Будова властивості та біологічна роль біотину та тіаміну [ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати. скачати Біотин Історичні відомості Більше 60 років тому Wilidiers показав, що для забезпечення життєдіяльності дріжджових клітин у штучне живильне середовище необхідно внести якусь органічну речовину (фактор росту). Цей фактор росту він запропонував назвати «біос» (від грец. «Bios»-життя). Вивчення природи «біоса» призвело до висновку, що «біос» являє собою комплекс чинників зростання, що відрізняються один від одного за фізико-хімічними властивостями. Екстракти, що містять «біос», при обробці оцтовокислим свинцем поділялися на дві біологічно активні фракції. Фракція, що випадає в осад, була названа «біос I», а фракція, що залишалася в розчині, отримала назву «біос II». У 1928 р. «біос I» виділено з чаю та ідентифікований як інозит. У 30-х роках «біос II» піддавався ретельному вивченню і був розділений на дві фракції-«біос IIа» і «біос IIв»-шляхом адсорбції останньої на тваринному вугіллі. Kogi запропонував назвати «біос IIв» прото «біос II» або біотин, а фракцію «біос IIа» - «біос III». У 1935-1936 рр.. Kogi і Tonnies вперше виділили кристалічний біотин з жовтка яєць. Для цієї мети вони використовували 250 кг жовтків яєць і отримали 100 мг біотину з температурою плавлення 148 °. Пізніше було знайдено, що деякі види Rhizobium вимагають для свого зростання якесь органічне речовина, присутня в культурах Azotobacter в гідролізованих дріжджах і інших природних джерелах. Це речовина отримала назву «коензим Р». Порівняльне вивчення дії на зростання Rhizobium «коензиму Р» та кристалічного препарату біотину показало, що обидві речовини мають однакові біологічними властивостями. У 1931 р. Gyorgy (Gyorgy, 1954) в дослідах на щурах виявив, що ряд природних джерел містить речовину, що охороняє тварин від захворювання, що викликається надлишком білка яєць, і запропонував назвати його вітаміном H. 1939 р. він отримав препарат вітаміну Н з печінки. У процесі вивчення фізико-хімічних властивостей препаратів вітаміну Н і поширення його в природних джерелах виникла думка про ідентичність вітаміну Н і біотину. Експериментальна перевірка показала, що найбільш очищені препарати вітаміну Н повністю замінюють коензим Р при випробуванні на культурах Rhizobium tritolii і біотин при випробуванні на дріжджах. З іншого боку, коензим Р або біотин повністю заміняв вітамін Н при випробуванні на тварин. Таким чином, вітамін Н і біотин повністю ідентичні. Подальші дослідження дали можливість встановити хімічну будову біотину та здійснити його синтез. 2. Хімічні та фізичні властивості біотину У 1941 р. du Vigneaud і співробітники виділили з печінки кристалічний препарат метилового ефіру біотину, з якого шляхом омилення лугом був отриманий вільний біотин. Емпірична формула його була визначена як C 10 H 16 O 3 N 2 S. На підставі вивчення продуктів розпаду біотину ці автори дійшли висновку, що структура вітаміну відповідає 2 /-кeтo-3 ,4-імідaзoлідo-2-тeтpaгідpoтіофен-н-валериановой кислоті. Молекула біотину складається з імідазолового (А) і тіофенового (В) кілець. Гетероцикл можна розглядати як тиофеновом кільце, пов'язане з уреідной угрупованням. Наведена структура біотину була підтверджена повним його хімічним синтезом. У молекулі є три асиметричних атома вуглецю, що обумовлює існування 8 стереоізомерів. Біотин утворює голчасті кристали з температурою плавлення 232 °. D поперечному перерізі кристал являє собою ромб, гострі кути якого рівні 55 °. Довжина осей: а-5, 25Ǻ, b-10, 35Ǻ, з-21,00 Ǻ. Густина кристалів 1,41. Молекулярний вага біотину на основі хімічної формули дорівнює 214. Нa на основі рентгенівської аналізу 245 ± 6. При дослідженні кристалічної структури біотину встановлено, що аліфатична ланцюг знаходиться в цис-положенні по відношенню до уреідной циклічної угрупованню. На підставі даних, отриманих методом рентгеноскопічне кристалографії Traub (1959) вважає за можливе утворення внутрішньомолекулярного водневого зв'язку, яка виникає між киснем карбонільної групи і одним з кисневих атомів карбоксильної групи в результаті близької відстані між N-3 'і С-6 рівного 2,4 Ǻ; всі інші відстані в молекулі становлять понад 3,4 Ǻ. Освіта такого зв'язку повинно змінювати розподіл зарядів у уреідном кільці зі зміщенням, кетоенольного. рівноваги. до Енола, що: призводить до зміни хімічної реактивності N-1. Наявність водневого зв'язку певною мірою визначає біологічну активність біотину та його похідних. У 1965 р. встановлена ​​структура і відносна конфігурація кожного асиметричного центру біотину, а в 1966 р. абсолютна стереохімія вітаміну. Біотин добре розчинний у воді і спирті, важко розчинний в ефірі, вуглеводнях парафінового ряду і трохи краще в циклогексаном, бензолі, галогенізованих вуглеводнях, спиртах та кетонах (ацетон). Біотин стійкий до дії ультрафіолетових і рентгенових променів. Він руйнується під впливом перекису водню, соляної кислоти, їдких лугів, формальдегіду і сірчистого газу. Він не змінюється під дією молекулярного кисню, сірчаної кислоти, гідро- ксіламіна. В ультрафіолетових променях для біотину не виявлено специфічного поглинання. 2.1 Аналоги та інгібітори. Молекула біотину володіє великою специфічністю. Це підтверджується тим, що з 8 відомих стереоізомерів тільки один-біотин-володіє біологічною активністю. Видалення або заміна будь-яких атомів або груп атомів приводить до повної втрати активності (дегідробіотін, гемоглобін, норбіотін). Тільки одна група похідних, отриманих окисленням атома сірки (сульфобіотін і біотінсульфоксід) або заміною сірки киснем (оксібіотін) або двома атомами водню (дестіобіотін), проявляє біологічну активність. Сульфобіотін замінює потреба в біотвані у деяких дріжджів але виявляється антагоністом вітаміну для L. casei, E. coli і Neurospora. Відомі амінокислотні похідні біотину, серед яких найбільш вивчений біоцітін, що володіє високою активністю для багатьох мікроорганізмів. Біоцітіі виділений в кристалічному вигляді з дріжджів. У 1951 р. розшифрована його структура. Оп являє собою пептид біотину і лізину, а саме: У 1952 р. здійснено синтез біоцітіна. Ступінь використання біоцітіна різними мікроорганізмами різко відрізняється. Можливою причиною цього може бути наявність або відсутність біоцітінази, яка розщеплює біоцітін зі звільненням вільного біотину. За даними Traub (1959), біологічна активність біотину та його аналогів обумовлена ​​внутрішньомолекулярної зв'язком, що дозволяє пояснити причини наявності або відсутності біологічної активності для більшості ізомерів і похідних біотину. Так, освіта водневого зв'язку виключено у всіх інших оптичних ізомерів, крім D-біотину, а також у похідних з більш довгою або укороченою бічним ланцюгом, що призводить до повної втрати біологічної активності (гомобіотін, норбіотін). Неактивність гуанідинових аналогів біотину, біотінола, оксібіотінола також пояснюється відсутністю у них водневого зв'язку. Деякі похідні біотину, які утворюються без порушення водневого зв'язку, зберігають біологічну активність (дестіобіотін, оксібіотін, біоцітін і ряд амінокислотних похідних біотину). В даний час з'ясована причина патологічних змін, що виникають при годівлі тварин сирим яєчним білком. У ньому міститься