vitamin B6
HO
H3C
H2
C O PO 3H2
N
Piridoksal fosfat
koenzim

Uloga u metabolizmu
(izmjena aminokiselina, prijenos amino skupina)
Piridoksal enzimi imaju ključnu ulogu
uloga u razmjeni AK:
1. kataliziraju reakcije transaminacije i
dekarboksilacija aminokiselina,
2. sudjelovati u specifičnim reakcijama
metabolizam pojedinih AA: serin,
treonin, triptofan, koji sadrži sumpor
aminokiseline,
3. u sintezi hema.

B6-koenzim

1.
2.
3.
4.
5.
izomeraza aminokiselina. Iskorištenje u organizmu
D-aminokiseline
Dekarboksilaze aminokiselina. Obrazovanje
biogeni amini
Monoaminooksidaza. Diaminooksidaza
(histaminaze). Oksidacija (inaktivacija) biogenih
amini
Aminokiseline aminotransferaze. katabolizam i
sinteza aminokiselina
Aminotransferaze jodtirozina i jodtironina.
Biosinteza jodotironina (hormona) u štitnjači
željezo i njihov katabolizam. Aminotransferaza γaminobutirat. Neutralizacija GABA
glikogen fosforilaze. Glikogenoliza

Hipovitaminoza B6

Dermatitis, lezije sluznice
Homocistinurija
Poremećaji metabolizma triptofana
konvulzije

BIOTIN (VITAMIN H)
Sadržaj u hrani
svinjska i goveđa jetra morskog psa
jetra, bubrezi i srce bika, jaje
žumanjak, grah, rižine mekinje,
pšenično brašno cvjetača.

Uloga u metabolizmu
obavlja koenzimsku funkciju u sastavu karboksilaze:
stvaranje aktivnog oblika CO2:
O
O
CO2 + ATP
HN
ADP + Fn
NH
HN
N
H2 H2 H2 H2
C C C C COOH
S
aktivacija CO2
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 PVC karboksilaciji
4.u sintezi masnih kiselina, proteina i
purinskih nukleotida.

Hipovitaminoza vit. H

dermatitis
izlučevine žlijezda lojnica
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
Vitamini: folna kiselina (folat, vitamin B9, vitamin Bc, vitamin M)
Blijedožuti higroskopni kristali,
raspada se na 250 °C, slabo topljiv
u vodi (0,001%).

Norma: 200-400 mcg / dan (trudnice 800 mcg / dan)
Sintetizirajte folnu kiselinu
mikroorganizmi, niže i više biljke
Izvori folna kiselina
1. hrana (puno u zelenom povrću sa
lišće, u nekim
citrusima, u mahunarkama, u kruhu
od integralnog brašna,
kvasac, jetra).
2. crijevna mikroflora (loša).
Svježe lisnato povrće pohranjeno na sobnoj temperaturi može
izgubiti do 70% folata u 3 dana
Tijekom kuhanja uništava se do 95% folata.

Aktivacija, metabolizam i izlučivanje folne kiseline

gastrointestinalni trakt
Uvezivanje
Folna kiselina + Castle faktor
Folna kiselina + proteini krvi
Sukcija: 12 duodenum
Oh
Jetra
O
N
N
H2N
Krv
5 - 20 mcg/litri
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
HH
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 ponude / dan
Urin
1/3 u tkanini

Uloga THFC

Sudjeluje:
u metabolizmu aminokiselina
(serin
glicin, homocistein
metionin),
u sintezi nukleinskih kiselina (purin
baze, timidilna kiselina),
u stvaranju crvenih krvnih stanica
u formiranju niza komponenti živčanog
tkivafolna kiselina
smanjuje razinu homocisteina u krvi

1. fragmenti s jednim ugljikom vezani su za THPA
2. u THPA, fragmenti s jednim ugljikom se međusobno pretvaraju
3. Jednougljični fragmenti THPA koriste se za sintezu:
H
metionin
Homocistein
Metionin sintaza
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-THPA
N5N10-metilen-THPA
THFC
+
NADP
5,10-metilenTHFA reduktaza
Serinoksimetiltransferaza
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
HOHC
R1 N
5
N R2
10
N10-formil-THPA

Uloga THPA u sintezi DNA
DNK
Purini

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

Razvoj hiperhomocisteinemije
1. Homocistein ima izraženu toksičnost
djelovanje na stanicu: dovodi do oštećenja i
aktivacija endotelnih stanica
obloga krvnih žila), što doprinosi
razvoj tromboze, ateroskleroze.
2. Hiperhomocisteinemija je povezana s takvim
opstetrička patologija:
rani gubitak trudnoće,
rani početak gestoze,
abrupcija placente,
intrauterini zastoj rasta.

Do nedostatka metionina
Popraćen je nedostatak metionina
ozbiljni metabolički poremećaji
primarno metabolizam lipida, i
uzrokuje teške ozljede
jetra, osobito njezina masna
infiltracija.

VITAMIN B12 (KOBALAMIN)
Apsorpcija: Intrinsic Factor Castle - protein -
gastromukoprotein, sintetiziran parijetalnim
želučane stanice. U gastrointestinalnom traktu Castleov faktor
spaja se s vitaminom B12 uz sudjelovanje Ca2 +,
štiti ga od uništenja i pruža
apsorpcija u tankom crijevu.
Transport: B12 ulazi u krv u kombinaciji s
proteini transkobalamini I i II,
(I) djeluje kao depo B12 jer
On
najjače povezan s vitaminom.
Aktivacija. Vitamin B12 proizvodi 2
koenzim: metilkobalamin u citoplazmi i
deoksiadenozilkobalamin u mitohondrijima.

dnevne potrebe

odrasli 2 - 4 mcg,
u novorođenčadi - 0,3-0,5 mcg,
u djece i adolescenata - 1,5-3,0 mcg.
Sadržaj u prehrambenim proizvodima u µg%
1 Svinjska jetra 26
2 svinjska bubrega 15
3 Ribe 2.0
4 janjetine 2
5 Kokošje 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 metaboličkih reakcija
prijenos alkilnih skupina (-CH2-, -CH3);
metilacija homocisteina
Metilkobalamin je uključen: u obrazovanje
metionin iz homocisteina i
transformacije fragmenata jednog ugljika u
sastav THPA potreban za sintezu
nukleotidi.
Deoksiadenozilkobalamin je uključen u:
metabolizam masnih kiselina s neparnim brojem
atomi ugljika i AA s razgranatim
ugljikovodični lanac.

Sudjelovanje vitamina B12 u metabolizmu
redoslijed pretvorbe vitamina B12 u koenzim:
cijanokobalamin oksikobalamin deoksiadenozilkobalamin
1. Zamjena H za -COOH, -NH2, -OH skupine
2. Oporavak ribonukleotida u
deoksiribonukleotidi
3. Reakcije transmetilacije

U 12
Folna kiselina ------ THFA ------
sinteza nukleinskih kiselina

Avitaminoza i hipovitaminoza
Endogeni
Gastrogeni
Egzogeni
Enterogeno
Manifestacije: maligni makrocitar,
megaloblastična anemija;
Poremećaji CNS-a (uspinjača
mijeloza);
želučani pH
(gastroenterokolitis -
"polirani jezik")

Prvi spomen bolesti (kakke, beriberi), danas poznate kao manifestacija nedostatka tiamina, nalazi se u drevnim medicinskim raspravama koje su do nas stigle iz Kine, Indije i Japana. Do kraja 19. stoljeća već se klinički razlikovalo nekoliko oblika ove patologije, ali je tek Takaki (1887.) povezao bolest s, kako je tada vjerovao, nedostatkom tvari koje sadrže dušik u prehrani. Određeniju ideju imao je nizozemski liječnik S. Eijkman (1893-1896), koji je u rižinim mekinjama i nekim mahunarkama otkrio tada nepoznate čimbenike koji sprječavaju razvoj ili liječe beri-beri. Pročišćavanje ovih tvari potom je proveo Funk (1924.), koji je prvi predložio sam termin "vitamin", te niz drugih istraživača. Aktivna tvar ekstrahirana iz prirodnih izvora okarakterizirana je tek 1932. godine općom empirijskom formulom, a zatim ju je 1936. godine uspješno sintetizirao Williams i sur. Već 1932. godine sugerirana je uloga vitamina u jednom od specifičnih metaboličkih procesa, dekarboksilaciji pirogrožđane kiseline, no tek 1937. godine postaje poznat koenzimski oblik vitamina, tiamin difosfat (TDP). Koenzimatske funkcije TDP-a u sustavu dekarboksilacije alfa-keto kiselina dugo su se smatrale gotovo jedinim biokemijskim mehanizmima za provedbu biološke aktivnosti vitamina, međutim već 1953. godine, raspon enzima koji ovise o prisutnosti TDP je proširen zahvaljujući transketolazi, a relativno nedavno, specifičnoj gama-hidroksi dekarboksilazi -alfa-ketoglutarnoj kiselini. Nema razloga misliti da su izgledi za daljnje proučavanje vitamina iscrpljeni gore navedenim, budući da su pokusi na životinjama, podaci dobiveni u klinici tijekom terapijske primjene vitamina, analiza činjenica koje ilustriraju poznati neuro- i kardiotropizam tiamina. , nedvojbeno ukazuju na prisutnost nekih drugih specifičnih odnosa vitamina s drugim biokemijskim i fiziološkim mehanizmima.

Kemijska i fizikalna svojstva vitamina B1

Tiamin ili 4-metil-5-beta-hidroksietil-N-(2-metil-4-amino-5-metilpirimidil)-tiazolij, dobiva se sintetski, obično u obliku hidrokloridne ili hidrobromidne soli.

