Витамин РР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е. Алексеева

Кафедра «Биотехнология, физическая и аналитическая химия»

Дисциплина Биохимия

Реферат

Тема: «Витамин РР»

Выполнил: Ст. гр 16-БИО Палютин А.А.

Преподаватель: Соколова Т.Н.

Нижний Новгород 2019



Введение

Для каталитической активности многих ферментов требуются те или иные кофакторы небелковой природы. Такими кофакторами могут быть органические соединения, или какие либо неорганические вещества, например ионы металлов. У одних ферментов кофакторы непосредственно участвуют в каталитическом процессе, у других же они выполняют функцию промежуточных переносчиков определённых функциональных групп от молекулы субстрата к ферменту. Хотя такие кофакторы присутствуют в клетках в крайне незначительных количествах, они необходимы для многих ферментов и поэтому играют жизненно важную роль в метаболизме клетки.

В данной работе будет рассмотрен метаболизм одно из важнейших витаминов для человека - никотиновая кислота.



Общая характеристика витамина РР

Витамин РР имеет следующие названия: Витамин В₃, Алеларгин, Индурацин, Ниацин, Никонацид, Никотен, Пеллаграмин, никотиновая кислота.

История противопеллагрического витамина, пожалуй, одна из самых увлекательных и сложных. Еще в 1867 году исследователем Хубером была получена впервые никотиновая кислота путем окисления никотина хромовой кислотой, но только в 1937 г. было доказано, что она является витамином PP. В 1873 году была получена никотиновая кислота путем окисления никотина азотной кислотой, а в 1879 г.- путем окисления бета-пиколина. Одновременно в 1879 году русский химик-органик А. Н. Вышнеградский синтезировал никотиновую кислоту из 3-этилпиридина. В 1877 году получена никотиновая кислота окислением никотина перманганатом. В 1912 году Сузуки, Шимамура и Одаке выделили никотиновую кислоту из рисовых отрубей.

Никто из перечисленных исследователей не подозревал, что это вещество является истинным противопеллагрическим фактором. Это еще более удивительно потому, что примерно в это же время американский врач Гольдбергер установил в качестве основной причины пеллагры недостаточность в питании человека нового, до сих пор неизвестного фактора РР (pellagra preventing). Он пытался вызвать у крыс недостаточность этого вещества. Однако причиной полученных им в эксперименте нарушений впоследствии оказалась недостаточность витамина В6. В 1935 году В. В. Ефремов показал, что витамин B6 не излечивает экспериментальную пеллагру у собак. В 1936 году Коэн и Эльведжейм установили, что печеночный экстракт не предупреждал и не излечивал собачьей пеллагры, а также пеллагру у человека. В 1936 г. ими была получена из печеночного экстракта активная фракция, 64 мг которой излечивали собачью пеллагру. Из этой фракции в 1937 году Стронг и Вулли получили кристаллическое вещество, которое оказалось никотиновой кислотой. В 1937 году Эльведжейм и соавторы установили в опытах на собаках, у которых была воспроизведена экспериментальная пеллагра, что никотиновая кислота излечивает это заболевание. В 1937 г. никотиновая кислота была с успехом применена при пеллагре человека. В 1938 г. В. В. Ефремов впервые в СССР излечил тяжелую пеллагру с психозом никотиновой кислотой.

В 1934 году впервые доказано значение никотиновой кислоты в биохимических реакциях. Был выделен амид никотиновой кислоты из кодегидразы II (НАДФ) и установлена его функция как составной части кофермента, переносящего водород. Почти одновременно с ним в 1935 году выделен из кодегидразы I (НАД) вещество, которое также было индентифицировано с амидом никотиновой кислоты. Большое биологическое значение никотиновой кислоты было затем установлено рядом исследований, показавших, что это вещество является важным фактором для некоторых микроорганизмов.

Кристаллы никотиновой кислоты представляют собой бесцветные иглы с температурой плавления 235°С. Молекулярная масса равна 123,11. Один грамм никотиновой кислоты растворим в 60 мл воды и 80 мл этилового спирта при 25°. Она нерастворима в эфире, но растворима в водных растворах гидроксидов и карбонатов щелочей. Никотиновая кислота не гигроскопична, очень стойкая в сухом виде. Никотиновая кислота имеет спектр поглощения в ультрафиолетовых лучах с максимумом при 260-260,5 нм.