авидин-білок, який специфічно з'єднується з біотином (введених всередину з харчовими продуктами або синтезованим кишковими мікроорганізмами) в неактивний комплекс і тим самим перешкоджає його всмоктуванню. Авидин міститься в яєчному білку курки, гуски, качки, індички і жаби. У 1942 р. він отриманий у кристалічному вигляді і виявився глюкопротеідов з молекулярною вагою 70000. Авидин стехіометричні пов'язує еквімолярної кількості біотину, створюючи міцний комплекс, який не розщеплюється ферментами травного тракту. Комплекс авидин з біотином термічно стійкий і повністю дисоціює тільки в автоклаві при 120 ° за 15 хвилин. З авидин з'єднується DL-оксібіотін і деякі інші аналоги біотину, але спорідненість авидин до біотину набагато більше, ніж до його похідних. Вивчення взаємодії біотину та його похідних з авидин показало необхідність уреідной групи в молекулі вітаміну, тоді; як карбоксильна група і атом сірки не є необхідними для утворення комплексу. Авидин є універсальним інгібітором біотину. Його здатність зв'язувати біотин широко використовується при вивченні механізму участі цього вітаміну в процесах обміну речовин: гальмування тієї чи іншої біохімічної реакції авидин є істотним доказом на користь можливості участі в ній біотину. Авидин застосовується для отримання експериментальної біотіновой недостатності у тварин. Поширення біотину в природі Біотин широко розповсюджений у природі. Він виявлений у мікроорганізмів. рослині і тварин. Зміст його визначено в різних систематичних групах тварин: найпростіших, комах, риб, земноводних, птахів, ссавців. Найбільш високий рівень біотину виявлений в личинках комах і найменший - у плазунів. Рекордна кількість (6,81 мкг / г) знайдено в печінці акули. Зміст біотину в організмі тварин не залежить від приналежності тварини до певної систематичної групи. Аналіз тканин показав велике розходження в отриманні біотину в органах одного і того ж тварини. Найбільш багаті вітаміном печінка, нирки, надниркові залози; серце і шлунок містять середнє, а мозкова тканина, легкі та скелетні м'язи-мінімальна кількість біотину. Нижче наведено зміст біотину в різних продуктах тваринного і рослинного походження. Зміст біотину у харчових продуктах (В. В. Філіппов, 1962) Продукти тваринного походження Біотин в мкг на продукту Продукти тваринного 100 г походження Біотин в мкг на 100 г продукту Печінка свиняча 250 Рисові висівки 46 »Яловича 200 Жито, незбиране зерно 46 Нирки свинячі 180 Земляні горіхи 40 Серце бика 8-50 Пшеничне борошно 9-25 Яйце (жовток) 30 Цвітна капуста 17 Сардини (консерви) 24 Печериці 16 Шинка 10 Горошок зелений 6 Камбала 8 Банани 4,4 М'ясо курки 6 Диня 3,6 »Яловичини 5 Лук свіжий 3,5 Молоко коров'яче 5 Капуста білокачанна 2.5 Сир 4 Морква 2,5 Оселедець 4 Апельсини 1,9 Телятина 1,5-2 Яблука 0,9 Соя, боби 60 Картопля 0,5-1,0 Найбільш багаті вітамінами свиняча і яловича печінка, нирки, серце бика, яєчний жовток, а з продуктів рослинного походження-боби, рисові висівки, пшеничне борошно і кольорова капуста. У тваринних тканинах і дріжджах біотин знаходиться переважно в зв'язаному з білками вигляді, в овочах і фруктах-у вільному стані. 4. Біосинтез біотину. Біосинтез біотину здійснюють усі зелені рослини, деякі бактерії і гриби. Вивчення шляхів біосинтезу біотину почалося після з'ясування будови його молекули. Хімічне розщеплення біотину проходить через освіту дестіобіотіна, діамінопеларгоновой кислоти і, нарешті, пімеліновой кислоти. Цілком природно було припустити, що біосинтез біотину може проходити шляхом поступового ускладнення молекули пімеліновой кислоти. На користь цього говорив той факт, що пімеліновая кислота здатна замінювати біотин у деяких мікроорганізмів як фактор зростання. Вона стимулює синтез біотину: мічена пімеліновая кислота виявляється в вуглецевому кістяку біотину. Вивчення структурної формули біотину призвело до припущення, що атоми I, 1 ', 4 і 5 походять з декарбоксилировать молекули цистеїну (див. формулу), атоми 2 і 3 походять з карбамілфосфата і пов'язані, таким чином, з наявним в клітинах «пулом» СО 2 в той час як інші сім атомів (2, 3, 6, 7, 8, 9 і 10) походять з вуглецевого скелета пімеліновой кислоти. Висловлене припущення підтверджено експериментально при вивченні біосинтезу Біотину в культурах Achromobacter, вирощених на синтетичних середовищах, до яких додавали або 3-С 14-цистеїн, або Манс 14 Про з. Синтезований бактеріями радіоактивний біотин розщеплювали і таким чином вивчали розподіл у ньому радіоактивного вуглецю. Грунтуючись на отриманих результатах, Lezius і співавтори у 1963 р. запропонували схему синтезу біотину. Відповідно до цієї схеми, початком синтезу є конденсація пімеліл-КоА і цистеїну. Потім відбувається декарбоксилювання, що призводить до утворення 9-меркапто-8-аміно-7-оксопеларгоновой кислоти. Взаємодія аміногрупи цієї кислоти з карбамілфосфатом викликає утворення уреідного похідного, яке після відщеплення води може ціклізоваться, даючи біотин з характерним для нього подвійним циклом. За здатністю синтезувати біотин і дестіобіотін всі досліджені організми діляться на 4-е групи: Здатні синтезувати велику кількість біотину та дестіобіотіна із глюкози в відсутність пімеліновой кислоти. Стимулюючі за допомогою пімеліновой кислоти і дестібіотіна біосинтез біотину. Активно здійснюють перетворення дестібіотіна в біотин. Утворюють дестіобіотін з пімеліновой кислоти, але не здатні перетворювати його в біотин. Вивчено понад 600 штамів бактерій, що використовують вуглеводні для синтезу біотину, з яких 35, синтезують вітамін у великих кількостях (> 100 мкг / мг). Найбільша кількість біотину утворює Pseudomonas sp. штам 5-2 при вирощуванні на гасі. Специфічним активатором накопичення біотину є аденін. Екзогенні пімеліновая і азелаїнова кислоти збільшують утворення блотіна. з гасу. Кращими джерелами вуглецю виявилися н-алкани з вуглецевої ланцюгом з 15-20 атомів, зокрема н-ундекан. Проміжними продуктами в синтезі біотину з ундекана є пімеліновая і азелаїнова кислоти (Toshimichi ea, 1966). Дослідження біосинтезу біотину в рослинах (В. Філіппов, 1962 р.) показало, то кожен орган рослини і кожна його клітина синтезує вітамін в ембріональній фазі свого розвитку. Надалі синтез сповільнюється і, мабуть, припиняється, але зміст його різних тканинах довгий час залишається постійному. 5. Обмін біотину в організмі Про обмін біотину відомо небагато. Біотин, що надійшов з їжею у зв'язаному стані, відщеплюється від білка під дією протеолітичних ферментів, переходить у водорозчинну форму і всмоктується в кров у тонкому кишечнику. У кишечнику відбувається також всмоктування біотину, синтезованого бактеріями шлунково-кишкового тракту. Всмоктався у кров біотин зв'язується з альбуміном сироватки розноситься по всьому організму. Найбільша кількість біотину накопичується в печінці, нирках і наднирниках, причому у чоловіків воно дещо більше, ніж у жінок. Зміст біотину в тканинах людини (Р. Д. Вільямс, 1950) Органи і тканини Біотин в мкг / г у жінок у чоловіків Шкіра - 0 01 Мозок 0,03 0,08 Легкі 0,02 0,01 Серце 0,17 0,19 М'язи 0,02 0,04 Шлунок 0,19 0,11 Ободова кишка 0,08 0,09 Печінка 0,62 0,77 Молочна залоза 0,04 - Селезінка 0,04 0.06 Нирки 0 58 0,67 Наднирники 0,35 0,23 Насінники - 0,05 Яєчники 0,03 -

