образование дестиобиотина, диаминопеларгоновой кислоты и, наконец,

пимелиновой кислоты. Вполне естественно было предположить, что биосинтез

биотина может проходить путем постепенного усложнения молекулы пимелиновой

кислоты. В пользу этого говорил тот факт, что пимелиновая кислота способна

заменять биотин у некоторых микроорганизмов как фактор роста. Она

стимулирует синтез биотина: меченая пимелиновая кислота обнаруживается в

углеродном скелете биотина.

Изучение структурной формулы биотина привело к предположению, что атомы

I,1', 4 и 5 происходят из декарбоксилированной молекулы цистеина (см.

формулу), атомы 2 и 3 происходят из карбамилфосфата и связаны, таким

образом, с имеющимся в клетках «пулом» СО2 в то время как остальные семь

атомов (2, 3, 6, 7, 8, 9 и 10) происходят из углеродного скелета

пимелиновой кислоты. Высказанное предположение подтверждено

экспериментально при изучении биосинтеза

[pic]

Биотина в культурах Achromobacter, выращенных на синтетических средах, к

которым добавляли либо 3-С14-цистеин, либо МаНС14Оз. Синтезированный

бактериями радиоактивный биотин расщепляли и таким образом изучали

распределение в нем радиоактивного углерода. Основываясь на полученных

результатах, Lezius и соавторы в 1963 г. предложили схему синтеза биотина.

[pic]

Согласно этой схеме, началом синтеза является конденсация пимелил-КоА и

цистеина. Затем происходит декарбоксилирование, что приводит к образованию

9-меркапто-8-амино-7-оксопеларгоновой кислоты. Взаимодействие аминогруппы

этой кислоты с карбамилфосфатом вызывает образование уреидного

производного, которое после отщепления воды может циклизоваться, давая

биотин с характерным для него двойным циклом.

По способности синтезировать биотин и дестиобиотин все исследованные

организмы делятся на 4-е группы:

1. Способные синтезировать большое количество биотина и дестиобиотина из

глюкозы в отсутствие пимелиновой кислоты.

2. Стимулирующие при помощи пимелиновой кислоты и дестибиотина биосинтез

биотина.

3. Активно осуществляющие превращение дестибиотина в биотин.

4. Образующие дестиобиотин из пимелиновой кислоты, но не способные

превращать его в биотин.

Изучено более 600 штаммов бактерий, использующих углеводороды для синтеза

биотина, из которых 35, синтезируют витамин в больших количествах (>100

мкг/мг). Наибольшее количество биотина образует Pseudomonas sp. штамм 5-2

при выращивании на керосине. Специфическим активатором накопления биотина

является аденин. Экзогенные пимелиновая и азелаиновая кислоты увеличивают

образование блотина. из керосина. Лучшими источниками углерода оказались н-

алканы с углеродной цепью из 15—20 атомов, в частности н-ундекан.

Промежуточными продуктами в синтезе биотина из ундекана являются

пимелиновая и азелаиновая кислоты (Toshimichi e. a., 1966).

Исследование биосинтеза биотина в растениях (В. Филиппов, 1962 г.)

показало, то каждый орган растения и каждая его клетка синтезирует витамин

в эмбриональной фазе своего развития. В дальнейшем синтез замедляется и, по-

видимому, прекращается, но содержание его различных тканях долгое время

остается постоянном.

5. Обмен биотина в организме

Об обмене биотина известно немного. Биотин, поступивший с пищей в связанном

состоянии, отщепляется от белка под действием протеолитических ферментов,

переходит в водорастворимую форму и всасывается в кровь в тонком кишечнике.

В кишечнике происходит также всасывание биотина, синтезированного

бактериями желудочно-кишечного тракта. Всосавшийся в кровь биотин

связывается с альбумином сыворотки разносится по всему организму.

Наибольшее количество биотина накапливается в печени, почках и

надпочечниках, причем у мужчин оно несколько больше, чем у женщин.

