Материал: Каминская Л.А.. Биоорганическая химия. Справочник-Словарь основных терминов и понятий
Присутствует у человека и животных в структурах клеток, богатых липидами, в основном, в мембранах митохондрий, лизосом, эритроцитов. При недостатке токоферола усиливается гемолиз эритроцитов, развивается мышечная слабость, возможны нарушения в женских и мужских организмах, связанные с детородной функцией.
ВитаминF (см.Незаменимые высшие кислоты).
Витамин К. Биологически активные вещества, производные 1,4-нафтохинона. Существуют в нескольких формах: в растениях как филлохинон (К1), в клетках
кишечной флоры как менахинон (фарнахинон) (К2). Витамин К1- желтая вязкая жидкость, оптически активное вещество( хиральные третичные атомы углерода находятся в боковой цепи). Заместители у двойной связи в транс - конфигурации (условие биологической активности). Неустойчив к действию кислот, щелочей, кислорода,УФ-излучения.
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
CH3 |
|
CH3 |
|
H2 |
|
H2 |
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
CH3 |
H |
|
CH3 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
CH3 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
H C C |
|
C |
|
H2C |
|
C |
|
C |
|
CH |
|
|
|
|
H2C |
|
C |
|
C |
|
CH2 |
6 |
|||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
O |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Филлохинон (витамин К1) |
|
|
|
|
|
|
|
Менахинон (витамин К2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Витамин К2- твердое вещество, Т |
плавл53 0С. |
Отличается от |
витамина |
|
К1 |
|||||||||||||||||||||||||||
присутствиемдвойных |
|
|
|
связей в углеводородном остатке. Принимает |
|
участие в |
|||||||||||||||||||||||||||
реакциях γ -карбоксилирования |
|
остатков |
глутаминовой кислоты и образования γ- |
||||||||||||||||||||||||||||||
карбоксиглутамата, |
|
который |
связывает |
ионы кальция (также как |
|
|
|
реактив |
|||||||||||||||||||||||||
этилендиаминтетрауксусная |
кислота ЭДТА). Белки с |
высоким содержанием γ - |
|||||||||||||||||||||||||||||||
карбоксиглутамата присутствуют в костной ткани и белках свертывающей системы
крови( см. Карбоксилирование |
in vivo). Недостаток витамина К |
возникает |
при |
||||||
дисбактериозе и проявляется в виде склонности к кровотечениям |
из носа, |
при |
|||||||
травмах, ушибах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Витамин РР-никотинамид |
(его предшественник никотиновая кислота). |
|
|||||||
Авитаминоз приводит к заболеванию «пеллагра» шершавая( |
кожа). Аббревиатура |
||||||||
РР происходит от |
« pellagra |
preventing» (предотвращающий |
пеллагру ). Много в |
||||||
растительных продуктах, в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, в животных - |
пе- |
||||||||
чени и почках крупного рогатого скота и свиней. Витамин |
РР единственный из всех |
||||||||
витаминов, |
который может синтезироваться в |
организме |
человека, |
печени. |
Из |
||||
аминокислоты триптофана |
образуется никотинамид, что |
|
снижает потребность |
||||||
в витамине РР при увеличении количества триптофана в пище |
(из 60поступающих |
||||||||
в печень молекул |
триптофана |
|
1молекула |
превращается в |
НАД +). Содержится |
||||
46
в составе НАД+ и |
НАДФ+, |
выполняет |
функции |
коферментов |
более |
250 |
||||
оксидоредуктаз. см( . |
Ферменты). К |
наиболее важным |
реакциям |
относятся |
||||||
окисление |
молочной, |
яблочной, |
глутаминовой, |
высших |
карбоновых кислот |
и их |
||||
синтезы, |
защита клетки от активных форм кислорода, метаболизм ксенобиотиков. |