7. Потреба організму в біотвані.

Біотин необхідний для людини, тварин, рослин і великого числа мікроорганізмів. Він є чинником зростання для багатьох штамів, а також багатьох грибів і бактерій. Однак деякі дріжджі, гриби і бактерії здатні його синтезувати. Потреба в біотвані у птахів і тварин покривається за рахунок синтезу його бактеріями шлунково-кишкового тракту. У корів, овець і коней, що утримуються на звичайному раціоні, практично виключена недостатність біотину. У свиней і птахів недостатність біотину може створюватися при використанні кормів, бідних вітамінами.

Потреба в біотвані у людини покривається за рахунок синтезу мікрофлорою кишечнику, тому її важко оцінити. З певною часткою наближення можна вважати, що (мінімальної щоденною дозою біотину для тварин і людини є такі величини (Gyorgy, 1954): для людини-150-200 мкг, мавп-20 мкг, щурів-0,5-3 мкг, курчат - 0,65-1 мкг, свинець - 100 мкг.

У період вагітності і лактації Потреба в біотвані у жінок підвищується до 250 - 300 мкг на день. За іншими даними, потреба в біотвані значно нижчий і становить для дорослої людини 30 - 40 мкг на добу.

7.1 Прояв недостатності біотину

Найбільш докладно недостатність біотину вивчена в дослідах на щурах і курчатах при згодовуванні раціонів з великим вмістом сирого яєчного білка. Біотіновий авітаміноз у тварин характеризується припиненням зростання та падінням ваги тіла (до 40%), почервонінням і лущенням шкіри, випаданням вовни або пір'я, освітою червоного набрякового обідка навколо очей у вигляді «очок», атактіческой ходою, набряком лапок і типовою позою тварини з згорблений (Кенгу-руподобной) спиною. Дерматит, що розвивається у тварин при недостатності біотину, може бути охарактеризований як себорея десквамаціонного типу, подібна до тієї, яка спостерігається у дітей. У щурів авітаміноз біотину розвивається через 4-5 тижнів згодовування досвідченого раціону, а у курчат перші ознаки авітамінозу з'являються через 3 тижні.

Крім зовнішніх ознак, біотіновий авітаміноз викликає глибокі морфологічні зміни в тканинах і органах, а також порушення в обміні речовин. Відомі зміни в зобної залозі, шкірі і м'язах щурів. Характерні рясний гіперкератоз, акантез і набряки. Зруйновані волосяні стовбури перемішані з гіперкератознимі пластинками. Встановлено розширення волосяних сумок, отвори яких закупорені гіперкератозним матеріалом. В останній фазі розвитку авітамінозу спостерігається атрофія жиру в гіперкератозних платівках. Недолік біотину в раціоні щурів призводить до зменшення його вмісту в тканинах. У печінці і м'язах кількість вітаміну знижується у 5 разів, а в мозковій тканині-на 15%. У крові авітамінозних щурів накопичується піровиноградна кислота, розвивається ацидоз і знижується концентрація цукру. При цьому глюкозурія не спостерігається, але зменшується вміст редукуючих цукрів у печінці при нормальному вмісті їх у м'язах; у тварин розвивається Креа-тінурія.

Людина повністю задовольняє свою потребу в біотвані за рахунок синтезу мікрофлорою кишечнику, тому гіповітаміноз можна отримати тільки в експерименті. Експериментальну недостатність біотину у людини спостерігали Sydenstricker і співавтори (1942) шляхом включення в дієту щодня 200 г сирого яєчного білка. Через 3 тижня з'явилося лущення шкіри без свербіння. На 7-8-й день розвинулася попеляста блідість шкіри і почалася атрофія смакових сосочків мови. Пізніше з'явилися м'язові болі, підвищена чутливість, хворобливі відчуття, млявість, сонливість, нудота і втрата апетиту. У крові зменшився вміст еритроцитів і холестерину. Виділення біотину з сечею знизилося в 7-8 разів проти норми (з 29 - 52 до 3,5-7,3 мкг на добу). Введення 150 мкг біотину вже на 3-4-й день усувало депресію, м'язові болі і відновлювало апетит.

Таким чином, недостатність біотину у людини в першу чергу викликає ураження шкіри. Більш важкі прояви вимагають, мабуть, більшої тривалості авітамінозу.

8. Профілактичне та лікувальне застосування біотину.

У даний час застосування біотину в клініці з лікувальною та профілактичною метою вивчено недостатньо. Велике значення біотину для нормального стану шкірних покривів призвело до спроб лікування біотином ряду шкірних захворювань. Біотин показаний при себорейному дерматиті у грудних дітей, зв'язаному, можливо, з явищами недостатності цього вітаміну. Захворювання виліковується при щоденному введенні 5-10 мкг біотину протягом 4 тижнів. Відзначено успіх при тривалому застосуванні біотином в тих випадках дескваматозной еритродермії, коли недостатність біотину була в числі причин захворювання. Лікувальна доза біотину становить 150-300 мкг на добу; вводиться он-парентерально.

Г. І. Бежанов в 1966 р. повідомив про застосування біотину в комплексній терапії псоріазу. Спостереження, проведені за великою групою хворих, показали, що біотин виявляв протисвербіжну ефект, а поєднання біотину з фумарат, вітамінами групи В і бальнеотерапією потенційований і більш швидкий клінічний ефект. У процесі лікування у значної більшості хворих розсмоктувався інфільтрат, зменшувалася або повністю припинялося лущення. Автор рекомендує застосовувати біотин в комплексному лікуванні псоріазу.

В останні роки з'явилася низка повідомлень про доцільність застосування фармакологічних доз біотину п комплексної терапії атеросклерозу і гіпертонічної хвороби .. Ці дані становлять особливий інтерес у зв'язку з участю біотину в синтезі холестерину.

О. К. Докусова і А. Н. Климов в 1967 р. повідомили про запобігання біотином експериментального атеросклерозу у кролів при згодовуванні великих доз холестерину. Введення біотину в кількості 400 мкг на день попереджало розвиток атеросклерозу. Вміст холестерину, β-ліпопротеїдів та фосфоліпідів у стінці аорти тварин, які отримували холестерин і біотин, не відрізнялося від вмісту цих компонентів в аорті здорових кроликів, тоді як в аорті тварин, які отримували холестерин без біотину, зміст холестерину і β-ліпопро-теідов було різко підвищено. Автори вважають, що зниження вмісту холестерину викликано окисленням його в печінці. В даний час відомо, що пропіонат є основним трьохвуглецевих фрагментом, відщеплюється від бокового ланцюга холестерину на перших етапах окислення холестерину в жовчні кислоти. Можна припустити, що стимуляція окислення холестерину біотином пов'язана з активацією окислення пропіонової кислоти (через освіту янтарної кислоти шляхом кар-боксілірованія пропіонової кислоти), оскільки пропіоніл-КоА-кар-боксілаза є біотінсодержащім ферментом.

В. Д. Устіловскій та ін (1967) повідомив, що після 7-денного введення всередину фармакологічних доз біотину у хворих атеросклерозом, зазначалося статистично достовірне зниження вмісту загального, холестерину і β-ліпопротеїдів у крові, тоді як у здорових людей біотин не впливав на досліджувані показники. У хворих атеросклерозом і гіпертонічною хворобою застосування фармакологічних доз біотину призводить до значного зниження виведення із сечею тіаміну та аскорбінової кислоти (М. А. Лис, 1967; Д. П. Калкун, 1967).