Содержание биотина в тканях человека (Р. Д. Вильяме, 1950)

|Органы и ткани |Биотин в мкг/г |

| |у женщин |у мужчин |

|Кожа |— |0 01 |

|Мозг |0,03 |0,08 |

|Легкие |0,02 |0,01 |

|Сердце |0,17 |0,19 |

|Мышцы |0,02 |0,04 |

|Желудок |0,19 |0,11 |

|Ободочная кишка |0,08 |0,09 |

|Печень |0,62 |0,77 |

|Молочная железа |0,04 |— |

|Селезенка |0,04 |0.06 |

|Почки |0 58 |0,67 |

|Надпочечники |0,35 |0,23 |

|Семенники |— |0,05 |

|Яичники |0,03 |—— |

Что касается содержания биотина в крови человека, то по этому вопросу

имеется ограниченная и порой противоречивая информация. Bhagavan и Coursin

в 1967 г. определили содержание биотина микробиологическим методом в крови

30 здоровых лошадей и 25 взрослых людей и показали, что в среднем в крови

взрослых людей содержится 25,7 ммкг% биотина (12—42,6 ммкг%), а в крови

детей несколько больше—32,3 ммкг% (14,7—55,5 ммкг%). По данным Baugh

(1968), средний уровень биотина в цельной крови составляет 147 ммкг% (82—

270 ммкг%). Какой-либо разницы, в содержании биотина в .крови в зависимости

от пола и возраста не отмечено. Содержание биотина в молоке женщины резко

изменяется в период кормления. В первый день после родов содержание биотина

b молоке невелико и только на 10-й день повышается до 0,33 мкг на 100 мл.

Биотин почти не подвергается Обмену в организме человека и выводится в

неизмененном виде в основном с мочой. У здоровых людей выведение биотина с

мочой составляет 11—183 мкг в сутки, у новорожденных детей достигает

максимума (4 мкг на 100 мл)_ на 2-й день жизни и снижается до нуля к 7-му

дню. Содержание биотина в кале колеблется от 322 до 393 mкг в сутки. В

норме выделение биотина с мочой и калом повышает поступление его с пище 3-6

раз. что свидетельствует о удовлетворении потребностей человека в биотине

на счет бактериального синтеза в кишечнике. Через 6 часов после введения

человеку массированной дозы биотина большая часть его выводится с мочой.

Содержание биотина в кале при этих же условиях изменяется в меньшей

степени.

Небольшая часть карбоксильной группы боковой цепи биотина окисляется до

СО2 специфической оксидазой, которая обнаружена в печени и почках морской

свинки и крысы.

Исследование распределения меченого биотина в тканях цыплят и крыс

показало, что уже через 4 часа после выведения физиологической дозы

меченного С1' по карбоксильной группе биотина около 16% метки включалось в

печень, а 30% выводилось с калом и мочой в неизмененном виде

(Dakshinamurty, Mistry, 1963). В сердце, селезенке и легких радиоактивности

не обнаружено. Менее 4% введенной дозы выводилось в виде выдыхаемого C14O2,

что указывало на незначительное прямое окисление карбоксильной группы

биотина. О распределении меченого биотина в различных клеточных фракциям

можно судить по табл.

Содержание биотина в клеточных фракциях печени нормальных крыс

(Dakshinamurti, Misfry, 1963)

| |Нормальные животные |Авитаминозные |

|Фракция печени | |животные |

| |Общий |Связанный |Общий биотин (в|

| |биотин в|биотин в % |%) |

| |% |к общему | |

|Гомогенат |100 |92 |100 |

|Ядра |37 |99 |75 |

|Митохондрии |9 |89 |13 |

|Микросомы |2 |23 |о |

|Надосадочная жидкость |47 |91 |о |

Из таблицы видно, что 40—50% радиоактивности обнаружено в надосадочной

фракции, полученной после центрифугирования гомогената печени крыс. В

микросомах содержится незначительное количество витамина. Большая часть

биотина в различных клеточных фракциях, за исключением микросом,

присутствует в связанной с белком форме. Имеются и противоречивые данные о

том, что большая часть биотина (более 60%) содержится в митохондриях печени

животных и около 11%— в микросомах.