Tiamin klorid (M-337.27) kristalizira u vodi u obliku bezbojnih monoklinskih iglica, tali se na 233-234° (uz raspad). U neutralnom mediju njegov apsorpcijski spektar ima dva maksimuma - 235 i 267 nm, a pri pH 6,5 jedan - 245-247 nm. Vitamin je visoko topljiv u vodi i octenoj kiselini, nešto lošije u etilnom i metilnom alkoholu, a netopljiv u kloroformu, eteru, benzenu i acetonu. Iz vodenih otopina tiamin se može istaložiti fosfovolframovom ili pikrinskom kiselinom. U alkalnom okruženju, tiamin prolazi brojne transformacije, koje, ovisno o prirodi dodanog oksidacijskog sredstva, mogu rezultirati stvaranjem tiamin disulfida ili tiokroma.

U kiseloj sredini vitamin se razgrađuje samo uz dugotrajno zagrijavanje, pri čemu nastaje 5-hidroksi-metilpirimidin, mravlja kiselina, 5-aminometilpirimidin, tiazolna komponenta vitamina i 3-acetil-3-merkapto-1-propanol. Među produktima razgradnje vitamina u alkalnom mediju identificirani su tiotiamin, sumporovodik, pirimidodiazepin itd. Također su dobiveni sulfat i vitamin mononitrat. Poznate su tiaminske soli s naftalensulfonskom, arilsulfonskom, cetilsulfonskom i esteri s octenom, propionskom, maslačnom, benzojevom i drugim kiselinama.

Posebno su važni esteri tiamina s fosfornom kiselinom, posebice TDP, koji je koenzimski oblik vitamina. Homolozi tiamina također su dobiveni različitim supstitucijama na drugom (etil-, butil-, hidroksimetil-, hidroksietil-, fenil-, hidroksifenil-, benzil-, tioalkil-), četvrtom (oksitiamin) i šestom (metil-, etil) stupnju. atomi ugljika pirimidina metilacija amino skupine, supstitucija tiazolnog prstena za piridin (piritiamin), imidazol ili oksazol, modifikacije supstituenata na petom ugljiku tiazola (metil-, hidroksimetil-, etil, kloretil-, hidroksipropil- itd. .). Zasebna velika skupina vitaminskih spojeva su derivati ​​S-alkila i disulfida. Među posljednjima, tiamin propil disulfid (TPDS) dobio je najveću distribuciju kao vitaminski pripravak.

Metode određivanja vitamina B1

U čistim vodenim otopinama kvantificiranje tiamina najlakše se provodi pomoću apsorbancije na 273 nm, što odgovara izosbestičkoj točki spektra vitamina, iako neki autori radije rade u području od 245 nm, u kojem su promjene ekstinkcije najuočljiviji. Pri pH 7,3 u fosfatnom puferu tiamin već u koncentraciji od 1 μg/ml daje izrazit vodikov polarografski katalitički val, a u alkalnom mediju stvara anodni val zbog interakcije tioltiamina sa živom i stvaranja merkaptida . Obje polarografske karakteristike mogu se koristiti za kvantificiranje vitamina. Ako je potrebno istražiti razne derivate vitamina, tada se mora pribjeći njihovom prethodnom odvajanju elektroforezom ili kromatografijom.

Najuspješnije opće načelo za kolorimetrijsko određivanje vitamina je njegova reakcija s različitim diazo spojevima, među kojima diazotirani p-aminoacetofenon daje najbolje rezultate. Rezultirajući jarko obojeni spoj lako se ekstrahira iz vodene faze u organsko otapalo, u kojem se lako podvrgava kvantitativnoj fotometriji. U fosfatnom puferu pH 6,8 tiamin, kada se zagrijava, također stupa u interakciju s ninhidrinom, dajući žutu boju proporcionalnu koncentraciji vitamina u rasponu od 20-200 μg.

Najraširenije su različite varijante fluorimetrijskog određivanja vitamina, koje se temelje na oksidaciji tiamina u tiokrom u alkalnom mediju. Preliminarno pročišćavanje ispitivanog materijala od nečistoća koje ometaju kasniju fluorometriju postiže se kratkotrajnim prokuhavanjem uzoraka s razrijeđenim mineralnim kiselinama, uklanjanjem nečistoća ekstrakcijom butilnim ili amilnim alkoholom ili izolacijom vitamina na odgovarajućim adsorbentima. Kao što su pokazala istraživanja japanskih autora, umjesto kalijevog fericijanida, kao oksidacijsko sredstvo poželjno je koristiti cijanogen bromid, koji daje veći prinos tiokroma 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 na to da je glavni oblik vitamina prisutan u tkivima TDP ili proteinizirani disulfidni derivati ​​tiamina, uvijek je potrebna prethodna obrada ispitnih uzoraka (slaba kiselinska hidroliza, fosfataza, redukcijski agensi) kako bi se oslobodio slobodni tiamin, budući da drugi oblici vitamina rade ne stvaraju tiokrom, ekstrahiraju se zatim za fluorimetriju u organskom otapalu.

Kvantitativno određivanje koenzima oblika vitamina provodi se rekombinacijom TDP sadržanog u ispitivanoj otopini s prijateljskom apokarboksilazom. U oba slučaja u prisutnosti iona magnezija i piruvata dolazi do specifične dekarboksilacije ketokiseline, a količina oslobođenog ugljičnog dioksida (u Warburgovom aparatu) proporcionalna je količini TDP dodanog uzorku (0,02–1 μg). Osjetljivost (0,005-0,06 µg TDP) metode koja se temelji na enzimskom određivanju acetaldehida nastalog u prvoj reakciji još je veća. Dodatak alkoholne dehidrogenaze zajedno s apokarboksilazom i specifičnim supstratom u inkubacijski medij omogućuje vrlo brzo (5-7 minuta) snimanje reakcije promjenom ekstinkcije otopine na 340 nm u području koje odgovara NADH2.

Ostali tiamin fosfati određuju se kvantitativno nakon njihovog elektroforetskog ili kromatografskog odvajanja, naknadnog eluiranja, defosforilacije fosfatazama i fluorimetrije tiokroma dobivenog oksidacijom u lužnatom mediju. Mikrobiološke metode određivanja tiamina temelje se na odabiru odgovarajućih kultura mikroorganizama osjetljivih na nedostatak vitamina. Najprecizniji i najponovljiviji rezultati postižu se korištenjem Lactobacillus fermenti-36 u ove svrhe.

Rasprostranjenost vitamina B1 u prirodi

Proizvod	Sadržaj tiamina u µg%	Proizvod	Sadržaj tiamina u µg%
Pšenica	0,45	rajčice	0,06
Raž	0,41	Govedina	0,10
Grašak	0,72	Ovčetina	0,17
Grah	0,54	Svinjetina	0,25
zobena kaša	0,50	Teletina	0,23
Heljda	0,51	šunka	0,96
Griz	0,10	kokoši	0,15
Riža polirana	0	kokošja jaja	0,16
Tjestenina	otisci stopala	Svježa riba	0,08
Pšenično brašno	0,2-0,45	kravlje mlijeko	0,05
Raženo brašno	0,33	Voće je različito	0,02-0,08
pšenični kruh	0,10-0,20	Osušeni pivski kvasac	5,0
raženi kruh	0,17	orasi	0,48
Krumpir	0,09	kikiriki	0,84
bijeli kupus	0,08

Tiamin je sveprisutan i nalazi se u raznim predstavnicima divljih životinja. U pravilu, njegova količina u biljkama i mikroorganizmima doseže vrijednosti mnogo veće nego u životinja. Osim toga, u prvom slučaju, vitamin je predstavljen uglavnom u slobodnom obliku, au drugom - u fosforiliranom obliku. Sadržaj tiamina u osnovnim namirnicama varira u prilično širokom rasponu ovisno o mjestu i načinu dobivanja sirovina, prirodi tehnološke obrade poluproizvoda i dr. što samo po sebi značajno uništava tiamin. U prosjeku se može smatrati da se konvencionalnim kuhanjem uništi oko 30% vitamina. Neke vrste obrade (visoka temperatura, visoki tlak i prisutnost velikih količina 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 popraćena naglim smanjenjem razine vitamina u dobivenom proizvodu. Polirana riža, primjerice, uopće ne sadrži vitamin.

Metabolizam tiamina u tijelu

Vitamin dolazi s hranom u slobodnom, esterificiranom i djelomičnom obliku vezani oblik. Pod utjecajem probavnih enzima gotovo se kvantitativno pretvara u slobodni tiamin koji se apsorbira iz tankog crijeva. Značajan dio tiamina koji uđe u krvotok se brzo fosforilira u jetri, dio u obliku slobodnog tiamina ulazi u opću cirkulaciju i distribuira se u druga tkiva, a dio se ponovno otpušta u gastrointestinalni trakt zajedno sa žuči i izlučevinama probavnih žlijezda, osiguravajući stalno recikliranje vitamina i postupnu, ravnomjernu asimilaciju u njegovim tkivima. Bubrezi aktivno izlučuju vitamin u urin. U odrasloj osobi dnevno se izluči od 100 do 600 mcg tiamina. Unošenje povećanih količina vitamina s hranom ili parenteralno povećava izlučivanje vitamina urinom, ali s povećanjem doze proporcionalnost postupno nestaje. U urinu, zajedno s tiaminom, proizvodi njegovog raspada počinju se pojavljivati ​​u sve većim količinama, što uz uvođenje vitamina preko 10 mg po osobi može biti i do 40-50% početne doze. Pokusi s obilježenim tiaminom pokazali su da se, uz nepromijenjeni vitamin, u mokraći nalazi određena količina tiokroma, TDS-a, pirimidina, komponenti tialoze i raznih fragmenata koji sadrže ugljik i sumpor, uključujući označene sulfate.

