Реферат: Строение, свойства и биологическая роль витаминов В-12 и В-15 - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Строение, свойства и биологическая роль витаминов В-12 и В-15

Банк рефератов / Медицина и здоровье

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 6258 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Содержание Введение Краткий исторический очерк Номенклатура корринои дов Химия витамина В 12 - Строение - Кобаламины - Кислотный гидролиз витамина B 12 - Нуклеотид - Продукты мягкого кислотного гидролиза - Фактор В - Щелочной гидролиз - Продукты окисления - Восстановление витамина B 12 - Реакция с галогенами - Метилирование - Рентгеноструктурный анализ - Устойчивость Механизм действия - Отношение к сульфгидрильным ферментам - Обмен жиров и каротина - Участие витамина В 12 в биохимических восстановительных процессах - Биосинтез метионина и серина - Синтез нуклеиновых кислот - Бел ковый обмен - Другие возможные функции Некоторые В 12 -зависимые ферменты - Диолдегидратаза - Глицеролдегидратаза - Этаноламин-аммиак-лиаза - Аденозилкобаламин-зависимые мутазы - Глутаматмутаза - Метилмалонил-СоА-мутаза - 2-метиленглутаратмутаза - Ферменты , трансформирующие б , щ -диаминокислоты - Рибонуклеотидредуктаза Витамин В 15 - Получение и аналоги витамина В 15 - Механизм действия Клиника - Витамин В 12 - Витамин В 15 Заключение Список использованной литературы 3 4 4 6 7 7 8 8 9 9 10 11 11 12 12 13 14 15 16 16 16 17 20 21 23 23 24 24 25 25 25 26 27 27 28 29 29 29 31 31 32 33 34 Введение Lascante ogni speranza voi ch ’ entrate! Dante Витамины (от лат . Vita – жизнь ) - группа органических соединений разнообразной химической природы , необходимых для питания че ловека , животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками , жирами , углеводами и солями ), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности. Первоисточником витаминов служат главным образом растения . Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей или косвенно – через продукты животного происхождения . Важная роль в образовании витаминов принадлежит также микроорганизмам . Например , микрофлора, обитающая в пищеварительном тракте жвачных животных , обеспечивает их витаминами группы В . Витамины образуют в организме большое количество разнообразных производных (например , эфирные , амидные , нуклеотидные и др .), которые , как правило , соединяются со спе ц ифическими белками , выступая в роли коферментов . Наряду с ассимиляцией , в организме постоянно осуществляется диссимиляция витаминов , причем продукты их распада , а иногда и малоизмененные молекулы витаминов выводятся наружу . Недостаточность снабжения орган и зма витаминами ведет к его ослаблению , резкий недостаток витаминов – к нарушению обмена веществ и заболеваниям – авитаминозам , которые могут закончится гибелью организма . Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов с пище й , но и вследствие нарушения процессов их усвоения и использования организмом. Основоположник учения о витаминах русский врач Н . И . Лунин установил (1880), что при кормлении белых мышей только искусственным молоком , состоящим из казеина , жира , лактозы и сол ей , животные погибают . Следовательно , в натуральном молоке содержатся другие вещества , незаменимые для питания . В 1912 году польский врач К . Функ предложил само название «Витамины» , обобщил накопленные к тому времени экспериментальные и клинические данные и пришел к выводу , что такие заболевания , как рахит , цинга , пеллагра , бери-бери , - болезни витаминной недостаточности . С этого времени наука о витаминах (витаминология ) начала интенсивно развиваться , что объясняется значением витаминов не только для борьб ы со многими заболеваниями , но и для познания сущности ряда жизненных явлений . Метод обнаружения витаминов , примененный Луниным (содержание животных на специальной диете – вызывание экспериментальных авитаминозов ), был положен в основу исследований. Оба вит амина , которым посвящен этот реферат , впервые были обнаружены в экстрактах печени высших животных . Действие обоих из них связано с переносом метильной группы от одной молекулы к другой , причем пангамовая кислота может являться донором метильной группы , а в итамин В 12 – промежуточным переносчиком . Однако если относительно принадлежности цианкобаламина к витаминам споров не возникает , то причисление к ним пангамовой кислоты оспаривается большинством ученых . В «Энциклопедическом Химическом Словаре» , например , у тверждается , что факт принадлежности пангамовой кислоты к витаминам не доказан , Березовский в своей книге «Химия Витаминов» приводит статью о пангамовой кислоте в заключающей книгу рубрике «Некоторые биологически активные вещества» . Вообще сведения о вита м ине В 15 , доступные мне , оказались весьма скудны и в основном затрагивают вопросы его клинического применения в ущерб химическим свойствам. Краткий исторический очерк Витамин В 12, пожалуй , самый сложный из всех витаминов , впервые заявил о себе научному ми ру , когда в 1926-м году американские врачи Джордж Мино и Уильям Мэрфи обнаружили , что включение в состав питания больших количеств полусырой печени оказывает лечебное воздействие при злокачественной анемии . Однако попытки выделения антианемического фактор а к успеху не привели . Лишь в конце 40-ых годов Мэри Шорб обнаружила вид бактерий , рост которых зависел от этого фактора , благодаря чему у ученых появилась возможность оценивать содержание витамина в данном субстрате по скорости роста колонии . В 1948 г . Э. Лестер Смит (Англия ), а также Эдвард Рикес и Карл Фолкерс (США ) получили витамин В 12 в кристаллическом виде. Однако потребовалось еще десять лет для того , чтобы методом рентгеноструктурного анализа определить его структуру , которая оказалась чрезвычайно сл ожной . За расшифровку структуры витамина В 12 (1955 г .) Дороти Ходжкин была присуждена нобелевская премия. Витамин В 15 (пангамовая кислота ) был впервые обнаружен в 1950-м году Томиямой в экстракте печени быка . Название пангамовой кислоты происходит от латин ских корней «пан» - всюду и «гами» - семя , так как позже она была обнаружена в составе семян огромного количества растений. Номенклатура корриноидов Цианкобаламин относится к классу корриноидов - производных коррина , структура которого родственна порфирину . Однако , наряду с близостью их структур , имеются два важных химических различия между этими ма кроциклами . В то время как порфирин содержит систему из 12 сопряженных двойных связей , коррин состоит из частично восстановленных пиррольных (пирролиновых ) гетероциклов . Корриновое кольцо содержит 6 двойных связей , входящих в состав линейной сопряженной с и стемы , включающей 12 из 15 атомов , составляющих внутренний контур макроцикла . Корриновое кольцо сужено по сравнению с порфириновым . Если в порфирине каждая пара пиррольных колец отделена метиновыми мостиками , то в коррине кольца А и D соединены непосредст в енно связью между б -положениями . Поэтому внутренний контур корринового макроцикла содержит на один атом углерода меньше , чем порфириновый. В соответствии с номенклатурой корриноидов , утвержденной в 1975 г . Международной комиссией по биохимической номенклатуре , органический экваториальный лиганд , состоящий из четырех восстановленных пиррольных колец с атомом кобаль та в центре , назван коррином , а соединения его содержащие - корриноидами . Гептакарбоновая кислота , изображенная на рис . 