Таким чином, біотин сприяє засвоєнню цих вітамінів в організмі хворих. Враховуючи сприятливий вплив біотину на ряд показників ліпідного обміну у хворих на атеросклероз і гіпертонічну хворобу, а також підвищення засвоєння тіаміну та аскорбінової кислоти, автори рекомендують застосовувати біотин при цих захворюваннях в дозі 1 мг на день всередину у комплексній терапії,

З віком у крові людей знижується вміст пантотенової кислоти, вітаміну В ₆ і біотину (В. І. Титов, 1966). У хворих гіпертонією і атеросклерозом у віці 80-88 років вміст біотину було в 2,4 рази менше, ніж у здорових молодих людей. Встановлено зниження вмісту біотину в крові хворих, які скаржилися на слабкість, нездужання і легку стомлюваність. Автор рекомендує застосовувати пантотенову кислоту, вітамін В ₆ і біотин при передчасної старості для усунення явищ гіповітамінозу та пов'язаного з ним порушенням обміну речовин. Деякими дослідниками виявлено високий вміст біотину в тканинах низки ракових пухлин, що призвело до спроб впливати на розвиток раку шляхом викликання біотіновой недостатності. Проте ці спроби не дали позитивних результатів.

Таким чином, зараз накопичуються дані, що дозволяють рекомендувати застосування біотину при деяких хворобах шкіри, порушення жирового обміну і серцево-судинних захворюваннях. Однак для більш широкого використання біотину в клініці необхідне подальше вивчення як його фізіологічної дії, так і свідчень до лікувального застосування.

Тіамін

1. Історичні відомості

Перші згадки про захворювання (какке, бері-бері), відомому зараз як прояв недостатності тіаміну, зустрічаються в стародавніх медичних трактатах, що дійшли до нас з Китаю, Індії, Японії (Bicknell, Prescott, 1953; Inouye, Katsura, 1965). До кінця минулого сторіччя клінічно вже розрізняли кілька форм цієї патології, але тільки Takaki (1887) зв'язав захворювання з якоюсь, як він тоді вважав, недостатністю азотовмісних речовин у харчовому раціоні. Більш певні уявлення були у голландського лікаря С. Eijkman (1893-1896), який знайшов у рисових висівках і в деяких бобових рослинах невідомі тоді фактори, які попереджали розвиток або виліковує бери-бери. Очищенням цих речовин займалися потім Funk (1924), вперше запропонував сам термін «вітамін», і ряд інших дослідників (Wuest, 1962). Витягнуте з природних джерел активна речовина тільки в 1932 р. було охарактеризовано загальної емпіричної формулою, а потім (1936) успішно синтезовано. Ще в 1932 р. висловлювалося припущення про роль вітаміну в одному з конкретних процесів обміну речовин-декарбоксилюванні піровиноградної кислоти, але лише в 1937 р. (Lohman, Schuster) стала відома коферментная форма вітаміну-тіаміндіфос-фат (ТДФ). Коферментні функції ТДФ в системі декарбоксилювання ct-кето-кислот довгий час представлялися майже єдиними біохімічними механізмами реалізації біологічної активності вітаміну, проте вже в 1953 р. коло ферментів, залежних від присутності ТДФ, був розширений за рахунок транскетолази, а зовсім недавно і специфічної декарбоксилази γ -окси-α-кетоглютаровой кислоти. Немає підстав думати, що перерахованим вичерпується перспектива подальшого вивчення вітаміну, так як експерименти на тваринах, дані, одержувані в клініці при лікуванні та застосуванні вітаміну, аналіз фактів, що ілюструють відому нейро-і кардиотропного тіаміну, з переконливістю вказує на наявність ще якихось специфічних зв'язків вітаміну з іншими біохімічними і фізіологічними механізмами (В. Б. Спірічев, 1966; Ю. М. Островський, 1971).

-Рйамінхлорід (М-337, 27) кристалізується з Ѕ Н ₂ О в безбарвних моноклініческіх голках, плавиться при 233-234 ° (з розкладанням). У нейтральному середовищі його спектр поглинання має два максимуми - 235 і 267 нм, а при рН 6,5 Один - 245-247 нм. Вітамін добре розчиняється в вода і оцтової кислоти, дещо гірше у етиловий та метиловий спирт і не розчиняється в хлороформі, ефірі, бензолі, ацетоні. З водних розчинів тіамін може бути обложений фосфорно-вольфра-мовой або пікринової кислотою. У лужному середовищі тіамін піддається численним перетворенням (Metzler, 1960), які, в залежності від природи доданого окислювача, можуть завершуватися освітою тіаміндісульфіда (X) або тіохрома (IX).

У кислому середовищі вітамін розкладається тільки при тривалому нагріванні, утворюючи 5-гідрокси-метілпірімідін, мурашину кислоту, 5-амінометілпірімідін, тіазоловий компонент вітаміну і З-ацетил-3-меркапто-1-пропанол. Серед продуктів розпаду вітаміну в лужному середовищі ідентифіковані тіотіамін, сірководень, пірімідодіазепін та ін Отримані також сульфат і мононітрат вітаміну. Відомі солі тіаміну з нафталенсульфоновой, арілсульфоновой, цетілсерной та ефіри з оцтової, пропіонової, масляної, бензойної та іншими кислотами.

Особливе значення мають ефіри тіаміну з фосфорною кислотою, зокрема ТДФ, що є коферментной формою вітаміну. Отримано (Fragner, 1965; Schellenberger, 1967) гомологи тіаміну шляхом різних заміщень у другого (етил-, бутил-, оксиметил-, оксіетил-, феніл-, оксіфеніл-, бензил-, тіоалкіл-), четвертого (оксітіамін) і шостого ( метил-, етил) атомів вуглецю піримідину метилюванням аміногрупи, заміщенням тіазоловогоінхла на піридинових (пірітіамін), імідозоловий або оксазфювий, модифікаціями заступників у п'ятого вуглецю тіазолу (метил-, оксиметил-, етил-, хлоретил-, оксіпропіл-та ін.) Окрему велику групу сполук вітаміну складають S-алкільні та дисульфідні похідні (Matsukawa e. а., 1970). Серед останніх найбільше розповсюдження як вітамінний препарат отримав тіамінпропілдісульфід (ТПДС).

3. Поширення вітаміну В _1, у природі.

Тіамін поширений повсюдно і проявляється в різних представників живої природи (Р. В. Чаговець і ін, 1968). Як правило, кількість його в рослинах і мікроорганізмах досягає величин значно вищих, ніж у тварин. Крім того, в першому випадку вітамін представлений переважно вільною, а в другому - фосфорильованій формою. Зміст тіаміну в основних продуктах харчування коливається в досить широких межах залежно від місця і способу отримання вихідної сировини, характеру технологічної обробки напівпродуктів і т. п. Величини, наведені з цього приводу в літературі (Ф. Є. Будагян, 1961; В. У . Єфремов, 1969; П. І. Шилов, Т. М. Яковлєв, 1964), характеризують, як правило, рівень вітаміну до кулінарної обробки, яка сама по собі значно руйнує тіамін. У середньому можна читати, що звичайне приготування їжі руйнує близько 30% вітаміну. Деякі види обробки (висока температура, підвищений тиск і наявність великих кількостей глюкози), руйнують до 704-90% вітаміну, а консервація продуктів шляхом обробки їх сульфитом може повністю інактивувати вітамін В злакових насінні інших рослин тіамін, подібно до більшості водорозчинних вітамінів, міститься в оболонці і зародку. Переробка рослинної сировини (видалення висівок) завжди супроводжується різким зниженням рівня вітаміну в отриманому продукті. Шліфований рис, наприклад, зовсім не містить вітаміну.