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

Ukupan sadržaj tiamina u cijelom ljudskom tijelu, normalno opskrbljenog vitaminom, iznosi približno 30 mg, au punoj krvi 3-16 μg%, au drugim tkivima je znatno veći: u srcu - 360, jetri - 220, u mozgu - 160, plućima - 150, bubrezima - 280, mišićima - 120, nadbubrežnoj žlijezdi - 160, želucu - 56, tankom crijevu - 55, debelom crijevu - 100, jajniku - 61, testisima - 80, koži - 52 mcg%. U krvnoj plazmi nalazi se pretežno slobodni tiamin (0,1 - 0,6 μg%), au eritrocitima (2,1 μg na 1011 stanica) i leukocitima (340 μg na 1011 stanica) - fosforilirani. Gotovo polovica vitamina nalazi se u mišićima, 40% u unutarnjim organima, a 15-20% u jetri. Glavna količina tiamina u tkivima je TDP, iako koža i skeletni mišići sadrže dosta vitaminskih disulfida.

Normalno, slobodni tiamin se lako određuje u crijevima i bubrezima, što također može biti posljedica nedostataka čisto metodološkog reda, jer ta tkiva imaju izuzetno visoku aktivnost fosfataze, a do trenutka uzimanja materijala za istraživanje dolazi do djelomične defosforilacije već se mogu pojaviti vitaminski esteri. S druge strane, ti isti mehanizmi mogu igrati ulogu u uklanjanju vitamina iz krvi u urin ili izmet. Količina vitamina u ljudskom izmetu je približno 0,4-1 μg i praktički ne ovisi o biosintezi vitamina crijevnom mikroflorom.

Neke ideje o dinamici razmjene tkivnih rezervi vitamina daju pokusi provedeni sa S35-tiaminom. Obnavljanje tiamina događa se u različitim tkivima različitim brzinama i praktično potpuna zamjena neradioaktivni vitamin u radioaktivni (unosi se svakodnevno) provodi se do 8. dana pokusa samo u jetri, bubrezima, slezeni i skeletnim mišićima. U srcu, gušterači i moždanom tkivu ovaj proces ne završava do određenog vremena. Ovi podaci pokazuju da je količina vitamina pronađena u tkivima višestruko veća od razine potrebne za osiguranje specifičnih TDP enzimskih sustava. Očigledno je da su značajne količine vitamina prisutne u tkivima, posebice u srcu i jetri, u obliku njegovih derivata koji obavljaju neke druge nekoenzimske funkcije.

Mehanizmi taloženja tiamina u organizmu

Fiksacija vitamina u tkivima uglavnom je povezana sa stvaranjem TDP-a, koji čini najmanje 80-90% ukupnog tiamina koji se nalazi u tijelu. Određena nesigurnost u vezi s ovim pitanjem povezana je s otkrivanjem uz TDP, osobito u kratkim intervalima nakon primjene vitamina, drugih TF-ova i miješanih tiamin disulfida. Pod određenim uvjetima, od 10 do 30% vitamina može predstavljati TMF i TTP. Osim toga, TTP se lako pretvara u TDP tijekom obrade biološkog materijala prije studije. Kao i drugi fosforilirani koenzimi, TDP je fiksiran na proteine ​​svojim pirofosfatnim dijelom. Međutim, jednako aktivnu ulogu u tome imaju i drugi dijelovi molekule vitamina.

Stvaranje tiamin fosfata (tf)

Reakcija fosforilacije tiamina odvija se zahvaljujući ATP-u prema općoj jednadžbi: tiamin + ATP-> TDP + AMP.

Pravilnosti ove reakcije potvrđene su na djelomično pročišćenom pripravku tiamin kinaze iz topljive frakcije homogenata jetre. Optimalni pH za stvaranje TDP ovim enzimskim pripravkom bio je u rasponu od 6,8-6,9. Fosforilaciju tiamina su inhibirali AMP i ADP. U prisutnosti AMP-a stvaraju se samo tragovi, a u prisutnosti ADP-a stvaraju se vrlo male količine TDP-a. Ako je TMF uveden u medij umjesto tiamina, stvaranje TDP-a je inhibirano. Pripravak tiamikinaze pročišćen približno 600 puta korišten je za proučavanje mehanizma fosforilacije vitamina korištenjem obilježenog gama-P32-ATP. Pokazalo se da tiamin dobiva cijelu pirofosfatnu skupinu iz ATP-a.

U nizu radova na proučavanju tiamin kinaze izolirane iz kvasca i životinjskih tkiva, utvrđeno je da ioni mangana, magnezija i kobalta aktiviraju, dok kalcij, nikal, rubidij i željezo ne inhibiraju enzim u širokom rasponu koncentracija. Isti radovi pokazuju mogućnost fosforilacije tiamina na račun drugih nukleotidnih trifosfata (GTP, ITP, UTP i dr.) te da je glavni proizvod reakcije TDP i mala količina TMP. Primjena P32-ATP, kao iu studijama prethodnih autora, potvrdila je mehanizam prijenosa pirofosfatne skupine neposredno na tiamin.

Međutim, rezultati dobiveni in vitro nisu u potpunosti potvrđeni u proučavanju fosforilacije tiamina u tijelu i u pokusima s mitohondrijima. S jedne strane, nakon intravenske primjene tiamina, fosforom obilježeni TDP i TTP, ali ne i TMF, pronađeni su u krvi životinja nakon 30-60 minuta; potvrđen je mehanizam piroforilacije. S druge strane, nakon intravenske primjene TMF-a aktivnost kokarboksilaze i transketolaze u krvi raste brže nego nakon primjene slobodnog tiamina. Neki mikroorganizmi lakše tvore TDP iz TMF-a nego iz slobodnog vitamina, a tiamin kinaza, koja se prethodno nalazila u jetri, nije pronađena u mitohondrijima bubrega, u kojima se fosforilacija tiamina odvija na drugačiji način. Mehanizam fosforilacije vitamina koji uključuje samo ATP ne uklapa se uvijek u jednostavnu shemu prijenosa pirofosfatne skupine u cjelini, makar samo zato što se, uz TDP, drugi TF-ovi, uključujući čak i T-polifosfate, nalaze u značajnim količinama u raznim biološki materijal.

Brojna istraživanja bavila su se pitanjem lokalizacije sustava odgovornih za fosforilaciju tiamina. Sat vremena nakon primjene tiamina, jetra hvata 33-40% vitamina, akumulirajući njegove različite fosforne estere. Fosforilacija označenog vitamina u različitim organima odvija se silaznim redoslijedom aktivnosti: jetra, bubrezi, srce, testisi, mozak. U tom slučaju radioaktivnost fosfornih estera tiamina opada u nizu: TTP, TDP, TMF. Fosforilacija tiamina aktivna je u mitohondrijima, mikrosomima i hijaloplazmi.

Iz navedenih činjenica nije teško zaključiti da bi ukupni intenzitet procesa esterifikacije vitamina u organizmu ili u pojedinim tkivima u velikoj mjeri trebao korelirati s aktivnošću procesa koji opskrbljuju ATP. Prva eksperimentalna opažanja u tom smislu, provedena na homogenatima jetre ili elementima krvnih stanica, kasnije su u potpunosti potvrđena. Svi inhibitori respiracije i glikolize, ili spojevi koji se natječu s T za ATP, teže smanjenju razine TDP-a u krvi i tkivima.

Uloga pojedinih skupina u molekuli tiamina za njegovo vezanje u tkivima

Do danas je sintetiziran veliki broj novih derivata tiamina (mješoviti disulfidi, derivati ​​O-benzoila itd.) koji se široko uvode u medicinsku i preventivnu praksu. Prednosti novih vitaminskih pripravaka u pravilu su otkrivene čisto empirijski zbog činjenice da do sada nemamo dovoljno informacija o molekularnim mehanizmima asimilacije tiamina, o prirodi njegove interakcije sa specifičnim (enzimima) i nespecifičnim ( transport vitamina) proteina. Potreba za točnim prikazima u ovom pitanju također je diktirana širokim izgledima za upotrebu tiaminskih antivitamina (amprol, klorotiamin, deoksitiamin) u terapeutske svrhe (vidi dolje).

Rad na sintezi novih derivata tiamina s unaprijed određenim fizikalno-kemijskim svojstvima, koji određuju mogućnost ciljanog djelovanja na metaboličke procese u organizmu, nezamisliv je bez konkretnih predodžbi o ulozi pojedinih skupina atoma vitamina i njegovih derivata u ovom području. Značenje pirofosfatnog radikala za specifičnu proteidizaciju TDP-a u sastavu odgovarajućih enzima već je spomenuto gore. Pojavila se velika količina podataka koji dokazuju sudjelovanje tiamina u drugim reakcijama koje nemaju nikakve veze s koenzimskim funkcijama vitamina. Može se pretpostaviti da raznolikost aktivnih skupina u molekuli tiamina odgovara posebnim oblicima pretheidizacije, u kojima se neki blokiraju, a drugi, važni za odgovarajuću funkciju, dijelovi molekule vitamina se otvaraju u isto vrijeme. Doista, prvi tip proteinizacije (preko pirofosfatnog radikala) odgovara funkciji koenzima i ostavlja 2. ugljik tiazola i amino skupinu pirimidinske komponente slobodnima, dostupnima supstratu. S druge strane, očito je da sudjelovanje vitamina u redoks reakcijama ili u procesima refosforilacije treba kombinirati s isključivanjem mogućnosti njegovog istodobnog djelovanja kao koenzima, jer u prvom slučaju dolazi do depolarizacije i otvaranja tiazolni prsten je neophodan, au drugom - slobodni položaj fosforiliranog hidroksietilnog radikala . Budući da se 80-90% tiamina prisutnog u tkivima oslobađa samo tijekom kisele i enzimske hidrolize, može se pretpostaviti da su svi vezani oblici vitamina u proteidiziranom, tj. povezanom s proteinima stanju.