1, названа кобириновой кислотой . Карбоксильные группы обозначены буквами а -g, как показано на этом рисунке . a ,b,c,d,e,g-гексаамид кобири новой кислоты назван кобировой кислотой . Кобиновая кислота является амидом кобириновой кислоты с D -1-амминопропанолом -2 в положении f; его гексаамид назван кобинамидом . Кобамовая кислота является фосфодиэфирным производным кобиновой кислоты , в котором гидр оксил 2 положения аминопропанола замещен остатком б -D-рибофуранозил-З-фосфата ; его гексаамид назван кобамидом . Кобамиды , которые имеют 5,6-диметилбензимидазольный лиганд , связанный гликозидной связью через N1 с С 1 рибофуранозы , называются кобаламинами . Кор риноиды , имеющие в б -аксиальном положении вместо 5,6-дииметилбензимидазола другие основания , также называются кобамидами. Химия витамина В 12 Витамин B 12 кристаллизуется в виде темно-красных игл или призм ; цвет варьирует в зависимости от величины кристаллов . Кристаллы темнеют при 210-220° , но не плавятся при температуре ниже 300 0 Ц . Первыми установленными константами были показате ли преломления , а именно б = 1,616, в = 1,652, г = 1,664. Кристаллографические измерения показывают , что кристаллы относятся к орторомбической системе и имеют призматическую форму . При кристаллизации из водного раствора и из смеси воды с ацетоном они содер жат значительное , но изменчивое количество непрочно связанной кристаллизационной воды . Ее можно удалить нагреванием при пониженном давлении , причем кристаллы не теряют своей формы . После этого обезвоженный материал может снова поглощать влагу из атмосферн о го воздуха в количестве 10-12%; это и есть тот продукт , который обычно выпускается под названием витамина B12 и зарегистрирован в фармакопеях Англии и США . Витамин B12 довольно хорошо растворим в воде (около 1,2% при комнатной температуре ), а также в низш и х спиртах , в низших алифатических кислотах и в фенолах , но нерастворим во многих других органических жидкостях . Он практически не растворяется в пиридине и других третичных аминах , но растворим в некоторых жидких или расплавленных амидах , например в ацета м иде и диметилформамиде . Витамин является левовращающим веществом , но интенсивная , окраска затрудняет измерение оптического вращения . Витамин B12 обладает диамагнитными свойствами , что указывает на трехвалентное состояние кобальта . Обычно витамин выделяют из микробной массы или животных тканей , используя растворы , содержащие цианид-ионы , играющие роль шестого лиганда кобальта . Однако сам цианкобаламин метаболически не активен . В состав ферментов входит соединение , в котором цианогруппа замещена остатком 5- д езоксиаденозина или метильным радикалом. Строение Признанная формула витамина B 12 – C 63 H 88 O 14 N 14 PCo. Молекулу можно подразделить на две основные части , известные как "планарная группа " и "нуклеотид "; вторая часть лежит в плоскости , почти перпендикулярн ой к плоскости первой части , которая обладает очень большим , хотя и неполным , сходством с порфиринами Центральный атом кобальта соединен с четырьмя восстановленными пиррольными кольцами , образующими макрокольцо . Три из четырех соединений между кольцами об р азованы мезоуглеродным атомом (углеродным мостиком ), характерным для порфиринов . Однако в четвертом месте соединения существует прямая связь между двумя б -углеродными атомами колец D и А . Макрокольцо содержит 6 сопряженных двойных связей , образующих единую сопряженную систему. У 13 из 19 углеродных атомов , составляющих макрокольцо , водород полностью замещен метильными группами или длинными боковыми цепями – либо ацетамидными , либо пропионамидными радикалами В отличие от нуклеотидов нуклеиновых кислот так на зываемый нуклеотид витамина B 12 не содержит пурина или пиримидина . Вместо них основанием служит 5,6-диметилбензиминазол . Сахар представлен рибозой , но с б -гликозндпой связью , опять-таки в отличие от в -связи в нуклеиновых кислотах . Рибоза фосфорилирована пр и 3-м атоме углерода . Фосфат образует эфирную группу с 1-амино -2-пропиловым спиртом , который , кроме того , соединен амидной связью с цепью пропионовой кислоты при кольце D. Наконец , атом кобальта несет CN-группу (в цианкобаламине ) и соединен координационно й связью с одним из атомов азота в бензиминазоле , образуя , таким образом , второй мостик между двумя частями молекулы . Полагали , что третий гидроксил фосфатной группы тоже этерифицирован , пока не стало ясно , что неустойчивость триэфиров фосфорной кислоты ис к лючает такую структуру . Витамин B 12 является по существу внутренней солью ; отрицательный заряд на атоме фосфора нейтрализован положительным зарядом на координационном комплексе кобальта. Кобаламины Первые химические данные о витамине B 12 содержались в од новременных сообщениях из лаборатории Глаксо и Мерка , в которых указывалось на присутствие в его молекуле кобальта и фосфора . Самые ранние английские публикации касались второго красного фактора , появляющегося на хроматограммах наряду с витамином B12; Это т фактор был получен в кристаллическом виде Пирсом и его Сотрудниками в лаборатории Ледерле и был назван витамином B 12b . Тем временем исследователи из лабораторий Мерка описали витамин В 12а как вещество , образующееся при обработке витамина В 12 водородом в п рисутствии платинового катализатора . Позже он оказался идентичным витамину В 12 b . В лабораториях Глаксо было описано еще одно родственное соединение – витамин B 12c . В 1950 г . отношения между этими "витаминами B 12 " выяснились в результате почти одновременных сообщений из лабораторий "Органон " (Голландия ) и Мерка , в которых было показано , что витамин B 12 содержит группу цианида , соединенную координационной связью с кобальтом . Группу цианида можно было удалить фотолизом или путем восстановления в определенных у словиях с выходом витамина B 12a , который , как предполагали , содержит на месте цианида гидроксильную группу . При обработке водным раствором цианида витамин B 12a быстро превращается в тот пурпурный дицианидный комплекс , который возникает из самого витамина B 12 . После подкисления вторая группа цианида теряется и остается витамин B 12 . Для всей молекулы B 12 , исключая группу цианида , был предложен термин "Кобаламин ", так что витамин B 12 стал называться цианкобаламином , а витамин B 12a оксикобаламином . Эта терминол огия получила широкое признание . Путем обработки витамина B 12a различными кислотами удалось получить ряд других аналогов . К ним относится витамин B 12c , содержащий группу азотистой кислоты ; он был назван нитриткобаламином , или нитрокобаламином . По-видимому , витамин B 12a обычно существует не в форме оксикобаламина , а в форме аквокобаламина , молекула которого содержит нейтральную молекулу воды , что сообщает всему координационному комплексу основные свойства ; это согласуется с данными о том , что соединение тит руется как основание . Можно получить другие основные кобаламины , содержащие вместо воды молекулу аммиака или некоторых аминов . Кроме этих основных и нейтральных соединений , существует еще класс кислых кобаламинов . Из них наиболее известно пурпурное вещест в о , образующееся при добавлении избытка цианида , к витамину B 12 . Оно содержит 2 молекулы цианида , соединенные координационными связями с кобальтом . Бивен и сотр . получили довольно убедительные спектроскопические данные о наличии координационной связи между свободным атомом азота в бензиминазоле и кобальтом . Избыток цианида разрывает ее , по-видимому , потому , что ион цианида образует с металлом более прочную координационную связь . Дицианосоединение , однако , устойчиво только в щелочном растворе . Дицианкобалами н легко замещает цианогруппу на ОН - , NO 2 - , SO 3 - , Cl - , Br - , SCN - и пр . Все производные в присутствии цианид-ионов превращаются в цианкобаламин. Устойчивость и взаимопревращения различных классов Кобаламинов изучали с помощью изотопов и другими методами . Все эти вещества без исключения превращаются в витамин B 12 под действием цианида . Неудивительно поэтому , что все они обнаруживают биологическую активность в отношении микроорганизмов , а также животных и больных пернициозной анемией , хотя некоторые из них менее активны , чем цианкобаламин . До сих пор мы рассматривали витамин В 12 как нейтральное вещество , хотя в действительности это чрезвычайно слабое основание . Это обнаружилось еще в ранних исследованиях при титровании в растворах уксусной кислоты . Кислотный г идролиз витамина B 12 При обработке витамина B 12 неорганическими кислотами в различных условиях получено много продуктов расщепления . Одним из первых был идентифицирован аммиак , образующийся при гидролизе амидных групп . Химическое изучение концентратов ант ипернициозного фактора привело к предположению , что он представляет собой вещество полипептидной природы . Однако при исследовании кислотных гидролизатов обычным методом хроматографии на бумаге в чистых образцах кристаллического витамина не нашли никаких п р изнаков наличия б -аминокислот . Тем не менее , группа исследователей из Британской палаты медицинских препаратов обнаружила на хроматограмме пятно , дающее нингидриновую реакцию * * Известная качественная реакция на б -аминокислоты , дающая интенсивное фиолетовое окрашивание. ; эта реакция была обусловлена не аминокислотой , а пропаноламином. При взаимодействии с концентрированной HCl при 65 о С происходит отщепление нуклеотида и образование кобинамида (фактора В – см . ниже ), затем происходит отщепление и образование кобировой кислоты (фактора V 1 a ). Нуклеотид При кислотном гидролизе витамина B 12 в жестких условиях образуется 5,6-диметилбензиминазол . Было показано , что полностью нуклеотид соответствует названию 1- б - D -рибофуранозид -5,6-диметилбензиминазол . Сомнительны м оставалось только то , в каком положении - 2 или 3 - фосфорилирована рибоза . Окончательно этот вопрос был решен лишь с помощью рентгеноструктурного анализа. Продукты мягкого кислотного гидролиза В первом приближении , мягкий гидролиз разбавленной хлорово дородной кислотой приводит к частичному дезаминированию , последовательному образованию моно -, ди -, три -, тетра -, пента -, гекса -, гептакарбоновых кислот с сохранением нуклеотида. Продолжительная обработка витамина B 12 холодной разведенной соляной кислотой п риводила к медленной потере микробиологической активности , при этом интенсивность красной окраски не изменялась . Было обнаружено , что с увеличением длительности гидролиза возникает все более сложная смесь продуктов . Среди них одно -, двух -, трех - и четырех о сновные кислоты , образующиеся при последовательном удалении аммиака из амидных групп . При добавлении азотистой кислоты в этих условиях образовывались также небольшие количества пяти - и шестиосновных кислот , обладающих красной окраской . Монокарбоновые кисл о ты можно разделить на три . Дикарбоновые кислоты также разделяются на три изомера ; трикарбоновые кислоты фракционировать не удавалось . Этого и следовало ожидать при случайном гидролизе трех лабильных амидных групп . Относительные количества получаемых изоме р ов показывали , что одна из этих групп значительно лабильнее остальных . Три остальные амидные связи гидролизовались только при обработке кислотой в более жестких условиях или при каталитическом воздействии азотистой кислоты . Когда в результате рентгеностру к турного анализа строение витамина было выяснено , появилась возможность истолковать эти наблюдения . Три лабильные амидные группы , очевидно , принадлежат трем цепям пропионамида , а три стабильные группы - ацетамидным цепям. Это описание продуктов кислотного г идролиза упрощено , так как , за исключением случаев самого мягкого гидролиза , при электрофорезе выявлялась еще одна группа кислот . Эти кислоты образуются в результате отщепления не только ряда молекул аммиака , но также и нуклеотида. В водном растворе при мя гком кислотном гидролизе (а также фотолитически или при каталитическом гидрировании ) цианкобаламин , через промежуточную стадию В 12 r (см . Восстановление витамина В 12 ) с последующим окислением кислородом воздуха переходит в оксикобаламин. Фактор В Исследов атели из лаборатории Глаксо нашли , что молекулу витамина можно аккуратно разделить на две части кратковременным нагреванием с концентрированной соляной кислотой или , еще лучше , с хлорной кислотой . При тщательно контролируемых условиях (например , 5 мин при 65° ) амидные группы почти не подвергались гидролизу и главными продуктами были , нуклеотид и неизмененная остальная часть молекулы . Последний продукт сохранял микробиологическую активность и оказался идентичным природному фактору , выделенному из содержимог о рубца жвачных . В присутствии цианида растворы этого вещества имели пурпурную окраску даже при слабо кислой реакции среды . Спектр поглощения был очень сходен со спектром дицианкобаламина , так что в этом состоянии вещество почти наверное содержало два оста т ка цианида , соединенных координационной связью с кобальтом . Однако в то время как дицианкобаламин имел кислотные свойства , новое соединение было нейтральным . Причина такого различия состояла в отщеплении кислого нуклеотидного остатка . Это наблюдение по су щ еству явилось главным основанием для представления о витамине B 12 как внутренней соли . Ряд кислот , образующихся при гидролизе амидных групп в факторе В , обладал той же относительной стабильностью в их дициано-конфигурации . Были получены указания на то , ч то существует 7-я карбоксильная группа , связанная не с аммиаком , а через амин с нуклеотидом . Это подтверждало более раннее предположение о том , что аминопропиловый спирт служит мостиком между двумя частями молекулы , будучи соединенным амидной связью с одн о й из цепей пропионовой кислоты в планарной группе и эфирной связью - с фосфорной кислотой . В кислых растворах (с рН примерно менее 3) фактор В теряет обе группы цианида и ведет себя как основание . Соответствующие кислоты ведут себя сходным образом , так ка к карбоксильные группы не подвергаются заметной ионизации . Поэтому все вещества , не содержащие нуклеотида , можно отделить от веществ , еще сохранивших его. Щелочной гидролиз Жесткий щелочной гидролиз приводит к отщеплению 5,6-диметилбензимидазола и образов анию дилактампента - и монолактамгексакарбоновых кислот. При обработке витамина B 12 перекисью водорода и разведенной щелочью на холоду и получа ются микробиологически активные кислые продукты красного цвета . Реакция состоит в гидролизе , катализируемом перекисью водорода . Однако полученные кристаллические продукты , по-видимому , представляли собой смеси моно - и дикарбоновых кислот , образовавшихся в результате мягкого гидролиза , с неизмененным витамином B 12 , который обусловливал их биологическую активность . Под действием холодной разведенной щелочи , по-видимому , образуются те же продукты , что и при мягком кислотном гидролизе . Однако в присутствии горя чей щелочи реакция идет по-иному . Если нагревать витамин B 12 в растворе NaOH в отсутствие кислорода , то окраска становится коричневой , а затем приобретает зеленоватый оттенок , это может указывать на уменьшение валентности атома кобальта , сопровождающееся о кислением какой-то другой части молекулы . При доступе воздуха цвет снова становится красным . Кратковременное кипячение со щелочью при доступе воздуха дает в качестве главного продукта нейтральное кристаллизующееся красное вещество . Оно почти неотличимо от витамина B 12 по физическим свойствам , но не обладает микробиологической активностью . Структура этого соединения была выяснена главным образом путем рентгеноструктурного анализа кристаллов . Продукт , по-видимому , содержит лактамное кольцо , имеющее 2 общих ат ома с кольцом В и образующееся из ацетамидной цепи ; остальная часть молекулы такая же , что и в самом витамине . Добавление тиогликолата натрия или цианида натрия к раствору витамина в основном защищает его от воздействия щелочи и кислорода . Полагают , что р е акция протекает при участии свободных радикалов . Производное , содержащее лактам , было названо дегидровитамином B 12 . Лактамное кольцо чрезвычайно устойчиво и при дальнейшем воздействии щелочи сохраняется . При гидролизе последовательно отщепляются остающиеся амидные группы и нуклеотид . Таким образом , получаются два ряда кислот – с нуклеотидом и без нуклеотида , - но все они отличаются от соответствующих продуктов кислотного гидролиза . Конечным продуктом щелочного гидролиза является гексакарбоновая кислота , а н е гептакарбоновая , как при кислотном гидролизе . Это связано с участием одной из потенциальных кислотных групп в построении лактамного кольца . Основное значение этого кристаллического продукта распада состоит в использовании его для рентгеноструктурного ан а лиза . Продукты окисления Исследование гидролиза дало ценные сведения о том , что можно было бы назвать периферией молекулы . Гораздо труднее оказалось изучить химическими методами структуру части молекулы , непосредственно окружающей атом кобальта . Кембрид жская группа показала , что среди продуктов окисления витамина B 12 нельзя обнаружить амида малеиновой кислоты , так что вряд ли можно бы ло относить витамин к истинным порфиринам . Но эти исследователи выделили в довольно большом количестве оксамовую кислоту . Единственные азотсодержащие продукты расщепления "ядра " молекулы выделили в 1955 г . Фолкерс и сотр . Контролируемое окисление хроматом натрия в уксусной кислоте привело к образованию двух продуктов , изображенных на рисунке 6 (1 и 2). Полагали , что они образуются из группировки , имеющей пирролидиновую , пирролиновую или пирролениновую структуру (рис . 6, 3). Это были первые химические данны е , указывающие на присутствие пирролоподобной структуры в молекуле , если не считать более ранних данных по пиролизу , позволявших предполагать такую структуру . Несколько позже был выделен и соответствующий продукт , содержащий амидную группу (амид кислоты , п р едставленной на рис . 