Зміст тіаміну в деяких продуктах харчування (В. В. Єфремов, 1960)

4. Обмін тіаміну в організмі

Вітамін надходить з їжею у вільному, естеріфіцірованном і частково зв'язаному вигляді. Під впливом травних ферментів відбувається майже кількісне його перетворення у вільний тіамін, що всмоктується з тонкого кишечнику. Значна частина надійшов у кров тіаміну швидко фосфорилюється у печінці, частина його у вигляді вільного тіаміну надходить у загальний кровообіг і розподіляється по інших тканин, а частина знову виділяється в желудочнокішечний тракт разом з жовчю і екскрету травних залоз, забезпечуючи постійну рециркуляцію вітаміну і поступове рівномірне засвоєння його тканинами. Нирки активно екскретують вітамін в сечу. У дорослої людини за добу виділяється від 100 до 600 мкг тіаміну .. Введення підвищених кількостей вітаміну з їжею або парентерально збільшує виділення вітаміну з сечею, але в міру підвищення доз пропорційність поступово зникає і в сечі поряд з тіаміном починають в зростаючих кількостях з'являтися продукти його розпаду, яких при введенні вітаміну понад 10 мг на людину може бути до 40 -50% вихідної дози (А. В. Труфанов, 1959). Досліди з міченим тіаміном (А. Я. Розанов, 1960) показали, що поряд з незміненим вітаміном у сечі виявляється деяка кількість тіохрома, ТДС, піримідинових, тіалозовий компоненти й різні вуглець-і сірковмісних осколки, в тому числі мічені сульфати.

Таким чином, руйнування тіаміну в тканинах тварин і людини відбувається досить інтенсивно, але до теперішнього часу не встановлені реакції, через які цей процес здійснюється. Спроби виявити в тваринних тканинах ферменти, специфічно руйнують тіамін, поки не дали переконливих результатів (див. нижче), хоча є окремі повідомлення з цього питання (Somogyi, 1966). Сумарний вміст тіаміну у всьому організмі людини, нормально забезпеченого вітаміном, становить приблизно 30 мг, причому в цілісній крові його знаходиться 3-16 мкг%, а в інших тканинах (Williams тобто а., 1950) значно більше: в серці - 360, печінки - 220, у мозку - 160, легенів - 150, нирках - 280, м'язах - 120, наднирнику - 160, шлунку - 56, тонкому кишечнику - 55, товстому кишечнику - 100, яєчнику - 61, яєчках - 80, шкірі - 52 мкг%. У плазмі крові виявляється переважно вільний тіамін (0,1 - 0,6 мкг%; Ю. М. Островський, 1957), а в еритроцитах (2,1 мкг на ¹⁰ листопад клітин) і лейкоцитах (340 мкг на ^{жовтень} 1911 клітин) - фосфорілірованний.

Вільний тіамін в нормі легко визначається в кишечнику та нирках, що може бути пов'язано і з вадами чисто методичного порядку, так як ці тканини володіють виключно високою фосфатазной активністю і до моменту взяття матеріалу на дослідження вже може відбуватися часткове дефосфорілірованіе ефірів вітаміну. З іншого боку, ці ж механізми можуть грати певну роль у видаленні вітаміну з крові в сечу або кал. Кількість вітаміну в останньому у людини становить приблизно 0,4-1 мкг і навряд чи пов'язано в якоїсь помітної ступеня з біосинтезом вітаміну кишковою мікрофлорою.

Певне уявлення про динаміку обміну тканинних запасів вітаміну дають досліди, проведені S ^{35-тіаміном} (Ю. М. Островський, 1971). Оновлення тіаміну відбувається в різних тканинах з різною швидкістю і практично повна заміна нерадіоактивного вітаміну на радіоактивний (вводиться щодня) здійснюється до 8-го дня досвіду лише в печінці, нирках, селезінці та скелетних м'язах. У серці, підшлунковій залозі тканини мозку до зазначеного терміну процес цей не завершується. Друга фаза досвіду (авітамінозна режим) дозволяє виявити ряд цікавих закономірностей щодо витрачання ендогенних запасів вітаміну різними тканинами. Негайно і з найбільшою швидкістю втрачається мітка тканиною печінки та підшлункової залози. Рівномірно з першого дня позбавлення тварин міченого тіаміну падає радіоактивність в селезінці, скелетних м'язах, нирці. Практично на одному і тому ж рівні залишається радіоактивність через добу після позбавлення тварин тіаміну в тканини серця і дуже повільно втрачається мітка з мозку. Мабуть, в 1-й день авітамінозна режиму міокард ще асимілює з крові необхідну кількість тіаміну, що надійшов до неї туди з інших органів. Рівень мітки в крові (рис. 6) залишається спочатку нормальним і помітно падає лише до 15-го дня досвіду (7-й день авітамінозу).

Якщо наприкінці авітамінозна режиму мишам знову почати вводити S ^{35-тіамін,} то ніякого посиленого споживання мітки тканинами не спостерігається, тобто попередня девітамінізація не створювала умов, що сприяють (наступної асиміляції вітаміну. ​​Можна вважати, що зв'язуванні вітаміну визначається, мабуть, не дефіцитом відповідних депо, а якимись лімітованими проміжними реакціями специфічної або неспецифічної протеідізаціі вітаміну. ​​Інтерес представляє і деяке уповільнення асиміляції повторно вводиться вітаміну в тканини мозку, серця і печінки. Можливо, це обумовлено дефіцитом відповідних апоферментом або міжтканинної конструкцією в захопленні міченого тіаміну з крові. Одночасно досліджена у тих же тварин активність транскетолази тканин тільки для крові корелювала в якійсь мірі зі ступенем девітамінізаціі всього організму. В інших тканинах між вмістом вітаміну і активністю ферменту в тривалі проміжки часу пряма зв'язок не виявляється. Тільки в умовах, коли кількість вітаміну зменшується у кілька разів, такий зв'язок починає проявлятися. Щось аналогічне для співвідношень між рівнем тіаміну і активністю ДФ-містять ферментів нещодавно відзначено та іншими авторами (Dreyfus, Hauser, 1965). Найбільш суттєвий висновок з представлених результатів полягає в утвердженні, що кількість вітаміну, що знаходиться в тканинах, у багато разів вище того рівня, який необхідний для забезпечення специфічних ферментних систем ТДФ. Мабуть, значні кількості вітаміну присутні в тканинах, особливо в серці і печінці, у вигляді його похідних, що здійснюють якісь інші некоферментние функції.

4.1 Освіта тіамінфосфати (ТФ). За період з 1937 по 1943 р. показано, що фосфорилювання тіаміну активно відбувається в дріжджах і різних тварин тканинах. Вже тоді з'ясувалося, що реакція йде за рахунок АТФ по загальному рівнянню: тіамін + АТФ-> ТДФ + АМФ.

У 1952 р. ці закономірності були підтверджені на частково очищеному препараті тіамінкінази з розчинній фракції гомогенату печінки. Оптимум рН для освіти. ТДФ цим ферментним препаратом лежав, в межах 6,8-6,9. Фосфорилювання тіаміну придушувалося АМФ і АДФ. У присутності АМФ утворювалися лише сліди, а в присутності АДФ - дуже незначні кількості ТДФ. Якщо в середу замість тіаміну вносився ТМФ, то освіта ТДФ гальмувалося. Очищений приблизно в 600 раз препарат тіамікінази був застосований (Forsander, 1956) для вивчення Механізму фосфорилювання вітаміну з використанням міченої γ-Р ^32-АТФ. Після виділення ТДФ Forsander прийшов до висновку, що і ветой системі тіамін отримує від АТФ цілком пірофосфатная угруповання.