Lako je dobiti predodžbu o značaju pojedinih dijelova molekule tiamina u ovom procesu određivanjem stupnja vezanja sumporom obilježenog (S35) vitamina (S35) i nekih njegovih derivata, lišenih određenih aktivnih centara, u tkiva. , na primjer, amino skupina - oksitiamin (oksi-T), amino skupina i hidroksietil radikal - kloroksitiamin (XOT), kvaterni dušik u ciklusu tiazola - tetrahidrotiamin (TT). Bez diranja u pojedinosti postavljenog pitanja, može se s dovoljnom pouzdanošću ustvrditi da strukturne izmjene barem jednog mjesta u molekuli vitamina drastično narušavaju (vidi tablicu) uvjete za njegovo_vezivanje u tkivima: nakon 24 sata, svi uvedeni označeni tiamin derivati ​​vežu lošije od vitamina.

Sama po sebi, ova činjenica ukazuje da ne jedna ili dvije, već, očito, nekoliko skupina igraju ulogu u interakciji tiamina s proteinima.

Koenzimske funkcije tiamin difosfata

Poznat je značajan broj različitih reakcija koje katalizira TDP. Međutim, svi se oni mogu svesti na nekoliko tipičnih opcija: jednostavna i oksidativna dekarboksilacija alfa-keto kiselina, aciloinska kondenzacija, fosforoklastično cijepanje ketosaharida. Enzimski sustavi koji sudjeluju u ovim reakcijama, očito, ujedinjeni su u osnovnim principima svog djelovanja; samo je kasnija sudbina "aktivnog aldehidnog fragmenta" koji se pojavljuje u prvim fazama procesa drugačija. Studije transformacija alfa-keto kiselina omogućile su jasno razumijevanje uloge dekarboksilirajućeg fragmenta polienzimatskog kompleksa dehidrogenaze koji sadrži TDP i slijed svih drugih reakcija povezanih s njim.

U sustavu transketolaze (TK), fragment "aktivnog aldehida" očito će biti predstavljen glikolnim radikalom prenesenim 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 izravno u acetil fosfat.

Značajan napredak u razjašnjavanju mehanizma katalitičkog djelovanja TDP-a postignut je kao rezultat studija provedenih u dva glavna smjera: stvaranje modelnih neenzimskih sustava i uvođenje različitih analoga ili antagonista tiamina u enzimske sustave. Koristeći prvi način, bilo je moguće pokazati da je vitamin B1, čak iu svom nefosforiliranom obliku, sposoban, pod određenim uvjetima, u odsutnosti proteina, katalizirati reakcije dekarboksilacije, stvaranja acetona i dismutacije. od diacetila. Različite varijante pokusa u kojima se koenzimsko djelovanje TDP-a uspoređivalo s djelovanjem vitaminskih antimetabolita ili proučavalo uz dodatak Reineckeove soli, bromoacetata, para-klorživa-benzoata i drugih spojeva pokazalo je da su katalitički najvažnije skupine u molekuli tiamina : sumpor, kvaterni dušik tiazolni prsten, amino skupina na položaju 4 pirimidinskog prstena, drugi atom ugljika tiazola (2-C-Tz), metilenski most. Neki aktivni centri (sumpor, dušik, metilenski most) potrebni su samo za održavanje određene strukture i stvaranje odgovarajuće gustoće elektrona na drugom ugljikovom atomu tiazola (2-C-Tz), koji je glavni katalitički centar. Do sada su kontroverzne i nesigurne ideje o značenju amino skupine pirimidinske komponente.

Vrijednost drugog ugljika tiazola

Katalitička svojstva tiazolijevih soli po prvi su put prikazana na primjeru kondenzacije benzoina. Zatim je otkriveno da se u normalnim, bliskim fiziološkim uvjetima, proton lako odvaja od 2-C-Tz, a dvostruki ion nastaje iz tiamina, za koji je bilo lako pretpostaviti mehanizme interakcije s alfa-keto kiseline i formiranje intermedijarnog spoja hidroksietiltiamina (OET), koji odgovara konceptu "aktivnog acetaldehida".

Sintetske droge SP testiran kao čimbenik rasta za mikrobe imao je 80% snage u usporedbi s vitaminom. Stvaranje WE kao prirodnog metaboličkog produkta dokazano je za neke mikroorganizme. Ideje o presudnoj ulozi 2-C-Tz u provedbi funkcija koenzima pokazale su se prilično plodonosnim, budući da su u relativno kratkom vremenu izolirani i neki derivati ​​TDP-a, koji odgovaraju drugim poznatim međuproduktima enzimskih reakcija: dihidroksietil -THD ("aktivni glikol aldehid" u reakcijama transketolaze i fosfoketolaze), alfa-hidroksi-gama-karboksi-propil-TDF ("aktivni jantarni semialdehid") i hidroksimetil-TDF, koji ima ulogu u izmjeni glioksilata i stvaranje aktivnih formilnih radikala.

Značaj pirimidinske komponente

Čak i manje zamjene u aminopirimidinskoj komponenti tiamina oštro smanjuju aktivnost vitamina novih spojeva. Posebna pažnja u tom pogledu odavno se pridaje amino skupini, čija zamjena hidroksi skupinom uzrokuje stvaranje dobro poznatog vitaminskog antimetabolita oksi-T, koji nakon fosforilacije u difosfat može potisnuti aktivnost oba PD i TC. Gubitak aktivnosti koenzima također se opaža u slučaju manje izmjene struktura amino skupine (metilacija) ili njezino jednostavno uklanjanje s TDP-a.

Kritičko ispitivanje opsežnog eksperimentalnog materijala koji se odnosi na proučavanje katalitičke aktivnosti tiamina ili njegovih derivata u modelnim i enzimskim sustavima tjera nas da obratimo novu pozornost na neke značajke strukture katalizatora i supstrata koji se izmjenjuju uz njegovo sudjelovanje.

Takva značajka, zajednička koenzimu i supstratima, je stroga ovisnost reakcija koje se razmatraju istovremeno o dva aktivna centra - na supstratu i, očito, na katalizatoru. Uistinu, cijela raznolikost supstrata uključenih u reakcije katalizirane TDP-om može se lako svesti na temeljno jedinstveni tip, čija je značajka susjedne karbonilne i hidroksilne skupine na susjednim atomima ugljika. Samo između takvih atoma ugljika dolazi do prekida veze (tiaminoliza) uz sudjelovanje TDF-a.U tom slučaju uvijek isti fragment postaje "aktivan", sposoban za različite kondenzacije, a drugi - "pasivan", konačni metabolit reakcija. Određeni raspored karbonilnih i hidroksilnih skupina apsolutno je neophodan za provedbu katalitičkog mehanizma.

Nekoenzimsko djelovanje tiamina i nekih njegovih derivata

Uz razjašnjenje mehanizma glavnih reakcija u kojima TDP ima katalitičku ulogu, postoje brojni podaci o visokoj biološkoj aktivnosti drugih nekoenzimskih derivata tiamina. Jasno su se ukazala dva smjera istraživanja: moguće sudjelovanje različitih fosfornih estera vitamina u aktivnom prijenosu fosfatnih skupina bogatih energijom (anhidridna veza u TDP-u je makroergična) i mogućnost interveniranja tiamina u redoks reakcijama. Zbog činjenice da su specifični enzimski sustavi koji sadrže tiamin uključeni u regulaciju gore navedenih procesa nepoznati, učinci vitamina opaženi u ovom području metabolizma mogu se smatrati manifestacijom njegovih nespecifičnih funkcija.

Tiamin fosfati (tf)

Nakon razvoja dostupne metode Kako bi se dobio TDP, počeo se naširoko testirati na raznim bolestima u kliničkim uvjetima. Intravenska primjena 100-500 mg TDP-a u dijabetičkoj acidozi povećala je količinu piruvata nastalog iz glukoze. Učinak slične prirode uočen je kod dijabetesa nakon primjene ATP-a ili fosfokreatina. U mišićima tijekom umora i odmora, razgradnja i ponovna sinteza TDP-a odvijaju se otprilike prema istim obrascima koji su poznati za ATP i fosfokreatin. Promjene su bile karakteristične tijekom odmora, kada je količina TDP-a premašila početnu razinu prije napornog rada. Razlozi za pojačanu razgradnju TDP-a tijekom mišićne kontrakcije teško se mogu objasniti sa stajališta poznatih koenzimskih funkcija TDP-a. Utvrđeno je da davanje velikih doza TDP životinjama nakon nekoliko sati značajno (ponekad i 2 puta) povećava sadržaj labilnih spojeva fosfora u tkivima.