6, 2). Это явилось прямым химическим подтверждением местоположения по крайней мере , одной из амидных групп. При окислении цианкобаламина Н 2 О 2 в среде с рН меньше семи наблюдается выход продуктов , обладающих антагонистическим биологичес ким действием для lactobacillus leichmannii , в отличие от ростового для Euglena gracilis . При окислении перманганатом калия отщепляется синильная кислота , а также образуются уксусная кислота , щавелевая кислота и ее амид , бутандиовая кислота , 2-метилбутанди овая и 2,2-диметилпропандиовая кислоты. Восстановление витамина B 12 При каталитическом гидрировании на платиновом катализаторе цианкобаламин присоединяет пять атомов водорода и отщепляет метиламин , кобальт переходит в двухвалентное состояние с образовани ем т . н . В 12 r . При длительном восстановлении и при использовании более сильных восстановителей , таких как ацетат хрома при рН 9,5 или борогидрид натрия получают так называемый В 12 s , содержащий одновалентный кобальт. Восстановление внесло разочаровывающе ма лый вклад в наши знания о строении витамина , и даже теперь детальная структура продуктов восстановления еще достаточно не выяснена . Обработка водородом в качестве катализатора или некоторыми другими восстановительными агентами вызывает переход окраски в к о ричневую и , наконец , в серо-зеленую . Эти изменения , за исключением потери цианида , обратимы при контакте с кислородом воздуха , причем образуется витамин B 12а . Вопрос об изменениях валентности кобальта , происходящих при восстановлении . Работа Бивена и Джонс она , появившаяся после опубликования предположительной структуры витамина , пролила некоторый свет на не решенный еще вопрос о том , содержит он 5 или 6 сопряженных двойных связей. Обратимое восстановление легко продемонстрировать , добавляя к щелочному раств ору витамина B 12 тиогликолевую кислоту . Красная окраска медленно переходит в оранжево-бурую ; после встряхивания раствора в присутствии воздуха она тотчас же вновь становится красной . По мере использования кислорода снова медленно появляется цвет восстановл енного витамина B 12 . Эти изменения окраски можно повторно вызывать почти до бесконечности : окончательный результат состоит в том , что витамин катализирует окисление тиогликолевой кислоты (по-видимому , до дисульфида ) кислородом воздуха. Реакция с галогена ми Хлор обесцвечивает раствор цианкобаламина , другие галогены – нет . Продуктом хлорирования является фиолетовое кристаллическое вещество. Энергичное хлорирование витамина B 12 давало продукт , содержащий 30% хлора , природа его не была охарактеризована точне е . Петров и сотр . описали ряд продуктов , образующихся при обработке витамина хлором или хлорамином Т , которые можно было разделить методом хроматографии . Эти вещества имели пурпурный цвет , переходящий при избытке цианида в голубой , и содержали 2 атома хло р а в молекуле. Воздействие одной молекулы хлорамина Т или брома дает в качестве главного продукта нейтральное кристаллизующееся вещество красного цвета . По физическим свойствам оно было очень сходно с витамином B 12 , но не обладало микробиологической активно стью . Электрофорез и инфракрасная спектроскопия доказали , что это был лактон ; полагают , что его строение идентично строению лактама показанного на рис . 5, только вместо NH следует поставить О . Образование лактона , по-видимому , связано с промежуточным обра з ованием иона карбония в активированном в -положении кольца В . Йод действует на витамин B 12 только в щелочных растворах , и при этом образуются как лактам , так и лактон , относительные количества которых зависят от концентрации щелочи и йода . Дальнейшая обра ботка хлорамином Т или бромом вела к образованию пурпурных веществ , которые становились голубыми при избытке цианида и содержали в молекуле соответственно хлор или бром . Эти продукты не были полностью охарактеризованы , но сходное вещество , возникавшее при действии хлорамина Т на лактам (дегидровитамин B 12 ), было изучено в Кембридже , и оказалось , что оно содержит только один атом хлора . Полагают , что хлор замещал водород при мезоуглеродном атоме между кольцами В и С . Эта работа в сочетании с другими данными помогла установить , что в молекуле витамина имеется 6 сопряженных двойных связей , а не 5, как предполагалось вначале . Метилирование При действии избытка СН 3 - HgJ на J Cbl в спиртовом растворе при температуре 65 о С в течение трех часов можно получить метилк обаламин с выходом около 50%. Вообще реакциями корриноидов с сильными нуклеофилами получают соответствующие органокорриноиды. Между диметилсульфатом и самим витамином B 12 никакой реакции не происходит , та к как атом азота участвует в координационной связи с кобальтом . Эта связь должна быть сначала разорвана путем превращения витамина B 12 в дицианкобаламин ; даже и после этого реакция зависит от значения рН . Образующийся при этом четвертичный азот обусловлива ет возникновение добавочной основной группы в молекуле дицианида , которая в результате этого , обладает нейтральной реакцией (а не кислой , как молекула дицианкобаламина ); эта структура устойчива в кислых растворах , так как метилирование препятствует образо в анию координационной связи между N3 и Со . Эта реакция была использована для изучения более сложных свойств аналога витамина B 12 – фактора III, который может быть метилирован или в любом из двух положений или в обоих одновременно. Рентгеноструктурный анали з Изучение витамина B12 методом рентгеноструктурного анализа начала Дороти Ходжкин в Оксфорде в 1948 г ., как только были получены первые кристаллы . Независимо подобную же работу проводил Уайт в Принстоне ; позже обе группы исследователей объединили свои силы . Трудоемкие вычисления на основе результатов измерения отражении рентгеновских лучей позволили со с тавить карты электронной плотности в трех измерениях . Постепенно , в несколько последовательных этапов , по мере того как определялось положение все большего числа атомов в структуре , расчеты уточнялись . Вся программа работы с витамином B 12 и теми его аналог ами , которые были получены , потребовала примерно около 10 млн . вычислений . Для этого на последних этапах пришлось использовать электронные счетные машины . Никогда еще рентгеноструктурный анализ не применялся для изучения структуры столь сложной молекулы , и полный успех этой программы изучения явился замечательным достижением , несколько смутившим химиков-органиков и , кажется , удивившим даже самих специалистов по рентгеноструктурному анализу . Как заметила Дороти Ходжкин , "возможность записать химическую стру к туру главным образом на основании чисто кристаллографических данных о размещении атомов в пространстве – и притом для такой устрашающе сложной молекулы - это для всякого кристаллографа нечто похожее на мечту ". Огромное преимущество этого метода состояло в том , что в отличие от химических методов он "работает " от центра к периферии . Иными словами , относительно тяжелый атом кобальта с наибольшей точностью указывал положение ближайших к нему атомов , а именно атомов макрокольца . Когда работа приближалась к зав е ршению , оказалось , что единственными атомами , положение которых оставалось несколько сомнительным , были те , для которых оно было выяснено Фолкерсом и его сотрудниками в результате изучения продуктов окисления витамина . Вычисления , относившиеся к самому ви т амину B 12 , были на время отложены , когда исследователи смогли получить кристаллическую гексакарбоновую кислоту . Это более простое соединение неожиданно легко поддавалось рентгеноструктурному анализу , в связи с чем и были достигнуты большие успехи . К счасть ю , основные структурные особенности этого вещества и самого витамина оказались идентичными , так что исследования этих веществ взаимно дополняли друг друга . Однако они в обоих случаях независимо привели к весьма редкой структуре макрокольца . Макрокольцо со д ержит 4 восстановленных пиррольных кольца с прямой б - б -связьюю между кольцами А и D. Дальнейшие уточнения в расчётах сделались возможными в результате изучения двух кобаламинов , содержащих относительно тяжелые атомы , а именно производных тиоцианата и селен оцианата ; позже для этой же цели был использован аналог витамина B 12 , содержавший два атома хлора на месте метильных групп у бензиминазола . Наконец , выяснилась природа боковых цепей , и можно было почти с полной уверенностью написать всю структурную формулу . Все оставшиеся сомнения были , по-видимому , разрешены дальнейшими вычислениями , позволившими даже установить , что в макрокольце 6 