Серія робіт з вивчення тіамінкінази, виділеної з дріжджів і тваринних тканин, нещодавно проведена в Японії. На досить очищених препаратах (більш ніж у 100 разів), які мали слабкою АТФ-азной активність і не містять аденілаткінази і нуклеозіддіфосфокінази, встановлено, що іони марганцю, магнію - кобальту активували, а кальцію, нікелю, рубідію і заліза - в широкому діапазоні концентрацій не гнітили фермент. На цьому ж препараті ферменту показані можливість фосфорилювання тіаміну за рахунок інших нуклеотидтрифосфатів (ГТФ, ІТФ, УТФ та ін) але те, що основним продуктом реакції є ТДФ і невелика кількість ТМФ. Застосуванням Р ^32-АТФ, як і в дослідженнях попередніх авторів, підтверджений механізм перенесення на тіамін відразу пірофосфатная угруповання.

Однак результати, отримані in vitro, не знайшли повного підтвердження при вивченні фосфорилювання тіаміну на цілих організмах і в дослідах з мітохондріями. З одного боку, начебто підтверджувалося припущення про пірофосфорілірованіі: після внутрішньовенного введення тіаміну вже через 30-60 хвилин у крові тварин виявляли мічені по фосфору ТДФ і ТТФ, але не ТМФ. З іншого боку, після внутрішньовенного введення ТМФ кокарбоксілазная і транскетолазная (Н. К. Лукашик, 1964) активність крові наростала швидше, ніж після введення вільного тіаміну. Деякі мікроорганізми легше утворюють ТДФ з ТМФ, ніж з вільного вітаміну, а тіамінкіназа, знайдена раніше в печінці, не виявлена ​​в митохонд-риях нирок, в яких фосфорилювання тіаміну йде іншим шляхом. Механізм фосфорилювання вітаміну з участю тільки АТФ не завжди вкладається в просту схему переносу пірофосфатная угруповання в цілому хоча б тому, що поряд з ТДФ в різному біологічному матеріалі виявляються у значних кількостях і інші ТФ, у тому числі навіть Т-поліфосфати.

Ряд досліджень останніх років стосується питання про локалізацій систем, відповідальних за фосфорилювання тіаміну. Печінка вже через годину після введення тіаміну захоплює 33-40% вітаміну, накопичуючи різні його фосфорні ефіри. За даними А. А. рибиною (1959), відбувається швидке фосфорилювання міченого вітаміну і в інших органах (у порядку спадання активності): печінка, нирки, серце, насінники, головний мозок. При цьому радіоактивність фосфорних ефірів тіаміну убуває в ряду: ТТФ, ТДФ, ТМФ. За даними японських авторів, фосфорилювання тіаміну йде активно в мітохондріях (Shima-zono, 1965), мікросомах і гіалоплазми.

З викладених вище фактів неважко зробити висновок, що загальна-інтенсивність процесів естеріфікціі вітаміну в організмі або в окремих тканинах повинна в значній мірі корелювати з активністю процесів, що постачають АТФ. Перші експериментальні спостереження в цьому плані, проведені ня гомогенатах печінки або клітинних елементах крові, отримали в подальшому повне підтвердження. Всі отрути дихання і гліколізу чи сполуки, конкуруючі з Т за АТФ, як правило, знижують рівень ТДФ в крові і в тканинах.

4.2 Роль окремих угруповань в молекулі тіаміну для його зв'язування в тканинах.

За останні роки синтезовано більше десятка нових похідних тіаміну (змішані дисульфіди, О-бензольні похідні та ін), широко впроваджуються в лікувальну і профілактичну практику. Переваги нових вітамінних препаратів, як правило, виявлялися чисто емпірично у зв'язку з тим, що до теперішнього часу ми не володіємо достатніми відомостями про молекулярні механізми асиміляції тіаміну, про характер його взаємодії зі специфічними (ферменти) і неспецифічними (здійснюють транспорт вітаміну) білками. Необхідність точних уявлень в цьому питанні диктується і широкими перспективами використання Антивітаміни тіаміну (ампрол, хлоротіамін, деоксітіамін) для лікувальних цілей (див. нижче).

Роботи по синтезу нових похідних тіаміну з наперед заданими фізико-хімічними властивостями, що обумовлюють можливості цілеспрямованого впливу на обмінні процеси в організмі, немислимі без конкретних уявлень про роль окремих груп атомів вітаміну та його похідних в цій області. Значення пірофосфатная радикала для специфічної потеідізаціі ТДФ у складі відповідних ферментів уже зазначалося вище. В останні роки стає все більш очевидним участь тіаміну в інших реакціях, не мають нічого спільного з коферменнимі функціями вітаміну. Різноманітності активних угруповань в молекулі тіаміну відповідає щоразу особлива форма-претеідізаціі, що блокує одні й розкриває одночасно інші, важливі для відповідної функції, ділянки молекули вітаміну (Ю. М. Островський, 1971). Дійсно, перший тип протеідізаціі (через пірофосфатная радикал) відповідає коферментной функції і залишає вільними, доступними для субстрату 2-й вуглець тіазолу і аміногрупу піримідинового компонента. З іншого боку, очевидно, що участь вітаміну в окислювально-відновних реакціях або в процесах перефосфорілірованія повинно поєднуватися з виключенням можливості одночасного функціонування його як коферменту, тому що в першому випадку необхідна деполяризація і розкриття тіазолового циклу, а в другому - вільне положення фосфорильованого оксіетільного радикала . Оскільки 80-90% тіаміну, присутнього в тканинах, звільняється лише при кислотному і ферментативному гідролізі, можна вважати, що всі пов'язані форми вітаміну знаходяться в протеідізірованном, тобто що з білками, стані.

Подання про значення окремих ділянок молекули тіаміну в цьому процесі легко отримати, визначаючи ступінь зв'язування тканинами міченого по сірці (S ³⁵⁾ вітаміну і деяких його похідних, позбавлених тих чи інших активних центрів, наприклад аміногрупи - оксітіамін (окси-Т), аміногрупи та оксіетільного радикала - хлороксітіамін (ХОТ), четвертинного азоту в тіазоловом циклі тетрагідротіамін (TТ) Деякі обмеження на інтерпретацію даних, отриманих таким чином в короткі терміни досвіду, накладають фізіологічні механізми, транспорту і екскреції вводяться сполук, у зв'язку з чим додатково доводиться досліджувати також виведення вітаміну і самих мічених сполук з сечею. З іншого боку, результати, одержувані в тривалі терміни (24 години), майже повністю відповідають тільки уявленням про протеідізірованной частини вітаміну, а на підставі розгляду конкурентних взаємовідносин між різними згаданими вище міченими та іншими немічених похідними вітаміну можна послідовно виключати роль окремих атомів або угруповань в механізмах фіксації тіаміну тканинами.

4.3 Коферментні функції тіаміндифосфату.

Відомо значну кількість різних реакцій, що каталізуються ТДФ. Однак всі їх можна звести до кількох типовим варіантами: просте і окислювальне декарбоксідірованіе -кетокислот, ацілоіновая конденсація, фосфорокластіческое розщеплення кетосахаров. Ферментні системи, які беруть участь у цих реакціях мабуть, єдині в основних принципах своєї дії; різна лише подальша доля «активного альдегідного уламку, що виникає на перших етапах процесу. Успіхи, досягнуті протягом останніх років у вивченні перетворень -кетокислот (С. Є. Северин, 1964; А. А. Глемжа, 1964), дозволили чітко уявити як роль власне декарбоксилуєтся фрагмента Поліферментні комплексу дегідрогенази, що містить ТДФ, так і послідовність всіх інших, пов'язаних з ним реакцій:

У системі транскетолази (ТК) «активний альдегідний» осколок, очевидно, буде представлений гліколевий радикалом, стерпним від відповідних джерел (ксілулозо-5-фосфат, фруктозо-6-фосфат, оксіпіруват тощо) на різні акцептори (рибоза-5-фосфат , еритро-зо-4-фосфат, глюкозо-6-фосфат). У фосфокетолазной реакції «активний гліколевий» радикал перетворюється безпосередньо на ацетілфосфат.