Амид никотиновой кислоты также кристаллизуется в виде игл, но с температурой плавления 132°С. Имеет молекулярную массу 122,12. Один грамм растворяется в 1 мл воды и в 1,5 мл 95% этилового спирта. Он растворим в ацетоне, амиловом спирте, этиленгликоле, хлороформе, бутаноле, немного растворим в эфире и бензине.



Никотиновая кислота Никотинамид

Молекула никотиновой кислоты очень специфична. Замена карбоксильной группы на другую группировку приводит не только к подавлению витаминных свойств, но и образованию соединений с антивитаминным действием. К таким соединениям относится в-пиридинсульфоновая кислота и 6-аминоникотинамид.

в-пиридинсульфоновая кислота 6-аминоникотинамид

Большое количество витамина РР находится в рисовых и пшеничных отрубях, печени, дрожжах. Суточная потребность человека в этом витамине составляет 15 - 22 мг. Некоторые животные, например крысы, способны синтезировать никотиновую кислоту из триптофана и ненуждаются в получении его с пищей.

Содержание витамина РР в некоторых продуктах

Пищевые продукты	Содержание витамина, мкг/г	Пищевые продукты	Содержание витамина, мкг/г
Печень Рыба Молоко	1800 85 9	Пшеница Картофель Морковь	180 14 5



Метаболизм Витамина РР

Судьба никотиновой кислоты, поступающей в организм, зависит от вида питания и содержащихся в нем продуктов. Как уже упоминалось выше, никотиновая кислота, находящаяся в ряде зерновых продуктов в форме сложного эфира - ниацитина, на 95-96% не усваивается организмом человека, собаки и крысы, тогда как ниацин, находящийся в животных и бобовых продуктах, усваивается ими целиком. Организм человека, собаки и свиньи не в состоянии синтезировать никотиновую кислоту в количествах, необходимых для покрытия потребности в ней организма, и поэтому постоянно нуждается в получении ее с пищей.

Никотиновая кислота и никотинамид, поступившие в организм с пищей, всасываются в тонком кишечнике методом простой диффузии. Далее они поступают в печень и другие ткани организма, где происходит синтез никотинамидных коферментов - никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и никотинамидадениндинуклеотид фосфата (НАДФ). Синтез никотинамидадениндинуклеотида (НАД) из никотиновой кислоты находится под жёстким контролем гормонов гипофизадреналиновой системы.



По истечению срока функционирования распад их осуществляется при помощи НАД- и НАДФ-зависимых гидролаз, в результате чегокофермент распадается на никотиновую кислоту и АДФ-рибозу. Никотиновая кислота и её амид образуют конъюгаты с глюкуронидами и метильными группировками, например N-метилникотинамид, который частично окисляется в N-метил-2-пиридон-5-карбоксамид, и с мочой выводятся из организма. Метилирование никотинамида происходит путем присоединения метильной группы к азоту пиридинового кольца. У травоядных животных никотиновая кислота не переходит в амид и выделяется с мочой в свободном или связанном виде, а находящийся в пище этих животных никотинамид выделяется в виде никотиновой или никотинуровой кислот.

Синтез кофермента НАД⁺ и НАДФ⁺ из рибозо-5-фосфата:



Источником фосфорибозилпирофосфата служит рибозо-5-фосфат, образующийся в пентозофосфатном пути окисления глюкозы.



Данный этап происходит в цитоплазме клетки, при помощи фермента никотинамидмононуклеотидпирофосфорилаза.



Продолжается синтез НАД в ядре клетки, реакция катализируется ферментом НАД-пирофосфорилазой. Синтез кофермента может осуществляться и в митохондриях.



Синтез НАДФ⁺ из НАД⁺ осуществляется в цитоплазме клетки с участием фермента НАД-киназы.