Slobodni tiamin i njegovi derivati

Davanje vitaminskih antimetabolita, oksi-T i PT, životinjama uzrokuje drugačiji obrazac poremećaja metabolizma i fizioloških funkcija, što je omogućilo pretpostavku da tiamin može imati nekoliko različitih ili čak neovisnih funkcija. Razlika između ovih antimetabolita s kemijskog gledišta svodi se na isključivanje tiol disulfidnih transformacija u PT i tricikličkog tiokroma (Tx) tipa u oksi-T. Mogućnost katalitičkog djelovanja tiamina na razini redoks reakcija u metabolizmu odavno je priznata i kritizirana od raznih autora. Doista, različita dostupnost vitamina snažno utječe na aktivnost niza oksidativnih enzima ili sadržaj reduciranih oblika glutationa u krvi. Vitamin ima antioksidativna svojstva u odnosu na askorbinsku kiselinu, piridoksin i lako stupa u interakciju s hidroksi skupinama polifenola. Dihidro-T se djelomično oksidira u tiamin ekstraktima kvasca i bez stanica, kristalnim pripravcima peroksidaze, tirozinaze i neenzimski u interakciji s kristalnim ubikinonom, plastokinonom, menadionom.

Tiol-disulfidne transformacije

TDS je pronađen u životinjskim tkivima, urinu, krvi koja teče iz jetre prožete vitaminom, kvascima itd. Lakoća interakcije TDS-a s cisteinom i glutationom bila je razlog za pretpostavku da je vitamin u obliku tiola izravno uključeni u redoks reakcije u tijelu. Također je pokazano da u alkalnom okruženju iu biološkim sustavima vitamin lako reagira s različitim tiolnim spojevima, tvoreći uparene disulfide. U interakciji s hidrokinonom, rutinom i katehinima, tiamin se pretvara u TDS. Ova reakcija može igrati posebnu ulogu u reverzibilnoj pretvorbi kinona u difenole, na primjer, u melanogenezi u jednoj od faza pretvorbe tirozina u melanin.

Sudjelovanje tiamina u metabolizmu

Dekarboksilacija alfa-keto kiselina u mikroorganizmima odvija se bez konjugirane oksidacije, a enzim karboksilaza, tipičan za to djelovanje, razgrađuje piruvat na ugljikov dioksid i acetaldehid.

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

Isti enzim sudjeluje u izmjeni drugih slično izgrađenih keto kiselina i može katalizirati kondenzaciju nastalih aldehida u odgovarajuće aciloine. Neoksidativne transformacije alfa-keto kiselina pod određenim uvjetima odvijaju se iu životinjskim tkivima. Ali za životinjska tkiva, glavni tipičan način pretvaranja alfa-keto kiselina je njihova oksidativna dekarboksilacija. Ovaj proces se odnosi na 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 međukorake koji se mogu sažeti općom jednadžbom:

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

Dakle, reakcija kontrolira proces aerobne oksidacije ugljikohidrata i zauzima ključno mjesto u pretvorbi ugljikohidrata u lipide i katabolizmu glukoze kroz ciklus limunske kiseline. Enzim je vrlo osjetljiv na nedostatak tiamina u cijelom tijelu, pa su beriberi i hipovitaminoza B1 u pravilu popraćeni inhibicijom procesa razgradnje PA i odgovarajućeg nakupljanja ketokiseline u krvi i urinu. Posljednja se okolnost naširoko koristi kao biokemijski pokazatelj nedostatka tiamina. Reakcija PD također je od velike važnosti u održavanju određene ravnoteže u metabolizmu aminokiselina, budući da PC sudjeluje u mnogim reakcijama transaminacije, uslijed čega se pretvara u aminokiselinu alanin.

2. Dehidrogenaza alfa-ketoglutarne kiseline (AGD) u glavnom slijedu svog djelovanja i kofaktorima uključenim u reakciju ne razlikuje se od PD-a. Međutim, sam enzim izgrađen je od većih proteinskih podjedinica, a TDP u njemu je čvršće vezan za dekarboksilacijski fragment nego za analogni protein u PD-u. Ova okolnost sama po sebi u velikoj mjeri objašnjava visoku otpornost enzima na nedostatak tiamina u tijelu i naglašava važnost reakcije koju katalizira CHD za vitalne procese. Doista, enzim, budući da je sastavni dio sustava cikloforaze, uključen je u oksidativnu pretvorbu alfa-ketoglutarne kiseline (KGA) u sukcinil-CoA.

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

Razina CHC-a, kontrolirana CHD-om, također je važna za provedbu stalne povezanosti ciklusa limunske kiseline s metabolizmom proteina, posebice s reakcijama transaminacije i aminacije, koje rezultiraju stvaranjem glutaminske kiseline.

3. Dehidrogenaza gama-hidroksi-alfa-ketoglutarne kiseline otkrivena je 1963. Ovaj spoj nastaje u tkivima u primjetnim količinama iz hidroksiprolina ili iz PA i glioksilata. Nakon oksidativne dekarboksilacije, gama-hidroksi-alfa-CHC se pretvara u jabučnu kiselinu, jedan od međusupstrata ciklusa limunske kiseline. S nedostatkom tiamina, enzim brzo gubi svoju aktivnost, a spori metabolizam PA opažen u tim uvjetima doprinosi prekomjernom stvaranju gama-hidroksi-alfa-CHC. Potonji spoj, kako se pokazalo, snažan je kompetitivni inhibitor akonitaze, izocitrat dehidrogenaze i alfa-CHC dehidrogenaze, odnosno tri enzima ciklusa limunske kiseline odjednom. Ova okolnost prilično dobro objašnjava činjenicu koja se prije činila kontradiktornom, kada količina CHD-a u B1 avitaminozi ostaje gotovo normalna s jasnom inhibicijom ciklusa limunske kiseline.

4. Oksidativna dekarboksilacija glioksilne kiseline s stvaranjem aktivnog formilnog ostatka, koji se, očito, može široko koristiti u odgovarajućim reakcijama izmjene, na primjer, u sintezi dušikovih baza nukleinskih kiselina.

5. Fosforoklastično cijepanje ketosaharida, posebice ksiluloza-5-fosfata u nekim mikroorganizmima, provodi enzim fosfoketolaza koji sadrži TDP.

Ksiluloza-5-fosfat + H3PO4 --> fosfogliceraldehid + acetil fosfat.

Odsutnost poznatih specifičnih akceptora vodika u sastavu ovog enzima sugerira da DOETD nastao tijekom reakcije prolazi kroz intramolekularnu oksidaciju uz stvaranje acetilnog ostatka neposredno na TDP, nakon čega se gotovi acetil uklanja iz koenzima uz sudjelovanje fosforne kiseline. kiselina. Budući da se reakcija odvija slično s fruktozo-6-fosfatom, pretpostavlja se da mikroorganizmi imaju poseban "fosfoketolazni" šant u metabolizmu ugljikohidrata, koji uz sudjelovanje transaldolaze, transketolaze, izomeraze i epimeraze pentozofosfata, aldolaze i fruktoza difosfataza, osigurava skraćeni asimilacijski put fruktoze uz moguću tvorbu 3 molekule ATP-a i acetata.

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

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

6. Transketolaza katalizira reakcije prijenosa glikolaldehidnog radikala s ketosaharida na aldosaharide. Tipičan i možda najvažniji primjer ove vrste je interakcija ksiluloza-5-fosfata s riboza-5-fosfatom ili s eritroza-4-fosfatom u pentoznom ciklusu. Uz sudjelovanje transketolaze dolazi do reakcija neoksidativnog stvaranja pentozofosfata iz heksozofosfata ili reakcija asimilacije pentozofosfata kada je u pitanju funkcioniranje glukoza-monofosfat oksidativnog šanta. Očito se na taj način odvijaju procesi opskrbe organizma pentozofosfatima (sinteza nukleotida, nukleinskih kiselina) i NADPH2, koji je najvažniji dobavljač vodika u većini reduktivnih biosinteza (masne kiseline, kolesterol, hormoni itd.), blisko su povezani s transketolazom. Ista transketolazna reakcija služi kao jedan od srednjih koraka u procesima fotosinteze, koji ovise o stalnoj regeneraciji ribuloza-1,5-difosfata. Zanimljivo je primijetiti da se pokazalo da je DOETDP, koji se pojavljuje tijekom reakcije transketolaze, spoj koji podliježe oksidaciji u glikolil-CoA u sustavu alfa-ketokiseline dehidrogenaze. Na taj način može nastati 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 izravnom interakcijom s njim.

Prva skupina obuhvaća 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 snažnim antiprotozoalnim lijekovima, dok drugi uzrokuju promjene u tijelu životinja koje su od interesa za korekciju pojedinih metaboličkih poremećaja kod ljudi.

U drugu skupinu spadaju enzimi koji specifično uništavaju vitamin (tiaminaze), te vrlo raznoliki prirodni spojevi (termostabilni antivitaminski čimbenici) koji inaktiviraju tiamin. Antivitamini druge vrste u nekim slučajevima djeluju kao patogenetski agensi u razvoju stanja hipo- i avitaminoze kod ljudi ili životinja i, moguće, igraju određenu ulogu kao prirodni regulatori djelovanja tiamina. Razmatranje ovog pitanja u tom smislu čini se razumnim zbog činjenice da višak vitamina u tijelu dovodi do izrazitih metaboličkih abnormalnosti, a neke bolesti kod ljudi praćene su nakupljanjem tiamina ne samo u krvi, već iu unutarnji organi.

Antimetaboliti tiamina

Značenje pirimidinskih i tiazolskih komponenti u enzimskim reakcijama i uloga hidroksietilnog radikala za fiksaciju TDP u tkivima ili za sudjelovanje u reakcijama refosforilacije gore je detaljno raspravljeno. Pokazalo se da su sve tri navedene skupine oni dijelovi molekule vitamina čije modifikacije dramatično mijenjaju biološka svojstva cijelog spoja. Od derivata s modificiranom strukturom tiazola, najviše je proučavan analog u kojem je tiazol supstituiran piridinom, PT. Antivitaminska svojstva ovog spoja u odnosu na živčano tkivo mogu se pojačati oko 10 puta ako se 2"-metilna skupina u pirimidinu istovremeno zamijeni s etil. -butil-T. Do proizvodnje antimetabolita s modificiranim 5-hidroksietil radikalom istraživači su došli zaobilaznim putem. U početku je dobiven 1-(4-amino-2-p-propil-5-pirimidinil)-2-pikolin klorid ili amprol, koji se pokazao kao vrlo učinkovit lijek protiv kokcidioze. Zatim se pokazalo da je njegov terapeutski učinak posljedica kršenja asimilacije (najvjerojatnije fosforilacije) tiamina u protozoama. Nakon toga dobiveni derivati ​​vitamina, bez hidroksila u 5-etilnom radikalu, postali su nova skupina antimetabolita proizvedenih u industrijskoj mjeri u medicinske svrhe.

Prirodni antivitaminski faktori

Tiaminaza. Simptomi koji podsjećaju na paralitički oblik beri-berija i pojavljuju se u lisica s pretežnom prehranom sirovim šaranom prvi put su opisani 1936. Ubrzo je utvrđeno da je uzrok bolesti kod životinja nedostatak tiamina, uzrokovan prisutnošću u unutarnjim organima šarana. i drugim tkivima nekih morskih riba, mekušaca, biljaka i mikroorganizama enzim koji specifično uništava tiamin - tiaminazu. Kasnije su se počela razlikovati dva oblika enzima: tiaminaza I, koja cijepa vitamin uz istovremenu zamjenu tiazola nekom dušičnom bazom, i tiaminaza II, koja hidrolitički razgrađuje vitamin na pirimidinsku i tiazolsku komponentu. Drugi oblik tiaminaze do sada je pronađen samo u mikroorganizmima (Bac. aneurinolyticus), ali su potonji često uzrok bolesti tiaminaze u ljudi, koja se javlja kao kronična hipovitaminoza B1.

Termostabilni čimbenici koji inaktiviraju tiamin pronađeni su u ribama i mnogim biljkama, posebice paprati. Često su ti čimbenici povezani s tiaminazama. Poznato je da termostabilni faktor iz unutrašnjosti šarana razara vitamin, poput tiaminaze, i sam je tvar hemičke prirode, a faktor sadržan u paprati je 3,4-dihidroksicimetna kiselina, koja s tiaminom stvara neaktivne komplekse.

I tiaminski antimetaboliti i prirodni antivitaminski čimbenici naširoko se koriste za eksperimentalnu reprodukciju B1 beri-berija kod životinja, a neki od njih (amprol, klorotiamin) koriste se kao medicinski pripravci u veterinarskoj praksi.

Potreba za tiaminom i metode za određivanje opskrbe tijela vitaminom B1

Poteškoće u određivanju potrebe za tiaminom kod ljudi ili životinja uglavnom su uzrokovane nemogućnošću provođenja odgovarajućih pokusa ravnoteže u te svrhe, budući da značajan dio vitamina koji ulazi u tijelo prolazi kroz brojne transformacije koje su još uvijek slabo shvaćene. S tim u vezi, jedini kriterij kontrole vitaminske vrijednosti prehrane su posredni pokazatelji utvrđeni analizom urina i krvi kod ljudi ili čak tkiva kod životinja. Velik dio savjeta o potrebama za tiaminom temelji se na procjeni opće stanje ispitani: odsutnost kliničkih znakova hipovitaminoze, uklanjanje određenih vrsta funkcionalnog nedostatka dodatnom primjenom vitamina itd. Za rusko stanovništvo, uzimajući u obzir prilagodbe za individualne fluktuacije, norma od 0,6 mg tiamina na 1000 cal. dio dnevne prehrane preporučuje se. Ovu dozu treba smatrati najpotpunijom uzimajući u obzir ljudsku potrebu za vitaminom u uvjetima prosječnih klimatskih zona i prosječne tjelesne aktivnosti. Unutar određenih granica, profesionalne značajke dijeta (povećanje kalorija) ovim pristupom osiguravaju skup različitih proizvoda u hrani koja se konzumira dnevno. Međutim, treba imati na umu da prevlast masti u prehrani (4 puta u odnosu na uobičajenu) smanjuje potrebu za tiaminom za oko 15-20%, a prekomjerni unos ugljikohidrata, naprotiv, povećava potrošnju vitamina.

Poznato je da se potreba za tiaminom u odnosu na kalorijski sadržaj hrane povećava s fizičkim i neuropsihičkim stresom, tijekom trudnoće i dojenja, kada je tijelo izloženo određenim kemijskim (lijekovi, industrijski otrovi) ili fizičkim (hlađenje, pregrijavanje, vibracije). , itd.) faktora, kao i kod mnogih zaraznih i somatskih bolesti. Tako je potreba za tiaminom u uvjetima krajnjeg sjevera veća za 30-50%. Sa starenjem tijela, kada se uvjeti za apsorpciju i intersticijsku asimilaciju vitamina značajno pogoršavaju, izračun potreba treba povećati za 25-50% u odnosu na sadržaj kalorija u hrani. Dramatično (za 1,5-2,5 puta) povećava se potrošnja vitamina među radnicima vrućih trgovina, letačkom osoblju modernog zrakoplovstva velikih brzina. Kod fiziološkog stresa uzrokovanog endogenim čimbenicima (trudnoća, dojenje), potreba za tiaminom se povećava za 20-40%. Kod mnogih intoksikacija i bolesti preporučuje se dnevna primjena tiamina u dozama višestruko većim od fizioloških potreba (10-50 mg). Malo je vjerojatno da u posljednjim slučajevima govorimo o specifičnom vitaminskom djelovanju primijenjenog spoja, budući da određena svojstva tiamina kao kemijskog spoja mogu igrati posebnu ulogu u ovom slučaju.

Dnevne potrebe za tiaminom različitih skupina stanovništva u gradovima s razvijenim javnim uslugama
(U gradovima i selima sa slabije razvijenim javnim uslugama potrebe se povećavaju za oko 8-15%).
po intenzitetu rada

		Potreba za tiaminom u mcg
grupe	Dob u godinama	Muškarci		žene
		u normalnim uvjetima		u normalnim uvjetima	uz dodatnu tjelesnu aktivnost
Prvi	18 - 40	1,7	1,9	1,4	1,6
	40 - 60	1,6	1,7	1,3	1,4
Drugi	18 - 40	1,8	2,0	1,5	1,7
	40 - 60	1,7	1,8	1,4	1,5
Treći	18 - 40	1,9	2,1	1,5	1,8
	40 - 60	1,7	1,9	1,6	1,6
Četvrta	18 - 40	2,2	2,4	2,0	2,0
	40 - 60	2,0	2,2	1,7	1,8
Mladost	14 - 17	1,9
djevojke	14 - 17			1,7
starije osobe	60 - 70	1,4	1,5	1,2	1,3
star	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 pokusu, možete se usredotočiti na sljedeće potrebe za tiaminom: za goluba - 0,125 mg na 100 g hrane, za psa - 0,027-0,075 mg, za miša - 5-10 mcg, za štakora - 20-60 mcg, za mačku - 50 mcg na 100 g dnevno.

Dakle, odlučujući kriterij za opskrbu tijela tiaminom je pouzdanost određivanja prisutnosti ili odsutnosti nedostatka vitamina u ispitanika. Važni pokazatelji, uz određivanje samog vitamina, u ovom slučaju su metaboliti (alfa-keto kiseline), čija izmjena ovisi o enzimima koji sadrže TDP, ili sami enzimi (dehidrogenaze, transketolaze). Uzimajući u obzir specifičnosti kliničkih i eksperimentalnih studija, razmotrimo ukratko vrijednost navedenih pokazatelja u primjeni na neka specifična stanja i prirodu materijala koji se analizira.

Analiza urina

Kao što je već navedeno, kod ljudi je sadržaj vitamina u dnevnoj mokraći manji od 100 μg, što većina autora prihvaća kao dokaz nedostatka tiamina. Međutim, s normalnim unosom vitamina s hranom, njegovo izlučivanje u urinu također ovisi o prirodi liječenja lijekom (ako govorimo o pacijentu) i stanju funkcije izlučivanja bubrega. Neki lijekovi mogu dramatično smanjiti, dok drugi povećati izlučivanje vitamina. Povećano izlučivanje tiamina ne može se uvijek uzeti kao dokaz zasićenosti vitaminom, jer uzrok može biti kršenje mehanizama reapsorpcije u tubularnom aparatu bubrega ili nedovoljno taloženje vitamina zbog kršenja njegovih procesa fosforilacije. S druge strane, nizak sadržaj tiamina u urinu bolesnih ljudi ne mora biti posljedica njegovog nedostatka, već rezultat djelomičnog ograničenja unosa hrane koja sadrži odgovarajuće manju količinu vitamina. Iz tog razloga, u cilju dobivanja dodatne informacije o stanju intersticijalnog metabolizma tiamina, metoda ispitivanja urina nakon parenteralnih opterećenja prilično je raširena. Prikladno je provesti trostruko opterećenje, na temelju doze od 0,5 mg vitamina po 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 prisutnosti lijekova u urinu pacijenata. Poznato je, na primjer, da salicilati, kinin i drugi pripravci mogu izazvati dodatnu fluorescenciju, ometajući točnu interpretaciju fluorometrijskih podataka, dok PASA, u izravnoj interakciji s fericijanidom, naglo smanjuje prinos tiokroma. U eksperimentalnim uvjetima, prikladan pokazatelj dostupnosti tiamina je određivanje razine piruvata (PK) u urinu. Treba imati na umu da su samo izraženi oblici hipovitaminoze B1 popraćeni izrazitim nakupljanjem ove keto kiseline, koja se najčešće definira kao tvari koje vežu bisulfite (BSV). U patološkim stanjima, posebice kada je riječ o bolesnim osobama, razina BSF-a, kao i sama količina PA u urinu, varira u vrlo širokom rasponu ovisno o intenzitetu metabolizma ugljikohidrata, a potonji je kontroliran pomoću veliki broj različitih čimbenika koji nisu izravno povezani s tiaminom. Pokazatelji razine BSF ili PC u urinu u takvim situacijama trebaju se koristiti samo kao dodatni podaci.