Значні успіхи у з'ясуванні механізму каталітичної дії ТДФ були досягнуті в результаті досліджень, проведених у двох основних напрямках: створення модельних неферментативних систем і введення в ферментні системи різних аналогів або антагоністів тіаміну. Використовуючи перший шлях, вдалося показати, що вітамін і в нефосфорілірованном вигляді здатний за певних умов у відсутність білка каталізувати реакції декарбоксилювання, освіти ацетону, дисмутації диацетила. Різними варіантами дослідів, в яких коферментная активність ТДФ порівнювалася з активністю антиметаболітів вітаміну або вивчалася з додаванням солі Рейнеке, бромацетата, пара-хлор-ртуть-бензоату та інших сполук, показано, що каталітично найбільш важливими групами в молекулі тіаміну є: сірка, четвертинний азот тіазолового кільця, аміногрупа в положенні 4 піримідинового: кільця, другий вуглецевий атом тіазолу (2-С-Тз), метиленовий місток. Можна вважати усталеним уявлення, що частина перерахованих вище активних центрів (сірка, азот, метиленовий місток) вкрай необхідна тільки для підтримки певної структури і створення відповідної електронної густини-(Б. Пюльман, А. Пюльман, 1965) у другого вуглецевого атома тиазола (2-С-Тз), який є головним каталітичним центром. Спірними та невизначеними поки є уявлення про значення аміногрупи піримідинового компонента.

4. Некоферментная активність тіаміну і деяких його похідних.

За останні 20 років поряд з'ясуванням механізму основних реакцій, в яких каталітичну роль грає ТДФ, стали накопичуватися дані про високу біологічну активність інших некоферментних похідних тіаміну. Чітко намітилися два напрямки досліджень: можливе, участь різних фосфорних ефірів вітаміну в активному перенесенні багатих енергією фосфатних груп (ангідридних зв'язок в ТДФ макроергічних) і ймовірність втручання тіаміну в окислювально-відновні реакції У зв'язку з тим що невідомі специфічні тіамінсодержащіе ферментні системи, причетні до регуляції згаданих вище процесів, що спостерігаються в цій сфері обміну ефекти вітаміну можна розглядати як прояв його неспецифічних функцій.

4. Тіамінофосфати (ТФ).

Після розробки доступних методів отримання ТДФ останній стали широко відчувати при різних захворюваннях в клінічних умовах. Внутрішньовенне введення 100-500 мг ТДФ при діабетичному ацидозі збільшувало кількість пірувату, що утворюється із глюкози. Ефект аналогічного характеру спостерігався при діабеті після введення АТФ або фосфокреатина. Інкубація цільної крові з Р ³² _н в присутності Зх10 ^-3 М тіаміну супроводжувалася прискореним впровадженням мітки в проміжні продукти гліколізу (фруктозо-1 ,6-дифосфат, фруктозо-6-фосфат). Особливо помітно в часі, в порівнянні з контролем без вітаміну, зростала радіоактивність тріозофосфатов. За даними Л. М. Кузнєцової, Є. В. Лахно і Р. В. Чаговець (1953), в м'язах при стомленні та відпочинок розпад і ресинтез ТДФ відбуваються приблизно за тими ж закономірностям, які відомі для АТФ і фосфокреатина. Характерними були зміни під час відпочинку, коли кількість ТДФ перевищувало вихідний рівень до виснажливої ​​роботи. Автори не розглядають причин посиленого розпаду ТДФ під час скорочувальної діяльності м'язів, і навряд чи це можливо з позиції відомих коферментних функцій ТДФ. Гальмування функціональної активності печінки (введення ССЦ, гіпоксія), мабуть, за рахунок зниження витрат, супроводжується накопиченням в органі ТФ. Нарешті, спільне з глюкозою згодовування великих кількостей ТДФ щурам супроводжувалося помітним (на 69%) підвищенням рівня АТФ у печінці.

Група японських дослідників детально вивчила на ціклофоразной системі впровадження Р ³² з міченого ТДФ в немічених АТФ. Перенесення мітки був у 3-4 рази більше в присутності Р ^32-ТДФ, ніж у присутності неорганічного Р ³² _н, хоча система і в другому випадку містила стільки ж ТДФ. Якщо ціклофоразную систему виділяли з печінки страждають від недостатності тіаміну щурів, то впровадження Р ³² у АТФ з міченого ТДФ перевищувало контроль у 8-10 разів. Незалежність впровадження Р ³² у АТФ від естеріфікаціі неорганічного фосфату підтверджувалася і тим, що ДНФ (10 ^-4 М), що знижує інтенсивність окисного фосфорилювання в 5-10 разів, не впливав на процес переносу мітки від ТДФ до АТФ.

Ще більш цікавими видаються результати порівняльного вивчення фізико-хімічної та «субстратної» разнозначних кінцевих фосфатів АТФ і ТТФ. Обидва з'єднання однаково гідролізуються картопляної апіразой і кристалічними препаратами міозину. Макроергічних характер фосфатних залишків у ТФ спонукав ряд авторів дослідити роль цих сполук у початкових реакціях вуглеводного обміну. Пекарські дріжджі (Kiessling, 1957) в присутності Р ³² _н, і глюкози інтенсивно накопичують мітку спочатку переважно в -фосфаті ТТФ і АТФ, а потім у α-і β-фосфатах. Питома активність ТТФ в певних умовах досвіду може врівноважуватися з такою для АТФ, що розглядається як вираження причетності ТФ до перенесення лабільних фосфатів при обміні глюкози. Дійсно, на білкових препаратах з дріжджів -Р ³² ТТФ переноситься на глюкозу в присутності АДФ. Суміш ТФ (близько 70% ТТФ), неактивна сама по собі, в присутності АТФ стимулює споживання глюкози гексокінази, отриманої з міокарда, але не з скелетних м'язів. Мітохондрії містять значні кількості ТФ, які можуть бути вилучені на ѕ без помітного порушення окислення ПК або сукцинату. Самі ці ТФ захоплюють до 75% Р ³² _н по відношенню до АТФ, а класичний роз'єднувальний отрута ДНФ гальмує утворення АТФ більшою мірою, ніж ТФ. Введення тваринам окси-Т, в залежності від характеру субстратів дихання, може порушувати в мітохондріях окремо окисні і фосфорилирует реакції, а на інтактних мітохондріях, інкубіруемих за відсутності АТФ, додавання ТФ (особливо ТМФ) достовірно підвищує естеріфікаціі неорганічного фосфату. Останнім часом встановлено, що введення тваринам великих доз ТДФ вже через кілька годин значно, (іноді в 2 рази) підвищує в тканинах зміст лабільних фосфорних сполук. Цікавою видається помітно більша ефективність ТМФ в ряді дослідів, що, можливо, пов'язано зі своєрідним ставленням цього похідного тіаміну до мембран або обумовлено більш легким його перетворенням на ТТФ. Є підстави вважати, що є певні особливості взаємодії ТФ з фосфорилируют реакціями в різних тканинах. У нервовій тканині, наприклад, з перетворенням ТФ ряд авторів пов'язують фізіологічні акти проведення збудження (Muralt, 1962) і транспорт іонів натрію через мембрани.