Метилирование никотинамида в процессах метаболизма осуществляется в результате переноса метильной группы метионина от метаболита-переносчика S-аденозилметионина при каталитическом участии никотинамилдемитилтрансферазы:

Биохимические функции

биохимический фермент витамин никотинамид

Никотинамид осуществляет биохимические функции в составе коферментов НАД⁺ и НАДФ⁺, в свою очередь, которые являются составной частью окислительно-восстановительных ферментов - дегидрогеназ. Участвуя в различных обменных процессах, они катализируют более 100 биохимических реакций: окисление спиртов в альдегиды и кетоны, альдегиды и кетоны в органические кислоты, амины в имины с последующим образованием в оксисоединения и др. Коферменты связаны с белками слабыми связями, и возможно диссоциация активного фермента на кофермент и апофермент. Дегидрогеназы катализируют некоторые реакции окисления углеводов и липидов. Кроме того, НАД⁺ и НАДФ⁺ являются аллостерическими эффекторами, регулирующими скорости ряда жизненно важных биохимических процессов, например цикл Кребса. НАД⁺ также является переносчиком в цепи переноса электронов, входит в состав комлекса I, или НАД-дегидрогеназы. Помимо этого является субстратом в ДНК-лигазной реакции. НАДФН является также донором водорода при синтезе жирных кислот, холестерина и стероидных гормонов.

Общее уравнение, показывающее, как действует НАД⁺и НАДФ⁺ в качестве кофермента в реакциях дегедрирования:

Схема окисления этанола до ацетальдегида:



Механизм действия ДНК-лигазы:



Никотиновая кислота обладает не только противопеллагрическими свойствами; она улучшает углеводный обмен, действует положительно при легких формах диабета, заболеваниях печени, сердца, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и энтероколитах (воспалении тонкой и толстой кишки), вяло заживающих ранах и язвах. Витамин РР оказывает положительное влияние на выделительную функцию желудка (повышает кислотность желудочного сока) и поджелудочной железы, регулирует двигательную функцию желудка.

Витамин оказывает также сосудорасширяющее действие. Никотиновая кислота обладает липопротеидемической активностью (снижает уровень липопротеидов в крови). В больших дозах (3-4 г в день) понижает содержание триглийцеридов и бета-липопротеидов в крови. У больных с гиперхолестеринемией (с повышенным содержанием холестерина в крови) под ее влиянием уменьшается соотношение холестерин/фосфолипиды в липопротеидах низкой плотности.

Синтез

Никотиновая кислота является жизненно важной структурой для многих живых организмов. Некоторые способны синтезировать её из аминокислоты триптофана. Биосинтез никотиновой кислоты - многостадийный процесс, основные этапы которого заключаются в следующем: из триптофана образуется кинуренин, затем, после ряда промежуточных стадий, хинолиновая кислота, декарбоксилирование которой приводит к образованию никотиновой кислоты:

 

Имеется много схем химического синтеза никотиновой кислоты. Наиболее простой из них является использование в качестве предшественников никотина или анабазина. В обоих случаях это одностадийный процесс, связанный с каталитическим окислением никотина или анабазина серной кислотой в присутствии металлического селена при температуре 100°С:



Также никотиновая кислота может быть синтезирована окислением в-пиколина (3-метилпиридина):

Или никотиновая кислота может быть синтезирована путём окисления хинолина до хинолиновой кислоты с последующим её декарбоксилированием:



Методы определения витамина РР

Химический метод определения основан на использовании реакции с цианистым бромом, а затем с ароматическим амином. Возникающее окрашенное соединение измеряется фотометрически. Реакция протекает в два этапа: получение пиридинового производного путем реакции никотиновой кислоты с цианистым бромом и получение окрашенного диальдегидного соединения путем реакции с ароматическим амином.

Никотиновая кислота определяется также микробиологическими методами, чаще всего с использованием культуры Lactobacillus arabinosus и последующим турбидиметрическим определением, а также с простейшим -Tetrahymena pyroformis. Ни ниацин, ни никотинамид сами по себе не флюоресцируют, но их можно превратить во флуоресцирующие соединения. Такие методы широко применяются для определения коферментных форм никотинамида - НАД и НАДФ. Основной продукт обмена никотиновой кислоты N-метилникотинамид также определяется флуориметрическим методом. В различных реакциях обмена, связанных с переносом водорода, пиридиннуклеотиды, являясь коферментами специфических дегидрогеназ, действует как в окисленной, так и в восстановленной форме.

Гипервитаминоз

Так как витамин РР является водорастворимым, то он хорошо выводится из организма с мочой, но в виде метилированного производного. При избыточном выведении витамина наступает диметилирование организма. Так как метильные группы входят в состав ацетилхолина, то наступает нарушение вегетативных функций организма. При приёме высоких доз внутрь: гиперемия кожи лица и верхней половины туловища, парестезии, головокружение, «приливы» крови к коже лица, аритмия, ортостатическая гипотензия, диарея, сухость кожи и слизистой оболочки глаз, гипергликемия, гиперурикемия, миалгия, тошнота, рвота, пептическая язва, изнуряющий кожный зуд.