Krvni test

Glavni oblik vitamina prisutan u krvi je TDP. Definicije napravljene kod zdravih ljudi razne metode, daju u prosjeku iste vrijednosti, ali s fluktuacijama u prilično širokom rasponu (4-12 μg%). Kao pouzdan znak nedostatka vitamina, ako se usredotočite samo na ovaj pokazatelj, možete smatrati samo vrijednosti ispod 2-4 μg%. Manje je prihvatljivo određivanje samog ukupnog tiamina. Obično to ne predstavlja značajnu pogrešku, budući da ima vrlo malo slobodnog vitamina - 0,3-0,9 μg%. Njegova količina u krvnom serumu može se naglo povećati s pogoršanjem funkcije izlučivanja bubrega u hipertenziji ili zbog kršenja procesa fosforilacije vitamina. Ako su gore navedena ograničenja odsutna, tada možemo pretpostaviti da razina tiamina u krvi adekvatno odražava opskrbu tijela njime.

U istraživanju krvi, kao i urina, naširoko se koristi određivanje koncentracije PC-a. Važno je koristiti specifičniju metodu za ove svrhe (enzimsku, kromatografsku), budući da reakcije s bisulfitom ili salicilnim aldehidom daju precijenjene rezultate. Ako se utvrdi da PC karakterizira metabolizam vitamina u bolesnika, potrebno je uzeti u obzir velik broj čimbenika koji nisu povezani s tim vitaminom, ali aktivno utječu na metabolizam, a time i razinu PC u tijelo. Tako se uočava povećanje razine PC u krvi s uvođenjem adrenalina, ACTH, tijekom vježbanja, električnog i inzulinskog šoka, nedostatka vitamina A i D, mnogih zaraznih i drugih bolesti, kada je često teško posumnjati na nedostatak tiamina. Eksperiment je pokazao da u nizu slučajeva razina PC u krvi više korelira s hiperfunkcijom sustava kore hipofize i nadbubrežne žlijezde nego s opskrbom tijela vitaminom.

Budući da postoje poteškoće u identificiranju pravog stanja metabolizma tiamina prema sadržaju samog vitamina u krvi ili razini ketokiselina, moguće je koristiti u te svrhe određivanje aktivnosti enzima koji sadrže TDP, posebno transketolaze (TK) eritrocita. Za ovaj enzim čak i manji pomaci u koncentraciji koenzima značajno utječu na aktivnost cijelog sustava. Opažanja u klinici i tijekom preventivnih pregleda stanovništva, pokusi na životinjama potvrđuju vrlo visoku osjetljivost TC čak i na blagi nedostatak vitamina. Enzim reagira čak i kada promjene razine PC-a ili samog vitamina u krvi nisu indikativne. Radi veće točnosti sada se koristi metoda dodatne aktivacije TA dodanog in vitro u hemolizat eritrocita s TDF. Stimulacija TC do 15% početne aktivnosti uzima se prema normi, od 15 do 25% - hipovitaminoza, više od 20-25% - beriberi.

Kršenje ravnoteže vitamina i metabolizma tiamina

Rasprostranjen u 19. i ranom 20. stoljeću u zemljama Daleki istok bolest (beri-beri), koja je klasični oblik nedostatka vitamina B1, danas je mnogo rjeđa. Postoje tri oblika beriberija, koji odgovaraju najizraženijim manifestacijama bolesti:

• suha, ili paralitička (prevladavaju neurološke lezije - pareza, paraliza, itd.);
• edematozni (smetnje se opažaju uglavnom na dijelu cirkulacijskog aparata krvi);
• akutni ili srčani (brzo završava smrću u pozadini teškog zatajenja desne klijetke).

Praktično navedeni oblici u čisti oblik su rijetki, a uočeni su i njihovi djelomični međusobni prijelazi. U suvremenim uvjetima najčešća je hipovitaminoza B1 različite dubine. Simptomi potonjeg su u pravilu prilično općeniti (kratkoća daha, lupanje srca, bolovi u predjelu srca, slabost, umor, gubitak apetita, smanjenje ukupne otpornosti na druge bolesti itd.) i ne mogu se potpuno prepoznat kao tipičan za nedostatak samo tiamina, kao što se događa u mnogim drugim hipovitaminozama. U biti, treba još jednom reći da se navedeni simptomi mogu konačno pripisati hipovitaminozi B1 samo na temelju posebnih biokemijskih studija (vidi gore). Sekundarna hipovitaminoza B1, koja se javlja kao posljedica neravnoteže ili metabolizma vitamina, zahtijeva posebno razmatranje. U prvu skupinu treba uvrstiti slučajeve povećane potrošnje vitamina tijekom njegovog uobičajenog unosa s hranom (tireotoksikoza i neke druge bolesti, višak ugljikohidrata u prehrani), poremećene apsorpcije iz probavnog trakta ili pojačanog izlučivanja vitamina urinom nakon dugotrajnog term korištenje diuretika. Drugu skupinu poremećaja većina autora povezuje sa slabljenjem procesa intersticijske fosforilacije tiamina ili njegove proteidizacije, kao kod terapijske primjene hidrazida izonikotinske kiseline ili proteinskog gladovanja.

Različiti gore navedeni uzroci (uglavnom endogenog reda) uzrokuju razvoj nedostatka tiamina, koji se u prvoj skupini poremećaja uglavnom uklanja dodatnom primjenom vitamina u velikim dozama. Hipovitaminoze drugog tipa često nisu podložne izravnoj vitaminskoj terapiji i zahtijevaju prethodno uklanjanje početnih osnovnih poremećaja u metabolizmu samog tiamina ili uvođenje derivata koenzima u tijelo.

Spajanje tako etiološki različitih oblika nedostatka tiamina u organizmu u jednu skupinu tzv. endogenih hipovitaminoza ne čini se posve uspješnim. Za kršenja metaboličkog reda prikladniji je izraz "disvitaminoza", to jest jednostavno izjava o činjenici kršenja metabolizma vitamina s njegovim normalnim, dovoljnim unosom u tijelo. Nešto slično se opaža kada se vitamini međusobno natječu, kada prekomjerni unos jednog od vitamina koči metabolizam i proteinizaciju drugog.

Preventivna i kurativna primjena tiamina i njegovih derivata

Indikacije i kontraindikacije za terapiju tiaminom

Kada se obrazlažu glavna načela terapijske primjene vitamina ili njegovih derivata, mora se poći od nekoliko premisa. U slučaju kada se radi o nedostatku tipa beri-beri ili hipovitaminoze, liječenje se provodi prema uobičajenim pravilima. nadomjesna terapija. Situacija je složenija s disvitaminozama koje se javljaju u pozadini bilo kojeg patološkog procesa ili kao rezultat utjecaja na metabolizam tiamina različitih egzogenih čimbenika (lijekovi, kemijski otrovi, fizikalni agensi itd.), Kada uspjeh uvelike ovisi o etiotropna terapija ili primjena odgovarajućih vitaminskih pripravaka (kokarboksilaza, disulfidni derivati). Analizirajući dostupne podatke, možemo pretpostaviti da postoje preduvjeti za medicinsku upotrebu tiamin su dostupni za različite etiologije lezije gastrointestinalnog trakta, jetre, neuropsihijatrijskih bolesti, kardiovaskularne insuficijencije, hipotenzije, reumatizma. Praktično iskustvo opravdava upotrebu vitamina kod rahitisa, kroničnog tonzilitisa, mnogih kožnih i zaraznih bolesti, dijabetesa, hipertireoze, 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 opstetričkoj praksi uoči poroda iu drugim slučajevima. .

Drugi smjer u potkrepljivanju terapije tiaminom može biti uzimanje u obzir poznatih biokemijskih funkcija ovog vitamina. U ovom slučaju, problem se mora riješiti na temelju specifičnih podataka o kršenju onih metaboličkih procesa u tijelu pacijenta koje možemo ispraviti uvođenjem vitamina. U biti, treba govoriti o koenzimskoj i nekoenzimskoj aktivnosti tiamina, tj. o onim njegovim funkcijama koje su gore detaljno razmotrene. U početku su glavne indikacije za upotrebu tiamina u različitim bolestima bili simptomi tipični za beriberi: neuritis, neuralgija, paraliza, bolovi različitih etiologija, poremećaji živčane i srčane aktivnosti. Trenutno, kada se opravdava potreba za vitaminskom terapijom, uglavnom se polaze od metaboličkih poremećaja (acidoza, dijabetička koma, piruvatemija, toksemija trudnica).