двойных связей . Устойчивость В литературе накопилось много данных об устойчивости витамина B 12 к действию как реактивов , т ак и лекарственных препаратов ; многие из этих данных можно теперь истолковать , исходя из строения и реактивности различных частей молекулы витамина . Кристаллический цианкобаламин в твердом состоянии устойчив даже при действии температуры 100° в течение не с кольких часов . По Березовскому , при нагревании кристаллического цианкобаламина при 100° происходит медленное разложение . В водных растворах он наиболее устойчив при рН от 4 до 6 (по Березовскому до 7); в этих пределах рН растворы можно стерилизовать авток л авированием при 120° с потерей лишь нескольких процентов активности . При pH 9 происходит быстрое разложение (примерно 90% в сутки ). Аквокобаламин менее устойчив , особенно в щелочном растворе , но оба вещества инактивируются примерно на 90% в течение 1 часа при 100° при рН 8. Нагревание в сильно щелочном растворе использовали для количественного разрушения витамина B 12 с целью контроля при некоторых методах микробиологического определения активности . Однако в неочищенных препаратах некоторые восстанавливающие вещества могут оказывать защитное действие . Нейтральные или слегка кислые растворы витамина B 12 при комнатной температуре в темноте сохраняются годами , только в очень сильно разведенных растворах идет медленный гидролиз с образованием небольших количеств фактора В . В сильно кислых и , особенно в щелочных растворах при комнатной температуре происходит медленный гидролиз до карбоновых кислот . На свету цианид медленно отщепляется и образуется оксикобаламин , но при выдерживании раствора в темноте происходит об р атный процесс . Длительное воздействие солнечного света ведет к необратимому разрушению . Характер действия восстановителей не всегда можно предсказать с уверенностью . Утверждают , что тиоловые соединения в низких концентрациях защищают витамин от разрушения, и их даже используют иногда с этой целью при микробиологических определениях , однако в больших количествах они сами могут вызвать разрушение витамина . Сульфит также рекомендовали применять для защиты Кобаламинов , особенно оксикобаламина . Аскорбиновая кис л ота действует не так , как другие , восстановители . Она довольно быстро разрушает витамин B 12b , но почти не действует на витамин B 12 . Данное наблюдение использовали при анализе смесей этих двух веществ , но такой метод пригоден лишь для сравнительно чистых ра створов . В печеночных экстрактах содержится защитный фактор , которым оказалось железо ; другие металлы , например медь , катализируют реакцию . В сухих лекарственных препаратах витамин B 12 устойчив при растирании в порошок с хлористым натрием или с маннитом . Р астворы можно стабилизировать фенолом , подвергнутым двойной перегонке , хотя примеси , содержащиеся иногда в феноле , могут вызывать разрушение витамина . Совместное присутствие тиамина (витамина B 1 ) и никотинамида (или никотиновой кислоты ) ведет к медленному разрушению витамина B 12 в растворе . Железо защищает витамин В 12 от взаимодействия с никотиновой кислотой. Механизм действия Недостаток в пище витамина B 12 приводит к макроцитарной мегалобластической анемии . Нарушается работа нервной системы , наблюдается резкое снижение кислотности желудочного сока . Впрочем , авитаминоз В 12 может развиться даже при полноценном питании , т . к . для процесса всасывания витамина в тонкой кишке обязательно наличие в желудочном соке особого белка – гастромукопротеина (фактор Касла ). В полном соответствии с буквальным переводом своего латинского названия , этот белок выделяется стенками желудка , теми же клетками , которые выделяют кислоту . Фактор Касла специфически связывает витамин В 12. Точная роль этого фактора не выяснена . Полагаю т , что в составе комплекса с гастромукопротеином витамин всасывается в тонком кишечнике и поступает в кровь портальной системы в комплексе с транскобаламинами I и II , при этом фактор Касла гидролизуется. Когда биохимики привыкли к мысли , что витамин В 12 не просто специфический антипернициозный фактор , а один из витаминов группы В , они стали предполагать , что он подобно другим водорастворимым витаминам окажется кофактором по крайней мере в одной ферментной системе . Но вопреки ожиданию функции , приписываемые в итамину B 12 различными исследователями , оказались столь многочисленными и разнообразными , что трудно было представить себе , как все они могли быть связаны с такой ролью кофактора . Поэтому стали искать его основную функцию . Например , казалось вероятным , что он каким-то образом ответствен за поддержание сульфгидрильных соединений в восстановленном реактивном состоянии ; он мог бы , скажем , "активировать " различные SH-ферменты , препятствуя их окислению в неактивные S-S-формы . Или если он связан с синтезом белка, он был бы необходим для синтеза белковой части (апофермента ) ряда ферментов. Позднейшие исследования , особенно с применением изотопов , поставили под сомнение некоторые из приписываемых витамину В 12 функций и выдвинули на первый план другие . Однако ряд нов ейших результатов еще не подтвержден. Отношение к сульфгидрильным ферментам Влияние концентрата витамина B 12 на восстановление некоторых S-S-соединений в SH-форму изучал в o1950 г . Дубнов на ферментных системах in vitro. Он высказал предположение , что во сстановлением гомоцистина в гомоцистеин , легко присоединяющий метильную группу , можно , было бы объяснить действие витамина B 12 на синтез метионина . Поддержание глутатиона в восстановленномм состоянии могло бы играть роль в активации SH-ферментов . Эти гипотезы были подкреплены последующими наблюдениями . При рецидивах пернициозной анемии , а также у крыс , получающих рацион с недостатком витамина В 12 концентрация сульфгидрильных соединений (главным образ 6м глутатиона ) в крови ниже нормальной , и в обоих сл учаях она поднимается до нормы или после введения витамина . Быстрота этой реакции позволяет думать , что это непосредственный результат действия витамина . Однако Жаффе вовсе не обнаружил подобного действия у мышей . Согласно Лингу и Чоу и другим авторам , пр и авитаминозе В 12 нарушено использование углеводов . Это могло бы быть связано с низкой концентрацией глутатиона двояким образом . Сульфгидрильные группы некоторых гликолитических ферментов могли бы окисляться до неактивной S-S-формы : в частности , глутатион является простетической группой одного ключевого фермента – глицеральдегид -3-фосфатдегидрогеназы . Позднее Дубнов подверг дальнейшей проверке свою гипотезу реактивации SH-ферментов , использовав покоящиеся клетки мутанта Е . co l i, нуждающегося в витамине B 12 . Он нашел , что активность ряда таких ферментов вначале была так же высока , как и в клетках "дикого " штамма , но снижалась по мере старения культур и могла быть вновь повышена добавлением витамина B 12 или глутатиона , причем гораздо эффективнее было добавлени е их обоих. Обмен жиров и каротина Благотворное действие витамина В 12 на обмен жиров у животных аналогичным образом приписывали поддержанию кофермента А в активном восстановленном состоянии . У крысят , получающих рацион с недостатком витамина B 12 , организ м не способен синтезировать жиры , а у взрослых крыс нарушается использование жиров пищи так что животные становятся тучными в результате избыточного накопления жира . Полагают , что этот эффект лишь частично объясняется , действием витамина B 12 на синтез мети онина , в результате которого , в свою очередь , увеличивается количество липотропных веществ – холина и бетаина . Установлено , что витамин B 12 повышает всасывание каротина или превращение его в витамин А у крыс (на что указывает повышенное накопление последне го в печени ); хотя и не влияет на накопление готового витамина А . Механизм этого действия еще неясен . Участие витамина B 12 в биохимических восстановительных процессах Утверждали , что витамин В 12 помимо действия на сульфгидрильные соединения поддерживает в восстановленном состоянии другие важные вещества . Так , Уилл и сотр . установили , что в плазме больных пернициозной анемией содержание аскорбиновой кислоты понижено ; кроме того , при инъекции таким больным аскорбиновой кислоты она быстро окисляется в деги д роаскорбиновую . После лечения витамином B 12 эти явления исчезают , а инъекции аскорбиновой кислоты ведут к повышению ее концентрации в плазме . Чоу и сотр . нашли , что в печени крыс с недостаточностью витамина В 12 общее содержание