При длительном применении -- жировая дистрофия печени, гиперурикемия, снижение толерантности к глюкозе, повышение концентрации в крови АСТ, ЛДГ, ЩФ, ощущение жара, гиперемия кожи (особенно лица и шеи), головная боль, головокружение, астения.

Гиповитаминоз

Тяжелая степень недостаточности проявляется симптомами пеллагры. Поражаются преимущественно пищеварительная, нервная система и кожа. Показательны потеря аппетита, сухость и жжение во рту, рвота, понос, чередующийся с запором, общая прогрессирующая слабость. Язык ярко-красный, отечный с болезненными изъязвлениями, позднее - «лаковый». Возникает эрозивный, ахилический гастрит, может развиться полиневрит, в тяжелых случаях - судороги, неустойчивость при ходьбе, слабоумие. Поражение кожи проявляется покраснением, зудом, шелушением, гиперпигментацией на открытых участках тела и конечностях, шелушением кожи. Распознавание на основании данных клинической картины, снижении уровня никотиновой кислоты в суточной моче. Понижаются в крови и моче уровни и других витаминов группы В.

Авитаминоз

Пеллагра, быстрое похудание, гастроэктомия, болезнь Хартнупа (наследственное заболевание, сопровождающееся нарушением усвоения некоторых аминокислот, в том числе триптофана), заболевания ЖКТ (глютеновая энтеропатия, персистирующая диарея, тропическая спру, болезнь Крона). А также состояния повышенной потребности организма в витамине РР: длительная лихорадка, заболевания гепатобилиарной области (острые и хронические гепатиты, цирроз печени), гипертиреоз, хронические инфекции, злокачественные опухоли, длительный стресс. Гиперлипидемия, в том числе первичная гиперлипидемия (типы IIa, IIb, III, IV, V). Ишемические нарушения мозгового кровообращения, облитерирующие заболевания сосудов конечностей (облитерирующий эндартериит, болезнь Рейно), спазм сосудов конечностей, желче- и мочевыводящих путей; диабетическая полиневропатия, микроангиопатия.Неврит лицевого нерва, гипоацидный гастрит, энтероколит, колит, длительно не заживающие раны и трофические язвы.

Практическое применение

В медицинской практике используют никотиновую кислоту и её амид, а также в комплексе с другими химическими соединениями. Никотинамид применяют при атеросклерозе, в частности при гиперхолестеринемии, для нормализации функций печени, почек, головного мозга. Среди комплексных препаратов, в состав которых входит никотиновая кислота, можно отметить никошпан, содержащий кроме никотиновой кислоты но-шпу (сосудорасширяющие и спазмолитическое средство), а среди производных никотиновой кислоты широкое применение в медицинской практике получил кордиамин (сстимуляция функций нервной системы и дыхания).

Никотиновая кислота и никотинамид являются факторами роста для микроорганизмов, в том числе и имеющих промышленное значение. Витамин РР применяется для витаминизации хлебобулочных изделий, а также входит в рацион сельскохозяйственных животных (на 1т комбикорма - 40-60 г Витамина РР).



Вывод

В данной работе были рассмотрены метаболические процессы, связанные с Витамином РР. Данный Витамин является крайне важным как для микроорганизмов, так и для людей, так как входит в состав коферментов НАД⁺ и НАДФ⁺, которые входят в состав жизненно важных ферментов. Знание свойств и биохимической роли витамина РР поможет людям правильный рацион питания, а также поможет избежать и излечить разного рода заболеваний.



Список литературы

1. Биохимия: учеб. Для ВУЗов / В. П. Комов, В. Н. Шведова. - М.: Дрофа, 2004. - 640с.: ил. - (Высшее образование: Современный учебник).

2. А.Ленджер «Основы Биохимии» в трёх томах, МОСКВА «МИР» 1985г

3. Л.Стайер «Биохимия» в трёх томах, под редакцией академика С.Е.Северина, Москва «МИР» 1985г

4. «Основы биохимии и молекулярной биологии», издание второе, исправленное переработанное, авторы:Т.Н.Соколова, В.Р.Карташов, О.В.Кузина, А.А.Калинина, Нижгий Новгород 2017г

Размещено на Allbest.ru