Tiamin se koristi kod perifernog neuritisa, općih poremećaja zbog pothranjenosti, anoreksije, Wernickeove encefalopatije, nedostatka vitamina, kroničnog alkoholizma, alkoholnog neuritisa, kardiovaskularne insuficijencije, poremećaja gastrointestinalnog trakta.

U svim navedenim bolestima (osim Wernickeove encefalopatije) tiamin se približno jednako primjenjuje enteralno i parenteralno u dozama od 5 do 100 mg dnevno. Trenutno su neki terapeutski vitaminski pripravci naširoko uvedeni u kliničku praksu: tiamin fosfati (TF) i disulfidni derivati. Nakon razvoja jednostavne metode za sintetičku proizvodnju TF, takozvana kokarboksilaza (TDF) brzo je stekla popularnost kao terapijski lijek. Povod za uvođenje TDF-a u medicinsku praksu bila je dobro poznata činjenica o koenzimskom djelovanju ovog derivata vitamina. Osim toga, toksičnost TF je 2,5-4 puta manja od toksičnosti slobodnog tiamina. Još jedna značajna prednost TF-a je potpunija probavljivost. Tako je kod ljudi, nakon ekvimolarnih intramuskularnih injekcija tiamina, TMF-a i TDP-a, količina vitamina pronađena u urinu u 24 sata iznosila 33, 12 odnosno 7% primijenjene doze.

Primjena TF je najučinkovitija u slučajevima kada je potrebno provesti vitaminsku terapiju u bolesnika s oslabljenim procesima fosforilacije. Dakle, s plućnom tuberkulozom, injekcije tiamina su neučinkovite: do 70% vitamina može se izlučiti urinom dnevno. Ako su pacijenti primili ekvivalentne doze TDP-a, tada je izlučivanje vitamina iz tijela bilo manje - 11%. Kad se daje parenteralno, osobito intravenozno, TDF daje metaboličke učinke koji se ne opažaju nakon injekcija slobodnog vitamina. Vrlo često TDP uzrokuje pomake slične onima uočenim kod uporabe ATP-a ili fosfokreatina.

Najbrojniji su podaci o primjeni TDF-a kod dijabetes melitusa i kardiovaskularne insuficijencije. Imenovanje TDF (50-100 mg intravenski) dramatično je smanjilo smrtnost od dijabetičke kome i pokazalo se vrlo učinkovit alat u liječenju acidoznih stanja. TDF ne samo da pojačava djelovanje inzulina, već i ublažava otpornost na inzulin kod nekih pacijenata. Zajedno s normalizacijom tradicionalnih pokazatelja koji karakteriziraju težinu dijabetes melitusa (glikemija, glukozurija, ketoza), TDF ima jasan normalizirajući učinak na razinu kolesterola i corvi fosfolipida. U slučaju kardiovaskularne insuficijencije, čak i pojedinačne injekcije TDP-a brzo normaliziraju povišene razine piruvata i mliječne kiseline u krvi bolesnika.

TDP izrazito aktivira unos miokarda hranjivim tvarima iz krvi, brzo poboljšavajući elektrokardiogram. Sličan učinak TDP-a naširoko se koristi u liječenju raznih funkcionalnih anomalija srca (ekstrasistola, neki oblici aritmija). Izražene pozitivne promjene u parametrima elektrokardiograma kod arteroskleroze, hipertenzije, nekih endokrinih i bubrežnih bolesti, infarkta miokarda i defekata srčanih zalistaka opisane su u slučajevima kada je vodeći čimbenik patologije bio poremećaj srčanog trofizma. Također se pokazalo da je TDP učinkovitiji od tiamina kod bolesti perifernog i središnjeg živčanog sustava, s Multipla skleroza, bronhijalna astma i mnoge druge bolesti.

Široko se koriste i različiti disulfidni derivati ​​vitamina, čija se učinkovitost objašnjava boljom apsorpcijom disulfidnih oblika u probavnom traktu. Jedna od prednosti ovih derivata je njihova znatno niža toksičnost u usporedbi s tiaminom.

B 1 sadrži atome sumpora, zbog čega je i dobio naziv tiamin. Njegova kemijska struktura sadrži dva prstena - pirimidinski i tiazolni, povezani metilenskom vezom. Oba prstenasta sustava sintetiziraju se odvojeno kao fosforilirani oblici, zatim se spajaju preko kvaternarnog dušikovog atoma.

Tiamin je visoko topiv u vodi. Vodene otopine tiamina u kiseloj sredini podnose zagrijavanje do visokih temperatura bez smanjenja biološke aktivnosti. U neutralnom, a posebno u alkalnom okruženju, vitamin B 1, naprotiv, brzo se uništava kada se zagrijava. To objašnjava djelomično ili čak potpuno uništavanje tiamina tijekom kulinarske obrade hrane, kao što je pečenje tijesta s dodatkom natrijevog bikarbonata ili amonijevog karbonata. Kada se tiamin oksidira, nastaje tiokrom koji pod UV zračenjem daje plavu fluorescenciju. Ovo svojstvo tiamina temelji se na njegovom kvantitativnom određivanju.

Vitamin B 1 se lako apsorbira u crijevima, ali se ne nakuplja u tkivima i nema toksična svojstva. Višak tiamina iz hrane brzo se izlučuje urinom. Pretvorba vitamina B 1 u njegov aktivni oblik, tiamin pirofosfat (TPP), koji se također naziva tiamin difosfat (TDP), uključuje specifični enzim tiamin pirofosfokinazu ovisan o ATP-u, koji se nalazi uglavnom u jetri i moždanom tkivu. Pokusi s obilježenim 32 P ATP dokazali su prijenos cijele pirofosfatne skupine na tiamin u prisutnosti enzima. TPP ima sljedeću strukturu:

Ako se vitamin B 1 isporučuje s hranom u obliku TPP, tada se pirofosfatna skupina odvaja od njega pod djelovanjem intestinalnih pirofosfataza.

U nedostatku ili nedostatku tiamina razvija se teška bolest - beri-beri, koja je raširena u nizu zemalja Azije i Indokine, gdje je riža glavna namirnica. Treba napomenuti da se nedostatak vitamina B1 javlja i kod evropske zemlje, gdje je poznat kao Wernickeov simptom, koji se očituje u obliku encefalopatije, ili Weissov sindrom s pretežnom lezijom kardiovaskularnog sustava. Specifični simptomi povezani su s primarnim poremećajima aktivnosti kardiovaskularnog i živčanog sustava, kao i probavnog trakta. Trenutačno se preispituje gledište da je beri-beri kod ljudi rezultat nedostatka samo vitamina B 1 . Vjerojatnije je da je ova bolest kombinirana avitaminoza ili poliavitaminoza, kod koje u organizmu također nedostaje riboflavina, piridoksina, vitamina PP, C i dr. Eksperimentalna avitaminoza B l dobivena je na životinjama i dobrovoljcima. Ovisno o prevladavanju pojedinih simptoma, razlikuju se brojni klinički tipovi insuficijencije, posebice polineuritički (suhi) oblik beriberija, u kojem do izražaja dolaze smetnje u perifernom živčanom sustavu. S takozvanim edematoznim oblikom beriberija, kardiovaskularni sustav je pretežno pogođen, iako je također zabilježen polineuritis. Konačno, izdvaja se akutni srčani oblik bolesti, nazvan perniciozni, koji dovodi do smrti kao rezultat razvoja akutnog zatajenja srca. U vezi s uvođenjem kristalnog tiaminskog pripravka u medicinsku praksu, smrtnost je naglo smanjena i zacrtani su racionalni načini liječenja i prevencije ove bolesti.

Najraniji simptomi avitaminoze B 1 uključuju poremećaje motoričkih i sekretornih funkcija probavnog trakta: gubitak apetita, usporavanje peristaltike (atonija) crijeva, kao i promjene u psihi, koje se sastoje u gubitku pamćenja za nedavno događaji, sklonost halucinacijama; postoje promjene u aktivnosti kardiovaskularnog sustava: otežano disanje, palpitacije, bolovi u predjelu srca. S daljnjim razvojem beriberija otkrivaju se simptomi oštećenja perifernog živčanog sustava (degenerativne promjene živčanih završetaka i provodnih snopova), izraženi u poremećaju osjetljivosti, osjećaju trnaca, utrnulosti i boli duž živaca. Ove lezije završavaju kontrakturama, atrofijom i paralizom donjih, a potom i gornjih udova. U istom razdoblju razvijaju se fenomeni zatajenja srca (pojačani ritam, probadajući bolovi u predjelu srca). Biokemijski poremećaji kod avitaminoze B 1 očituju se razvojem negativne bilance dušika, izlučivanjem aminokiselina i kreatina u povećanim količinama mokraćom, nakupljanjem α-keto kiselina i pentoznih šećera u krvi i tkivima. Sadržaj tiamina i TPP u srčanom mišiću i jetri u bolesnika s beriberi je 5-6 puta niži od normalnog.

biološku ulogu. Eksperimentalno je dokazano da je vitamin B 1 u obliku TPP sastavni dio najmanje 5 enzima uključenih u intermedijarni metabolizam. TPP je dio dva složena enzimska sustava - piruvat- I α - ketoglutarat dehidrogenaza kompleksi, katalizirajući oksidativna dekarboksilacija pirogrožđane i α-ketoglutarne kiseline. Kao dio transketolaze, TPP je uključen u prijenos glikoaldehidnog radikala iz ketosaharida u aldosaharide (vidi Poglavlje 10). TE je