дифосфопиридиннуклеотида пов ышено , но количество его восстановленной формы (ДПН-Н ) понижено . Ненормально высокое отношение ДПН /ДПН-Н снижалось вдвое после введения витамина B 12 . Было высказано предположение , что витамин B 12 способен играть роль восстановителя , когда его трехвалентны й кобальт восстановлен до двухвалентного состояния . Однако нужны сильные восстановители , чтобы вызвать эту реакцию , которая в присутствии атмосферного кислорода идет в обратном направлении . Предположение о том , что соединение с белком могло бы сдвинуть ок и слительно-восстановительный потенциал в область физиологических величин , не вполне убедительно , так как способность связывать белок после восстановления , возможно , утрачивается. Биосинтез метионина и серина Метилкобаламин участвует в реакциях синтеза мет ионина в качестве кофактора . Заключительным этапом синтеза метионина у бактерий , грибов , высших растений и животных состоит в переносе метильной группы от СН 3 -ТГФК к сульфгидрильной группе гомоцистеина. Существует два типа ферментов , осуществляющих синтез метионина – первый , независимый от кобаламинов , может использовать в качестве донора метильной группы только триглутаматную форму СН 3 -ТГФК . Второй тип ферментов , зависимый от кобаламиновых кофакторов , может использовать как моно -, так и триглутаматную форм у СН 3 -ТГФК . Для активации ферментов второго типа , кроме того , требуется S -аденозилметионин ( S - AdoMet ). Последний необходим для первоначального метилирования кобаламина. Мутант Е . coli, используемый для определения витамина В 12 , способен так же хорошо расти и при добавлении к минимальной питательной среде метионина , только для оптимального роста требуется примерно в 10000 раз больше метионина , чем витамина . Очевидный вывод , что в клетках этого организма витамин действует как катализатор синтеза метионина , был подтвержден экспериментально . Однако для любого другого микроорганизма , нуждающегося в витамине B 12 , этот витамин н е может быть заменен метионином , так что он , очевидно , осуществляет у этих организмов какую-то дополнительную функцию. Скармливаемый предшественник Радиоактивность метильного углерода метионина , м с /г-атом Повышение биосинтеза метионина , % В присутствии вит . В 12 В отсутствие вит . В 12 При неограниченном потреблении пищи б -14С-Глицин (2%) в -14С-Серин (0,7%) 14С-Формиат натрия (0,1%) 156 81,5 33,8 95,5 47,4 20,0 63 72 69 При ограниченном потреблении пищи 14С-Формиат натрия (0,1%) 32,0 28,6 12 Та блица 1 . Влияние витамина В 12 на биосинтез метионина. Ранние эксперименты с изучением роста цыплят и крыс также показали , что витамин B 12 снижает потребность в метионине , особенно при введении гомоцистеина . Сначала это было истолковано как действие витамина на трансметилирование , т . е . на передачу лабильной метильной группы от холина или б етаина к гомоцистеину с образованием метионина . Точно так же витамин B 12 может , по крайней мере частично , заменять холин для цыплят , крыс и поросят-сосунков . Ряд исследований (некоторые из них с использованием 14 С ) показал , что витамин B 12 не оказывает ник акого влияния на трансметилирование , но участвует в прямом синтезе лабильной метильной группы из более окисленных предшественников – таких , как формиат , б -углерод глицина или в -углерод серина . Трудности истолкования результатов , получаемых на интактных жив отных , хорошо иллюстрирует таблица 1. При авитаминозе В 12 сильно ухудшается аппетит и наблюдаемые результаты часто могут быть обусловлены просто пониженным потреблением пищи по сравнению с контрольным и животными . Эту неясность можно устранить , ограничив потребление пищи контрольными животными до уровня , характерного для авитаминоз ных животных (метод "парного кормления "). Подтверждение данных для поросят и цыплят в опытах с 14 С-формиатом и 14 С-серином получили Джонсон и сотр . Однако при использовании меченого формальдегида результат оказался неожиданным : интенсивность включения метк и в метильные группы метионина и холина у цыплят с недостаточностью витамина B 12 оказалась значительно повышенной . Есть основательные данные в пользу того , что новообразованные метильные группы появляются в метионине , но потом в результате трансметилирован ия они могут оказаться в холине или креатине . Эти выводы никто не оспаривал , но некоторые исследования позволяли предположить , что , кроме того , при недостаточности витамина B 12 у крыс активность трансметилазы в печени понижена . Значение витамина B 12 в пер еносе групп с одним атомом углерода почти неразделимо переплетается с функциями фолиевой кислоты (точнее , производных тетрагидрофолевой кислоты ). Эти процессы переноса , которые могут происходить на трех различных уровнях окисления , схематически представле н ы на схеме 2, показаны также связанные с ними реакции окисления и восстановления . Некоторые из этих процессов переноса происходят в несколько этапов (не показанных на схеме 2) это , безусловно , относится к превращению гомоцистина в метионин , и почти нет со м нений , что для реакции в целом необходимы оба витамина . Возможная последовательность этапов показана на схеме 3. Как уже говорилось , витамину B 12 приписывали участие в восстановлении гомоцистина до гомоцистеина – акцептора метильной группы . Однако последую щие опыты с мечеными аминокислотами показали , что витамин , возможно , не нужен для этого восстановления . Какое-то производное фолиевой кислоты , несомненно , участвует в самом переносе радикала с одним углеродным атомом . Тогда единственная функция , остающаяс я для витамина B 12 , состоит в восстановлении этой группы в метильную группу метионина – если только витамин не действует лишь косвенным образом , способствуя , например , синтезу ферментов . Во всяком случае , синтез метионина не может быть единственной биохимич еской функцией витамина В 12 у высших животных , так они гибнут от его недостаточности даже при большом количестве метионина и холина в пище. Сопоставление данных , приводимых в пользу и против участия витамина B 12 во взаимопревращениях глицина и серина , прив одило скорее к выводу об отсутствии влияния витамина , но работа Вора и сотр . вскрыла новую сторону проблемы . Эти авторы не обнаружили снижения общего синтеза серина из б - 14 С-гли-цина в срезах печени индейки , но наблюдали значительное уменьшение включения 1 4 С в положении 3. Они объясняют это тем , что витамин B 12 действует на этапе отщепления от глицина радикала с одним углеродным атомом , перенос которого осуществляет тетрагидрофолевая кислота . Если это подтвердится , то , по-видимому , такой же механизм мог бы действовать в синтезе метильной группы метионина de novo. Также по механизму трансметилирования у некоторых бактерий происходит синтез уксусной кислоты и метана : Синтез нуклеиновых кислот С самого начала работ в данной области считали почти несомненным , что витамин B 12 стимулирует синтез дезоксирибонуклеиновой и , вероятно , рибонуклеиновой кислот . Молочнокислые бактерии , используемые для определения витамина B 12 , почти та к же хорошо растут при замене его большими количествами тимидина или других дезоксирибонуклеозидов ; проще всего это можно объяснить тем , что витамин B 12 участвует в каком-то этапе синтеза ДНК . Выяснилось , что действие витамина связано с синтезом дезоксириб озного компонента ДНК . Некоторые ученые полагают , что у некоторых бактерий витамин B 12 стимулирует синтез не только ДНК , но и РНК . Однако другие микроорганизмы , нуждающиеся в витамине B 12 , не способны расти на дезоксирибозидах , и нет данных о том , что у э тих видов витамин контролирует синтез ДНК . У мутанта Е . coli равномерно меченный уридин превращался в тимин не только в присутствии витамина B 12 , но и в присутствии метионина ; кроме того , у него не наблюдалось превращения меченой рибозы в дезоксирибозид . Т ем не менее была тенденция переносить выводы из опытов с молочнокислыми бактериями также и на высших животных , включая человека . Этому способствовал факт энергичной регенерации эритроцитов и роста эпителия языка после лечения рецидивов пернициозной анемии цианкобаламином . Здесь действительно должен происходить быстрый синтез нуклеиновых кислот , но возможно , что этот процесс подавляется при недостаточности витамина , так как для пролиферации клеток необходимы и другие компоненты . Кроме того , активность костн о го мозга при пернициозной анемии отнюдь не подавлена ; в самом деле , кругооборот компонентов гема примерно