В настоящее время недостаточно исследована динамика содержания биотина в

тканях в онтогенезе животных. По-видимому, яйцо и зародыш в начальной

стадии развития наиболее богаты биотином. Развитие зародыша сопровождается

снижением содержания биотина в тканях. Исключение составляют печень и

почки, в которых содержание биотина значительно повышается в первые дни

постэмбрионального развития.

6. Участие биотина в обмене веществ и механизм действия

К 1958—1959 гг. накопились данные, которые указывали на участие биотина в

реакциях карбоксилирования. Установлено, что при биотиновой недостаточности

нарушаются следующие функции печени животных:

синтез цитруллина из орнитина, МН3 и С02, включение CО2 в пурины,

карбоксилирование пропионовой кислоты, приводящее к образованию янтарной

кислоты, включение С02 в ацетоуксусную кислоту. Однако механизм действия

биотина в этих реакциях оставался невыясненным. Данные опытов с 2-C14-

биoтинoм исключали возможность того, что С-атом уреидной группировки

биотина переносится в качестве остатка угольной кислоты. Одним из

обстоятельств, из-за которых подвергалась сомнению функция этого витамина

как кофермента карбоксилирования, было (описанное в разное время) участие

биотина в реакциях, в которых не происходило ни включения, ни отщепления

С02. Так, было обнаружено влияние биотина на дезаминирование аспарагиновой

кислоты, серина и треонина и участие его в синтезе жирных кислот. Первые

четкие доказательства коферментной функции биотина в реакции

карбоксилирования появились в работах, посвященных именно синтезу жирных

кислот. В этих работах отмечалось, что биотин является коферментом ацетил-

КоА-карбоксилазы, фермента, осуществляющего карбоксилирование ацетил-КоА с

образованием малонил-КоА—первую стадию синтеза жирных кислот (Wakil, 1958).

К этому времени были получены доказательства существования еще одного

биотинфермента, а именно (З-метил-кротонил-КоА-карбоксилазы (Lynen, Knappe,

1959). Все известные в настоящее время биотиновые ферменты катализируют два

типа реакций:

1. Реакции карбоксилирования или фиксации С02, сопряженные с расщеплением

АТФ и протекающие согласно уравнению:

АТФ + НСОз + RH[pic]R—СОО- + АДФ + Фнеорг.

|Реакции |Источник фермента |

|Ацетил-КоА + С02+ АТФ[pic]Малонил-КоА + АДФ + Ф |Печень голубя |

|Я-Метилкротонил-КоА + С02 + АТФ[pic] | |

|[pic]Я -Метилглютаконил-КоА+ АДФ + Ф |Микробактерии |

|Пропионил-КоА + С02 + АТФ[pic] | |

|[pic]Метилмалонил-КоА + АДФ + Ф |Сердце и печень |

| |свиньи |

|Бутирил-КоА+С02 + АТФ[pic] Этилмалонил-КоА+АДФ+ Ф |Мышцы и печень |

| |голубя |

|Пируват + С02+ АТФ[pic]Щавелевоуксусная кислота |Печень голубя |

II. Реакции транскарбоксилирования, протекающие без распада АТФ, при

которых карбоксилирование одного субстрата осуществляется при одновременно

протекающем декарбоксилировании другого соединения:

R1—COO- + R2H[pic] R1H + R2— COO-

Поскольку все приведенные реакции являются обратимыми, возможен

обратимый биосинтез АТФ. Во всех этих случаях имеет место включение С02 в

реактивное ?-подожение ацил-КоА или винилгомоло-гичное ему положение (при

карбо^силировании ?-метилкротонил-КоА).

К началу 60-х год5В были выделены и изучены карбоксилазы, осуществляющие

указанные превращения —В 1960 г. установлено участие биотина в реакции

транскарбоксилирования при исследовании синтеза пропионовои кислоты

СНз—СН—СО~S—КоА + СНз—СО—СООН [pic]

СООН

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6