4.6 Вільний тіамін і його похідні. Введення тваринам антиметаболітів вітаміну - окси-Т і ПТ - викликає різну картину порушень в обміні і у фізіологічних функціях, що дозволило Д. Вуллі (1954) припустити ймовірність існування у тіаміну кількох різних або навіть незалежних один від одного функцій. Різниця між цими антиметаболитами з хімічної точки зору зводиться до виключення тіолдісульфідних перетворень у ПТ і три-циклічних за типом тіохрома (Тх) у окси-Т. Можливість каталітичної дії тіаміну на рівні окисно-відновних реакцій в обміні давно допускають і критикують різні автори. Дійсно, різна забезпеченість вітаміном сильно впливає на активність ряду окислювальних ферментів або вміст у крові відновлювальних форм глютатіону. Вітамін має антиоксидантні властивості відносно аскорбінової кислоти, піридоксину і легко взаємодіє з оксигрупп поліфенолів (Takenouchi, 1965). Дигідро-Т частково окислюється в тіамін дріжджами і безклітинним екстрактами, кристалічними препаратами пероксидази, тирозинази і неферментативно при взаємодії з кристалічним убіхінон, пластохинонів, менадион.

5. Фізіологічне значення вітаміну В ₁ полягає в потужному регулюючому впливі його на окремі функції організму і, в першу чергу, на обмінні процеси. Сутність же цього впливу полягає в тому, що тіамін бере участь в обміні речовин в якості коензиму. Особливо важливу роль вітамін В ₁ відіграє у вуглеводному обміні.

Свою біологічну активність тіамін набуває в кишечнику, печінці та нирках в процесі приєднання фосфорної кислоти (фосфорилювання).

Значення вітаміну В ₁ для нормального обміну вуглеводів і полягає насамперед у тому, що фосфорна похідне тіаміну - діфосфотіамін (кокарбоксилаза) у вигляді простетичної групи входить до складу карбоксилази - ферменту, який за участю ліпоєвої кислоти здійснює реакції декарбоксилювання (відщеплення СО ₂₎ піровиноградної та інших α-кетокислот з подальшим їх розпадом.

Якщо в організмі мало тіаміну, то подальший розпад піровиноградної кислоти затримується. Це підтверджується підвищенням рівня піровиноградної кислоти в умовах У _{1-вітамінної} недостатності. Поряд з цим показано, що рівень піровиноградної кислоти може підвищуватися і при інших патологічних процесах, що супроводжуються порушенням вуглеводного обміну, як, наприклад при хворобі Боткіна, цукром діабеті та ін Вітамін В ₁ знижує уроень піровиноградної кислоти і у здорових людей, причому такий же ефект виявлено та після попереднього навантаження глюкозою. Проведено також вивчення впливу вітаміну В ₁ на процеси засвоєння цукру м'язами в патологічних умовах. За даними дослідження артеріо-венозної різниці у змісті цукру при подвійний цукрової навантаженні до і після введення вітаміну В ₁ (20мл) виявлено позитивне значення цього вітаміну для регуляції порушених процесів вуглеводного обміну (З. В. Новицька, 1950).

Особливої ​​уваги заслуговує значення вітаміну В ₁ для функціонального стану центральної нервової системи і м'язової діяльності. Це стає зрозумілим, якщо врахувати, що центральна нервова система майже всю свою енергію черпає з вуглеводів, в обміні яких тіамін бере активну участь. Порушення У ₁ - вітамінного балансу позбавляє центральну нервову систему можливості ефективно використовувати глюкозу при одночасному накопиченні тут проміжних продуктів обміну (піровиноградна, молочна кислота та ін) токсично впливають на мозок.

Тіамін є важливим фактором у передачі нервових імпульсів - гальмує утворення і інактивує холінезтеразу, яка гідролізує ацетилхолін. Цим самим тіамін побічно посилює активність ацетилхоліну як передавача нервового збудження.

Подальші дослідження встановили, що В ₁ - авітаміноз (поліневрит) завжди супроводжується глибокими порушеннями білкового обміну в силу зменшення активності різних ферментів, які беруть участь у цьому обміні.

Особливої ​​уваги заслуговує участь тіаміну в синтезі нуклеїнових кислот. Дефіцит його так само призводить до порушення гемопоезу.

Таким чином, можна прийти до спільного висновку, що вітамін В _1, будучи потужним регулятором вуглеводного обміну, в той же час має важливе значення і для обміну білків. За останній час отримані чіткі дані про зв'язок цього вітаміну також з жировим, мінеральним і водним обміном.

Крім того, тіамін надає так само виражений вплив на функціональний стан окремих органів і систем організму. Зміни, пов'язані з гіпо-та авітамінозом порушення центральної нервової системи, у свою чергу, ведуть до розладу серцево-судинної системи, евакуарно-секретної функції шлунка і кишечника та ендокринної системи.

Тіамін володіє відносно низькою фармокологіческой активністю. Всі наведені факти змушують думати, що описані для вітаміну численні позитивні ефекти вирішуються якимось чином на більш специфічно пов'язаних з ним обмінних рівнях або в системах, які поки вислизають від контролю.

План:

1. Біотин ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1

1. Історичні відомості ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 1

2. Хімічні та фізичні властивості біотину ... ... ... ... ... ... 1-3

   1. Аналоги та інгібітори ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3-4

3. Поширення біотину в природі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5

4. Біосинтез біотину ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5-7

5. Обмін біотину в організмі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .7-9

6. Участь біотину в обміні речовин і механізм дії ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9-12

   1. Взаємодія з іншими вітамінами ... ... ... 12-13

7. Потреба організму в біотвані ... ... .. ... ... ... ... ... .13

   1. Прояв недостатності біотину ... ... ... .. 13-14

8. Профілактичне та лікувальне застосування біотину ... .14-15

2. Тіамін ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16

1. Історичні відомості ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16

2. Хімічні та фізичні властивості вітаміну ... 16-17

3. Поширення вітаміну В _1, у природі ... ... ... .. 18

4. Обмін тіаміну в організмі ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18-20

   1. Освіта тіамінфосфати (ТФ) .. ... ... ... .. 20-21

   2. Роль окремих угруповань в молекулі тіаміну для його зв'язування в тканинах ... ... ... ... ... ... ... .21-22

   3. Коферментні функції тіаміндифосфату ... 22-23

   4. Некоферментная активність тіаміну і деяких його похідних ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... 23

   5. Тіамінофосфати (ТФ) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23-24

   6. Вільний тіамін і його похідні .. ... ... ... 24-25

5. Фізіологічне значення. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25-26

Список використаної літератури

1. Вітаміни. Каталог. М., 1957

2. Крижанівська І.І. Вітамін В ₁ при хронічній недостатності кровообігу. Київ 1967.

3. Виноградов В.В. Гормональні механізми метаболічної дії тіаміну Мінськ. 1984.

4. Островський Ю.М. Активні центри і угруповання в молекулі тіаміну. Мінськ. 1975.

5. Познанська А.А. Вітаміни М. 1974.

6. Біохімія і фізіологія вітамінів під ред. Проф. М.М. Сісакіна М. 1950.

7. Тіамін. Обмін, механізм дії (збірник статей) отв. Ред. А.А. Титан. М. 1978.

8. Островський Ю.М. Тіамін. Мінськ 1971.

Міністерство охорони здоров'я Р.Ф.

Ярославська Державна Медична Академія

Кафедра біологічної та біоорганічної хімії

Р Е Ф Е Р А Т

Тема: «Будова, властивості та біологічна роль біотину та тіаміну.»

Виконала:

Студентка I-го курсу

Тринадцятий групи, пед. Факультету

Бородулін Є.А.

Керівник:

Хохлова О.Б.

Ярославль 1999