втрое превышает нормальный уровень , но большая часть этой активности бесполезна для образования новых эритроцитов . Ряд исследователей отмечает пониже н ное содержание ДНК , РНК или обеих нуклеиновых кислот в организме животных при авитаминозе В 12 ; истолкование таких результатов усложняется тем , что авитаминозные животные потребляют меньше пищи . О `Делл и Бруммер использовали радиоактивный фосфат и нашли , чт о лишение как витамина B 12 , так и пищи вообще действительно оказывает сходное влияние на синтез нуклеиновых кислот . Глейзер и сотр . установили , что в мегалобластическом костном мозге человека отношение урацил /тимин и соответственно отношение РНК /ДНК значит ельно выше нормального . После лечения витамином B 12 или фолиевой кислотой обе величины быстро уменьшались до нормы . Предложенное объяснение состояло в том , что витамин B 12 катализирует синтез компонента ДНК – тимина ; метилирование урацила с образованием ти мина формально аналогично метилированию гомоцистеина с образованием метионина – реакции , которую , как известно , стимулирует витамин B 12 . Однако в этом исследовании , к сожалению , определяли относительные , а не абсолютные количества , между тем более ранняя р абота Дэвидсона и указывает на возможность иного объяснения результатов . Эти авторы нашли , что в мегалобластическом костном мозге содержание ДНК и особенно РНК ненормально повышено в расчете как на 1 г , так и на 1 клетку ; после лечения количество обеих ки с лот уменьшалось (правда , количество РНК - быстрее ), что и должно было вести к изменению отношений , найденному Глейзером и его сотрудниками. Введенный предшественник Радиоактивность выделенных нуклеиновых кислот , имп /мин /мг Полноценный рацион Рацион , лиш енный вит . В 12 РНК ДНК РНК ДНК У свиней 14 С-Формиат 14 С-Серин 14 С-Глюкоза 360 266 255 316 232 260 318 266 230 356 226 235 У кур 14 С-Формиат 14 С-Формальдегид 14 С-Глицин 14 С-Серин 14 С-Н 3 -Метионин 680 590 460 308 440 605 482 328 325 360 625 470 388 330 409 582 505 305 330 320 Таблица 2 . Влияние витамина В 12 на синтез нуклеиновых кислот. Позже в опытах с изотопами стали искать более прямых данных . Исследовали , например , влияние витамина B 12 на включение радиоактивного фосфо ра в нуклеиновые кислоты . Витамин B 12 стимулировал включение его во фракцию ДНК кишечника и селезенки , но не печени и в то же время не влиял на радиоактивность РНК . Джонсон и сотр . использовали еще более прямой подход к проблеме : они изучали включение 14 С из различных предшественников (формиата , формальдегида , глицина , серина и глюкозы ) в нуклеиновые кислоты печени свиней , кур и крыс ; у крыс они определяли также превращение некоторых из этих предшественников в аллантоин . Ни в одном случае нельзя было обнар у жить сколько-нибудь значительного влияния витамина B 12 на радиоактивность ДНК , РНК или аллантоина. Если эти данные будут подтверждены , то трудно будет признавать связь между витамином В 12 и синтезом нуклеиновых кислот у высших животных . Мистри и Джонсон в опытах на курах действительно установили , что витамин B 12 повышает синтез мочевой кислоты из формиата , метильной группы метионина или в -углеродного атома серина , но не из формальдегида или глицина ; однако они трактуют это не как результат прямого действия на биосинтез пуринов , а как возможное влияние на какую-то окислительную реакцию в обмене соединений с одним углеродным атомом. Белковый обмен Очевидно , что благодаря своему влиянию на синтез метионина витамин B 12 оказывает какое-то действие на белковый обмен . Например , можно ожидать , что цианкобаламин будет улучшать использование белка из рационов , в которых этой аминокислоты недостаточно . Таким образом объясняли некоторые из отмеченных выше благотворных эффектов витамина . Значительную прибавку в весе т е ла , даже если она связана с увеличением количества не только жира (как часто бывает ), но и белка , обычно можно объяснить просто повышенным потреблением пищи животными , получающими витамин B 12 . Не было обнаружено никакого влияния витамина B 12 на баланс азот а и эффективность использования белков у крыс . Различные исследования , однако , указывали на более прямую роль этого витамина в синтезе белка . Так , было установлено , что у крыс с гипертиреозом (гиперфункцией щитовидной железы ) витамин B 12 способствует удерж анию азота . У кур при недостаточности витамина B 12 концентрация аминокислот в крови повышена , а белков в плазме – понижена ; у человека также показано обратное отношение между концентрациями аминокислот и витамина B 12 в крови , что объясняется стимулирующим действием витамина на синтез белков . Сообщается об избыточном выведении с мочой аминокислот , особенно лизина (но также и таурина ) при обострении пернициозной анемии и дегенерации спинного мозга . Нарушение нормального обмена тирозина и триптофана могло бы в ести к избыточному выделению фенольных веществ , тоже отмеченному при пернициозной анемии , и , возможно , к образованию токсичных веществ , вызывающих гемолиз , которым иногда сопровождается это заболевание ; все эти обменные нарушения быстро исчезают после вве д ения витамина B 12 . Было отмечено , что при дегенерации спинного мозга , часто сопровождающей пернициозную анемию , поражаются некоторые крупные аксоны , нормальное состояние которых поддерживается быстрым обновлением белка . Поэтому исследователи предположили , что витамин B 12 , специфически излечивающий это состояние , косвенным образом контролирует синтез белка ; полагая , что прямое действие витамина направлено на синтез нуклеиновых кислот , они связали свое предположение с гипотезой о том , что РНК служит "шаблоном " для синтеза белка ; их данные было бы логичнее истолковать в пользу прямого действия витамина B 12 на синтез белков. Изучалось влияние витамина B 12 на включение меченого серина или меченой глюкозы в белки печени и в некоторые отдельные аминокислоты у свине й и крыс . Во всех опытах полученные величины были заметно ниже у животных с авитаминозом . Исследователи приводят соображения в пользу того , что это не было следствием одного лишь пониженного потребления пищи . Данные наблюдения были дополнены исследованиям и , проведенными in vitro на препаратах микросом из печени и селезенки нормальных крыс и крыс с авитаминозом . Как показано , между этими группами животных обнаружились большие различия во включении меченых аминокислот ; кроме того , при добавлении витамина B 12 к препаратам микросом , полученных от животных с авитаминозом , включение аминокислот заметно возрастало. Ученые пошли дальше и показали , что в надосадочной жидкости после центрифугирования микросом печени находится содержащий витамин B 12 «рН 5-фермент» , кат ализирующий включение меченых аминокислот в белок . Интересно было бы выяснить , не обладает ли ферментативной активностью комплекс витамина B12 с пептидом , выделенный ранее из печени . Позднее было показано , что «рН 5-фермент» содержит большую часть витамина В 12 , первоначально находившегося в микросомах печени . Этот фермент подвергли дальнейшему фракционированию ; он , по-видимому , катализировал как активацию аминокислот аденозинтрифосфатом , так и их последующее включение в белковую фракцию микросом . Кроме того, оба процесса подавлялись антагонистами витамина В 12 содержащими остаток анилида вместо одной из амидных групп . Исследователи высказали гипотезу , что витамин В 12 -фермент действует как активатор-переносчик : он переносит аминокислоты (после активации их карб оксильных групп аденозинтрифосфатом ) на "шаблон ", возможно , путем транспептидирования , в котором участвуют 6 карбоксамидных групп молекулы витамина . Некоторые ученые приводят соображения , позволяющие предполагать , что некоторые из карбоксамидных групп явл я ются биохимически активными частями молекулы . Другим исследователям пока не удалось подтвердить эти данные ; они указывают также , что включение аминокислот в белок микросом не обязательно представляет собой нормальный синтез белка . Таким образом , эти резул ь таты нельзя считать окончательным доказательством прямого действия цианкобаламина на белковый синтез . Однако это привлекательная гипотеза ; контролем синтеза апоферментов можно было бы объяснить влияние витамина В 12 на ряд , казалось бы , не связанных между с обой ферментных систем . В пользу этого можно привести и другие данные ; различные исследователи утверждали , что недостаточность витамина B 12 у крыс ведет к уменьшению содержания в их печени некоторых