|||||||||
Характерны 3 основных признака авитаминоза: дерматит,диарея |
и деменция (удобно |
|||||||||
запомнить |
как« три |
Д»). Непереносимость |
солнечных лучей является первым |
|||||||
действенным признаком дефицита витамина РР в организме. Пеллагра проявляется в виде симметричного дерматита на участках кожи, доступных действию солнца, расстройств желудочно -кишечного тракта (диаррея) ( греч.-diarrheό –истекать –мед .- частые жидкие испражнения). Возникают воспалительные поражения слизистых оболочек рта и языка (стоматиты, гингивиты). Исчезают вкусовые восприятия и притупляется обоняние. РасстройстваЦНС проявляются в более поздние сроки в виде головной боли, головокружений, повышенной раздражимости, в тяжелых случаях в форме деменции( потеря памяти, галлюцинации и бред) ( см. Никотиновая кислота,Никотинами ,Кофермент никотинамидадениндинуклеотид)
Витамин фолиевая кислота (Витамин Вс, птероил –L-глутаминовая кислота -от лат -folium- лист). С19 Н19 N7 О6. Конденсированная гетероциклическая система птероила образована двумя соединениями: пиримидином и пиридазином, глутамат связан амидной связью. Бледно-желтые кристаллы, гигроскопичные, разлагаются при Т 2500С, почти нерастворим в воде, растворим в конц. хлороводородной и уксусной кислотах, растворах щелочей, метаноле. Хорошо растворимы соли аммония. Гидролизуется при нагревании в кислых растворах. При действии света разлагается в водных растворах на альдегид птероила и п- аминобензоилглутаминовую кислоту (место гидролиза указано вертикальной
чертой). Фолиевая кислота |
широко |
|
распространена |
в |
природе. Присутствует |
||||||||||||||||||||||
в клетках микроорганизмов, |
растений, животных |
|
|
|
. Много содержится в листьях |
||||||||||||||||||||||
зеленых растений, |
арбузе, овощах, печени. Синтезируется микрофлорой кишечника |
||||||||||||||||||||||||||
человека. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
OH |
|
N |
|
H2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
O |
|
COOH |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
N |
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
HN CH |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
||
H2N |
|
|
N |
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CH2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
COOH |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
птеридин |
|
|
|
ПАБК |
|
|
|
Глу |
|||||||||||||
. |
|
|
|
|
|
|
|
Витамин Вс (фолиевая кислота) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Биологические функции выполняет в виде восстановленнойформы тетрагидрофолиевой кислоты ТГФК (четыре атома водорода присоединяются в пиридазиновом цикле.) ТГФ является переносчиком одноуглеродных фрагментов,
отделяемых от других биоорганических молекул: группы метиленовая - СН 2,
47
метиниловая -СН=, формильная -СНО , |
оксиметильная – СН2ОН, которые обычно |
||||
присоединяются к одному или обоим атомам азота |
в пиридазольном цикле (показано |
||||
стрелками). Участвует в |
синтезе пуриновых |
соединений, |
тимина, |
холина, |
|
необходима для ресинтеза метионина из гомоцистеина и |
снижает |
уровень |
|||
токсичного гомоцистеина. |
Недостаток |
фолиевой кислоты проявляется в анемии. |
|||
Сульфаниламидные препараты - антагонисты фолиевой кислоты, при длительном приеме угнетают микрофлору кишечника, требуется обязательно профилактический прием фолиевой кислоты. Назначают обязательно в первый триместр беременности для предотвращения риска развития патологии плода.
Воски. |
Общая формула |
R1–COO– R2 |
Природные |
вещества, относятся |
к |
|||||||||||||||||
простым |
липидам. |
Сложные |
эфиры , |
образованные |
высшими |
насыщенными |
||||||||||||||||
карбоновыми кислотами и высшими спиртами |
(содержат 12-26атомов |
|
углерода в |
|||||||||||||||||||
радикалах). Пластичные , легко размягчающиесяпродукты |
|
, обычно плавятся в |
||||||||||||||||||||
интервале 40-900С. Не смачиваются водой, |
водонепроницаемы |
|
, |
низкая |
||||||||||||||||||
электропроводность, |
горючи. |
|
Растворимы |
в |
бензоле, |
бензине, |
хлороформе. |
|||||||||||||||
Происхождение растительное, животное. |
Воск бактерий покрывает |
поверхность |
||||||||||||||||||||
кислотоупорныхвозбудителей |
|
|
туберкулеза, лепры |
, обеспечивая |
их устойчивость к |
|||||||||||||||||
внешним воздействиям. |
Распространены |
и |
широко применяются |
в медицине, |
||||||||||||||||||
парфюмерииразличные |
|
|
виды: пчелиный |
воск, ланолин( |
с овечьейшерсти |
), |
||||||||||||||||
спермацет (из костных черепных углублений китов кашалотов). |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Вторичная структура белка. |
Пространственные |
упорядоченные |
участки |
|||||||||||||||||||
первичной |
цепи, стабилизированные |
|
водородными |
связями между |
пептидными |
|||||||||||||||||
-СО- и - N |
Н- группами рядом расположенных цепей, |
называются |
|
элементами |
||||||||||||||||||
вторичной структуры. Впервые предложена Л . Полингом |
и |
Р. Кори в 1950 г. |
||||||||||||||||||||
Правовращающая а -спираль |
- |
наиболее высокоорганизованный |
энергетически |
|||||||||||||||||||
выгодный |
тип |
конформации |
|
отдельной полипептидной |
цепи, состоящей |
из |
||||||||||||||||
L- аминокислот. Во вторичной структуре а-спираль |
стабилизируется |
|
водородными |
|||||||||||||||||||
связями, которые образуются между атомом |
кислорода |
карбонильной группы |
и |
|||||||||||||||||||
атомом |
водорода |
амидной |
группы, |
разделенными |
тремя |
аминокислотными |
||||||||||||||||
остатками. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа NН образует водородную связь с группой СО четвертого |
от |
нее |
||||||||||||||||||||
аминокислотного остатка |
( |
5 |
→ 1связь |
), |
образуя 13 членный цикл. |
Группы, |
||||||||||||||||
образующие |
водородные |
|
связи, |
располагаются на соседних витках цепи. Один |
||||||||||||||||||
виток спирали вмещает |
3,6 аминокислотных |
остатка. Это |
означает, |
что по всей |
||||||||||||||||||
длине |
спирали происходит |
последовательное |
смещение |
взаимодействующих |
||||||||||||||||||
группировок. Каждая |
пептидная группа , начиная |
со второго витка, |
образует две |
|||||||||||||||||||
водородные связи к предыдущему |
и |
последующему |
виткам. |
Водородные связи |
||||||||||||||||||
почти параллельны оси спирали, а радикалы |
размещаются вне спирали |
на |
ее |
|||||||||||||||||||
наружной |
поверхности. |
|
Спиралевидные |
участки |
разных |
белков |
обладают |
|||||||||||||||
одинаковыми параметрами: |
шаг спирали (период идентичности) - 0,54нм, |
радиус |
|
|
||||||||||||||||||
спирали-0, 23нм |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
48
RO
\| |
— С — С — N ———— виток цепи
/Н
Н |
водородная• |
связь |
|
• |
|
R |
O между |
пептидным группами 3 полных аминокислоты |
\| |
— С —С — N———— виток цепи
/Н
Н• водородная связь
• |
O |
|
R |
||
\ |
| | |
|
С — N ——— виток цепи ( и т.д.) |
||
— С — |
||
/ |
Н |
|
Н |
|
Способ укладки во вторичную структуру определяется последовательностью аминокислот. Спираль образуется в процессе синтеза белковой цепи на полисомах до того момента, пока не возникнут в последовательности аминокислоты,
препятствующие образованию спирали( пролин, гидроксипролин |
, валин ). В случае |
пролина и гидрокси пролина, имеющих циклическое строение, в |
пептидной группе |
отсутствует атом водорода и образование водородной связи становится
невозможным, |
в валине объемная изопропильная группа ослабляет спираль из-за |
||||
пространственного отталкивания. |
|
|
|
||
а- Спираль встречается в белках очень часто: в гемоглобине и миоглобине |
|||||
содержание а-спирали достигает 75%,в альбумине крови50%,а |
в пищеварительном |
||||
ферменте химотрипсине -толь ко 8%. |
|
|
|
||
Другими типами организации |
полипептидной |
цепи является так называемая |
|||
β - складчатая |
структура и |
сверхвторичная |
структура (суперспираль). |
||
β-Складчатая |
структурастабилизируетсяводородными |
|
связями между |
||
развернутыми соседними полипептидными цепями. Эти цепи могут идти в одном направлении (параллельная β -складчатая структура), или в противоположных направлениях (антипараллельная β- складчатая структура). β-Структура типична для фиброина шелка. Сверхвторичная структура образуется из ансамблей
взаимодействующих между собой вторичных структур. Три |
а-спирали скручены в |
|
протофибриллы, которые, в свою очередь, объединены |
в микрофибриллу, |
|
образующую волос. Компактнаялевая |
тройная спираль тропоколлагена образуется |
|
из белковых цепей коллагена. Белок коллаген содержит 33% |
глицина( каждая третья |
|
аминокислота –глицин ), 20% пролина и оксипролина, 15 % |
лизина. Коллаген |
|
относится к белкам соединительной ткани, это наиболее распространенный белок
нашего организма
49
Высшие (жирные) кислоты. Возникновение термина связано с двумя обстоятельствами: а) выделены из состава природных жиров (липидов), б) содержат достаточно большое число атомов углерода (14-18 и более). В организме человека
распространены насыщенные кислоты: пальмитиновая С15Н31СООН и стеариновая С17Н35СООН и ненасыщенные: олеиновая С17Н33СООН, линолевая С17Н31СООН,
линоленовая С 17Н29СООН, арахидоновая С19Н31СООН. Доля олеиновой выше 50%. Насыщенные высшие кислоты – твердые, жирные на ощупь кристаллические
вещества, |
плавятся при температуре50 - 60 |
0 С, по внешнему виду напоминают |
растертый |
парафин . Ненасыщенныекислоты |
жидкие при комнатной температуре, |
напоминают по внешнему виду густое растительное масло.
Сбиологических позиций разделяют на две группы:
−заменимые (мононенасыщенные -олеиновая , пальмитолеиновая ), которые синтезируются в организме человека,
−полиненасыщенные незаменимые, которые в организме человека не синтезируются и должны обязательно поступать с продуктами питания. К ним относятся линолевая, линоленовая, арахидоновая, их совместно называют
витаминF (fat – англ.- жир).
Природные высшие кислоты содержат, как правило, четное число атомов углерода. Расположение двойных связей в кислотах, содержащих 18атомов углерода,
начинается с атома углерода С9, двойные связи разделены группой СН2 (система связей несопряженная). Природные ненасыщенные высшие карбоновые кислоты имеют цис – строение:
-СН=СН- СН2-СН= СН-
Для ненасыщенных кислот принято обозначение: указывают общее число атомов углерода в молекуле кислоты, количество двойных связей, места положения
двойных связей. Например, |
линолевая 18 |
: |
2: 9,12; линоленовая |
С17Н29СООН |
|
18 : 3: 9, 12, |
15; арахидоновая С 19Н31СООН |
20 : 4: 5, 8, 11,14. |
В рецептуре |
||
биодобавок |
принято для |
обозначения |
ненасыщенных кислот |
указывать |
|
расположение последней двойной связи от конца молекулы: линолевая кислота
обозначается как ω -6 (омега-6), |
линоленовая |
как ω |
- 3. Имеется |
отличие |
||||
физических свойств транс -и цис-ненасыщенных |
кислот (соответственно твердые и |
|||||||
жидкие). Условием перехода |
менее устойчивой цис-формы в более |
устойчивый |
||||||
транс-изомер является действие свободных радикалов: кислорода , оксида азота NO, |
||||||||
ультрафиолетового или ионизирующего излучения. |
Изомеризация ненасыщенных |
|||||||
кислот носит названиеэлаидинизация |
(по элаидиновой кислоте, имеющей |
транс- |
||||||
конфигурацию |
двойной связи, |
которая образуется |
из |
природной |
олеиновой). |
|||
Превращенцисе |
-ненасыщенных кислот в транс-форму в биологических условиях |
|||||||
является для клетки патологическим процессом: |
изменяется агрегатное состояние, |
|||||||
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|