ферментов , а именно трансметилазы , рибонуклеазы , цитохром оксидазы и различных дегидрогеназ . Другие авторы установили , что при отсутствии витамина B 12 не происходит регенерации ткани печени после частичной гепатэктомии . Все эти данные говорят в пользу прямого или косвенного влияния витамина на синтез белка. Друг ие возможные функции Недостаток цианкобаламина в пище ведет к повышенному выделению тиоцианата ; в связи с чем была выдвинута гипотеза , основанная на предполагаемой лабильности групп цианида и конкуренции за цианид между оксикобаламином и ферментом роданез ой. Тесная взаимосвязь между функциями фолиевой кислоты и цианкобаламина привела к предположению о том , что последний катализирует превращение фолиевой кислоты в "цитроворум-фактор " или какую-то другую активную форму ; убедительных экспериментальных данных в пользу этого , по-видимому , нет. Интересные взаимоотношения , видимо , существуют также между витамином B 12 и пантотеновой кислотой . Некоторые исследователи утверждали , что в опытах с кормлением кур каждый из этих факторов снижал потребность в другом . Эванс и сотр . обнаружили уменьшение содержания пантотеновой кислоты в печени после введения витамина В 12 курам с авитаминозом и предположили , что витамин мобилизует печеночные резервы пантотеновой кислоты . Другие исследователи подтвердили эту взаимосвязь и отме тили повышенное содержание витамина B 12 в организме крыс с недостаточностью пантотеновой кислоты . Гершоф и сотр . доказали наличие взаимосвязи между тироксином , магнием и витамином B 12 . Как магний , так и витамин B12 частично снимают ряд эффектов введения ти роксина , потерю витамина B 12 тканями , подавление роста , разобщение окисления и фосфорилирования , изменение белковых фракций сыворотки . Эти результаты еще ждут своего объяснения. «Конца пути еще не видно , но есть основания надеяться , что скоро мы будем знат ь о механизме действия витамина B12 больше , чем мы знаем о действии некоторых других витаминов , открытых гораздо раньше» Некоторые В 12 -зависимые ферменты В 12-коферменты многочисленны и различны . Они отличаются тем , что содержат два типа лигандов : метильн ую группу и 5`-дезоксиаденозин. Превращение свободного витамина В 12 в кофермент происходит в присутствии специфических ферментов и при участии в качестве кофакторов ФАД , восстановленного НАД , АТФ и глутатиона. При образовании 5-дезоксикобаламинового коферм ента АТФ подвергается необычному распаду с отщеплением трифосфатного остатка по аналогии с реакцией синтеза 5-аденозилметионина из метионина и АТФ. Впервые В 12-коферменты были выделены Г . Баркером с сотрудниками в 1958 г . из микробов. Химические реакции с участием В 12-коферментов подразделяют на две группы : реакции трансметилирования и изомеризации . В реакциях первой группы коферменты играют роль промежуточных переносчиков метильной группы . К таким реакциям относятся , например , синтезы метионина и ацетата. Гомоцистеин под воздействием метилкобаламина и тетрагидроилглутаматметилтрансферазы в присутствии восстановленного ФАД и N 5 -СН 3 -ТГФК * * ТГФК – тетрагидрофолевая кислота. превращается в метионин . Метильная группа N 5 -СН 3 -ТГФК переносится вначале на активный центр фермента , затем на гомоцистеин . Ко второй группе реакций относится изомеризация L -метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. Диолдегидратаза Приведем вначале важнейшие данные , полученные за последние годы при исследовании диолдегидратазы , т . е . фер мента , катализирующего превращение этандиола -1,2, и пропандиола -1,2, соответственно , в ацетальдегид и пропионовый альдегиды . Оказалось , что один и тот же фермент способен катализировать превращение и этандиола -1,2 и пропандиола -1,2 в соответствующие альде г иды . Примечательной особенностью этого фермента , как и всех остальных аденозилкобаламин-зависимых ферментов , явилось то , что окончание реакции сопровождается деструкцией и высвобождением кофермента из фермент-коферментного комплекса . Диолдегидратаза предс тавляет собой белок с мол . массой 250000 с единственным активным центром содержащим аденозилкобаламин . Хроматография позволяет разделить фермент на две субъединицы с разными молекулярными массами . Каждая из субъединиц неактивна , рекомбинация их приводит к восстановлению активности . Весьма важным и , по-видимому , общим свойством всех аденозилкобаламин-ферментов , является чувствительность диолдегидратазы к сульфгидрильным ингибиторам . Образование тройного ферментного комплекса (апофермент-АденозилКобаламин- п ропандиол -1,2) полностью защищает фермент от действия ртутьсодержащих ингибиторов . Это позволяет утверждать , что HS -группа (или группы ) фермента может иметь большое значение для проявления биокаталитической активности . Важно подчеркнуть , что защищающим действием , помимо аденозилкобаламина , обладают и другие Кобаламины ( CN -Кобаламин , метилкобаламин ), введение которых в ферментный комплекс вместо кофермента приводит к его инактивации . Тем не менее расщепление такого комплекса после обработки SH -соединением и последующая реконструкция с аденозилкобаламином вновь восстанавливает активность . Изучение химической модификации этого фермента выявило большое значение различных аминокислотных остатков в активном центре фермента . Так оказалось , что один остаток арги н ина на моль фермента является необходимым для проявления каталитической активности диолдегидратазы . Наконец , недавно было продемонстрировано значение другой основной аминокислоты – лизина для проявления ферментативной активности . Остаток лизина , важный дл я обеспечения активной олигомерной структуры фермента и связывания аденозилкобаламина , локализован в низкомолекулярной субъединице . Остатки основных аминокислот обеспечивают ионное взаимодействие между субъединицами. Глицеролдегидратаза Другой фермент , ка тализирующий превращения вицинальных гликолей в альдегиды – глицеролдегидратаза или глицеролгидролиаза ответственен за изомеризацию глицерина в в -оксипропионовый альдегид и продуцируется как некоторыми штаммами Klebsiella р ., так и Propionibactereciae . Коф акторами , необходимыми для проявления активности глицеролдегидратазы , являются аденозилкобаламин и К + . Очистка фермента из К l . р . привела к выделению ферментного комплекса с мол . массой 188000, содержащего две субъединицы разного размера и 1 моль аденозилк обаламина на 1 моль фермента . Меньшая субъединица с мол . массой 22 000 в свою очередь распадается на два белка с мол . массой около 12 000. Самосборка субъединиц в ферментном комплексе промотируется субстратом – глицерином , аденозилкобаламином и ионом К + . И нтересно , что ион Na + ингибирует активность фермента и ни одна из субъединиц по отдельности не способна связывать аденозилкобаламин . Аналогично диолдегидратазе , глицеролдегидратаза ингибируется сульфгидрильными ингибиторами , причем в опытах с обработкой с убъединиц и последующей сборкой было показано , что меньшая субъединица после обработки еще сохраняет 25% от первоначальной активности , в то время как большая полностью ее теряет. Этаноламин-аммиак-лиаза Фермент , осуществляющий превращение этаноламина в а цетальдегид и аммиак – этаноламин-аммиак-лиаза – был описан в 1965 г ., очищен и выделен в гомогенном состоянии в 1968 г . Этот аденозилкобаламин-фермент интенсивно исследовался в работах Бэбиора и Ейбилиса . Итоги изучения фермента можно суммировать следующ им образом : оказалось , что , в отличие от диолдегидратазы , единственным субстратом этаноламин-аммиак-лиазы является этаноламин . Позднее было выяснено , что L -2-аминопропанол также может превращаться в пропионовый альдегид и аммиак . Однако это превращение соп ровождается необратимым расщеплением кофермента . При реакции NH 2 -г py пп a всегда перемещается от С 2 к С 1 (т . е . к атому , с которым связана ОН-группа ). В опытах с меченым 18 О Н 2 О было показано , что гидроксил при С 1 всегда остается в продукте . Тем самым был ис ключен механизм образования ацетальдегида через промежуточный имин , гидролиз которого обязательно привел бы к включению метки в продукт . Наблюдаемый во всех аденозилкобаламин-зависимых реакциях перенос водорода С 1
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Если женщине нечего сказать, это ещё не значит, что она будет молчать.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по медицине и здоровью "Строение, свойства и биологическая роль витаминов В-12 и В-15", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru