Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить. Замечания можно прислать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5
ПАРАГРАФ 13:
«В2».
См. СНАЧАЛА п.21, 22, п. 9, 11, затем 27, 71, 72, 121.
Рибофлавин: пищевые источники, флавиновые коферменты и ферменты,
их основные функции в обмене веществ, признаки авитаминоза.
Содержание параграфа:
13. 1. Определение.
13. 2. Суточная потребность в В2.
13. 3. Пищевые источники В2.
13. 4. Последствия и признаки авитаминоза В2 (в общем).
13. 5. Флавиновые коферменты и ферменты, их основные функции в обмене веществ (механизм действия В2).
13. 5. 1. ФМН.
13. 5. 2. ФАД.
13. 1. Определение.
Рибофлавин – это витамин В2. Называется так потому, что содержит спирт.
13. 2. Суточная потребность организма в В2:
несколько миллиграммов, для получения которых нужны:
13. 3. Пищевые источники В2:
яйца, молочные продукты, печень, рыба, сыр,
зеленые листья овощей, орехи, бобовые и т.д.
Поэтому дефицит В2 возникает при питании макаронами, картошкой, чипсами, конфетами и т.п..
В2 должен не только поступить с пищей в ЖКТ, но и всосаться в ЖКТ (в тонком кишечнике). Поэтому повреждение кишечника может привести к снижению всасывания В2 и привести к появлению симптомов дефицита В2.
В2 может образовываться микрофлорой толстого кишечника.
Из кишечника В2 поступает в печень, из печень в общий кровоток, который транспортирует В2 в ткани.
13. 4. Последствия и признаки авитаминоза В2 (в общем).
Сходны с последствиями и признаками авитаминозов В1, РР, пантотената:
дерматиты, анемия, замедление заживления, слабость, снижение работоспособности.
Сходство симптомов обусловлено тем, что все эти витамины нужны для работы ЦТК (п.21)
Специфический симптом дефицита В2:
появление трещин в углах губ («заед», ангулярных дерматитов).
Сниженная работоспособность обусловлена снижением выработки АТФ,
остальные симптомы обусловлены снижением деления клеток.
Лечится это всё употреблением пищи, которая содержит В2.
Причиной симптомов авитаминоза В2 может быть не дефицит его в пище, а нарушение активации (см. далее).
13. 5. Флавиновые коферменты и ферменты, их основные функции в обмене веществ
(механизм действия В2).
В организме В2 должен превратиться в два вещества: ФМН и ФАД,
которые участвуют в работе ферментов в качестве небелковых компонентов ферменто, то есть в качестве КОФАКТОРОВ (п.4).
Участие ФМН и ФАД в работе ферментов заключается в переносе атомов водорода (двух электронов и двух протонов).
Ферменты, для работы которых нужен рибофлавин, называют флавопротеинами или флавин/зависимыми ферментами.
Кофакторы (коферменты и простетические группы) являются АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ водорастворимых витаминов (и витамина К), поэтому
превращение витаминов в кофакторы называется АКТИВАЦИЕЙ ВИТАМИНОВ.
В2 превращается в простетические группы (см. п.4), но это часто не уточняют, а говорят «коферменты».
Таким образом, В2 является катализатором ряда химических реакций в организме, как и все водорастворимые витамины.
13. 5. 1. ФМН.
Структура и образование из рибофлавина.
Присоединение фосфата к рибофлавину превращает его в нуклеотид, который называется флавин/мононуклеотидом – ФМН.
В обычных нуклеотидах содержится рибоза, а в ФМН вместо рибозы – спирт рибит (п.29).
Присоединение фосфата называется фосфорилированием и происходит обычным способом: за счёт переноса фосфата от АТФ.
Таким образом, способ синтеза ФМН и один из способов активации рибофлавина – это ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ.
Ферменты, который катализируют фосфорилирование за счёт переноса фосфата от АТФ, называются КИНАЗАМИ.
Мутации гена, кодирующего киназу, фосфорилирующую рибофлавин, приводят к неспособности организма активировать рибофлавин и признакам авитаминоза В2, который невозможно вылечить приёмом витамина В2.
Если мутация такая, что фермент вообще не работает, то вряд ли она совместима с жизнью.
А если мутация такая, что фермент работает, но плохо – в этом случае человек растёт слабым, болезненным. Попытаться исправить это можно повышенными дозами рибофлавина.
Функции ФМН:
этот кофактор необходим для синтеза основного количества АТФ
в организме способом окислительного фосфорилирования,
поскольку участвует в работе дыхательной цепи (п.22 и 23).
ФМН входит в состав и участвует в работе дегидрогеназы, которая
отщепляет водород (дегидрирует) от НАДН, Н+
и присоединяет его к коферменту Q (убихинону) –
то есть переносит два протона и два электрона от НАДН, Н+ на убихинон.
Это дегидрогеназа называется ФМН-зависимой НАДН-дегидрогеназой,
она относится к белкам, ферментам дыхательной цепи (цепи переноса электронов). Катализируемая этой дегидрогеназой реакция относится к реакциям дыхательной цепи.
При дефиците В2 работа дыхательной цепи снижается, что приводит к снижению выработки и количества АТФ и тепла в клетках,
что приводит к ощущению слабости, зябкости, а также к снижению деления клеток и т.д.
Дефицит В2 приводит к дефициту ФМН
и нарушению работы дыхательной цепи,
что приводит к дефициту АТФ,
что приводит к нарушению работы и повреждению головного мозга,
почек, сердца, печени, сетчатки – всех аэробных тканей (п.24).
В частности, приводит к слабости, снижению умственной работоспособности, памяти, физической выносливости, зябкости. И т.д.
Дефицит АТФ приводит к СНИЖЕНИЮ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК (п.35 и 84),
что приводит к нарушению регенерации при повреждениях (ожогах, порезах, язвах, инфаркте)
и к нарушению постоянного обновления тканей, особенно эпителиальных.
Это приводит к дерматитам, атрофии слизистой оболочки ЖКТ, появлению язв ЖКТ, нарушению всасывания питательных веществ, в том числе витаминов («круг замкнулся»).
Также снижается кроветворение, что приводит к дефициту клеток крови, а это –
к анемии (из-за дефицита эритроцитов),
снижению иммунитета (из-за дефицита лейкоцитов).
Кроме дефицита В2, ко всему этому приводит и дефицит других витаминов, которые нужны для синтез АТФ:
В1, РР, пантотената.
13. 5. 2. ФАД.
Структура и образование:
К ФМН может присоединиться нуклеотид АМФ (аденозин/монофосфат), в результате чего образуется «двойной нуклеотид» - динуклеотид.
Динуклеотиды называют, добавляя в начале названия азотистых оснований, которые входят в их состав.
В состав данного динуклеотида входят основания ФЛАВИН и АДЕНИН, поэтому он называется ФлавинАденинДинуклеотидом или сокращённо – ФАД.
Таким образом, способ образования ФАД и второй способ активации В2: это присоединение фосфата и АМФ (нуклеотида).
В ФАД нуклеотиды связаны через фосфатные группы – то есть не так, как связаны нуклеотиды в нуклеиновых кислотах фосфодиэфирными связями (см. 70 и 73).
Функции ФАД:
ФАД участвует в качестве небелкового компонента (кофактора, прочно связанной с апобелком (апоферментом) простетической группы)
в работе ряда ферментов:
ДЕГИДРОГЕНАЗ,
РЕДУКТАЗ И
ОКСИДАЗ.
Дегидрогеназы, работающие с ФАД: ПДГ, СДГ и ацилКоА/ДГ.
Редуктазы с ФАД: глутатионредуктаза, тиоредоксинредуктаза, фолатредуктаза.
Оксидазы, работающие с ФАД: ксантиноксидаза (п.72), моноаминоксидаза (п.105).
Участие ФАД заключается в переносе двух электронов и двух протонов (атомов водорода).
При дефиците ФАД (в основном из-за дефицита В2 в пище) работа этих ферментов нарушается,
скорость катализируемых ими реакций снижается,
что приводит к дефициту продуктов реакций и избытку субстратов реакций –
и то, и другое может приводить к повреждению организма.
Такие нарушения относят ко вторичным энзимопатиям.
Дегидрогеназы, работающие с ФАД:
ПДГ, СДГ и ацилКоА/ДГ.
1. (п.32) ФАД входит в состав и участвует в работе комплекса ферментов,
который отщепляет водород от пирувата и присоединяет его в конечном счёте к НАД+,
то есть переносит два протона и два электрона от пирувата на НАД+,
в результате чего пируват превращается в ацетилКоА, а
НАД+ – в НАДН, Н+, который передаёт водород в дыхательную цепь (п.22).
Этот комплекс ферментов называется пируват/дегидрогеназным комплексом (ПДГК)
и считается «преддверием ЦТК».
При дефиците В2 работа ПДГК снижается,
что приводит к снижению выработки и количества АТФ и тепла в клетках,
что приводит к ощущению слабости, зябкости, а также к снижению деления клеток и т.д.
Снижение скорости работы ПДГК приводит не только к дефициту АТФ,
но и к накоплению пирувата и лактата (п.32), которое приводит к ацидозу.
И одной из причин этого может быть дефицит В2, В1, РР и пантотената.
2. (п.21) ФАД входит в состав и участвует в работе дегидрогеназы, которая
отщепляет водород от сукцината и присоединяет его к коферменту Q (убихинону) –
то есть переносит два протона и два электрона от сукцината на убихинон.
Это дегидрогеназа называется ФАД-зависимой сукцинат/дегидрогеназой (СДГ),
она относится к ферментам ЦТК.
Катализируемая этой дегидрогеназой реакция относится к реакциям ЦТК.
При дефиците В2 работа ЦТК снижается, что приводит к снижению выработки и количества АТФ и тепла в клетках,
что приводит к ощущению слабости, зябкости, а также к снижению деления клеток и т.д.
Кроме того, снижение скорости работы ДЦ, ЦТК и ПДГ приводит не только к дефициту АТФ,
но и к накоплению пирувата и лактата, которое приводит к ацидозу.
И одной из причин этого может быть дефицит В2, В1, РР и пантотената.
3. (п.45) ФАД входит в состав и участвует в работе дегидрогеназы, которая
отщепляет водород от ацилКоА и присоединяет его к коферменту Q (убихинону) –
то есть переносит два протона и два электрона от ацилКоА на убихинон.
Это дегидрогеназа называется ФАД-зависимой ацилКоА/дегидрогеназой,
она относится к ферментам бета-окисления жирных кислот.
Катализируемая этой дегидрогеназой реакция относится к реакциям бета-окисления жирных кислот.
При дефиците В2 скорость бета-окисления снижается,
что приводит к снижению выработки и количества АТФ и тепла в клетках,
что приводит к ощущению слабости, зябкости, а также к снижению деления клеток и т.д.
Другие последствия снижения скорости бета-окисления:
повышенный расход глюкозы и гипогликемия,
замедленный расход жира, что способствует ожирению.
Редуктазы, для работы которых нужен ФАД:
1. Глутатион/редуктаза (п.27 и 72)
катализирует перенос водорода от НАДФН на глутатион окисленный (GSSG),
превращая его в глутатион восстановленный (GSH).
Кроме В2, для работы этого фермента нужен витамин РР (в составе кофактора НАДФН).
Глутатион восстановленный нужен для работы антиокислительной системы
(для ферментов глутатион/пероксидаза и глутатион/трансфераза),
а также для синтеза ДНК (п.72): см. нуклеотидредуктазу.
При дефиците В2 (а также при дефиците В1, РР, инсулина и глюкозы)
кофермента ФАД не хватает,
что приводит к снижению активности глутатионредуктазы,
что приводит к дефициту глутатиона восстановленного,
что приводит к нарушению работы антиокислительной системы (АОС) и синтеза ДНК
(см. выше о последствиях снижения синтеза ДНК).
Снижение работы АОС, что приводит к ускорению:
СТАРЕНИЯ,
развития КАТАРАКТЫ,
развития атеросклероза с его рисками инфаркта и инсульта,
развития нейродегенеративных заболеваний,
повышает риск развития онкологических заболеваний и т.д.
2. Тиоредоксин/редуктаза (п.72)
катализирует перенос водорода от НАДФН на тиоредоксин окисленный (TSS),
превращая его в тиоредоксин восстановленный – T(SH)2.
Кроме В2, для работы этого фермента нужен витамин РР (в составе кофактора НАДФН).
Тиоредоксин восстановленный нужен для синтеза ДНК (п.72): см. нуклеотидредуктазу.
При дефиците В2 (а также при дефиците В1, РР инсулина и глюкозы)
кофермента ФАД не хватает, что приводит к снижению активности тиоредоксинредуктазы,
что приводит к снижению синтеза ДНК, деления клеток и т.д.
(см. выше о последствиях снижения синтеза ДНК).
Функции витамина В2 ( = Р И Б О Ф Л А В И Н А):
В2 участвует в работе ферментов (флавопротеинов) в составе коферментов:
1) ФлавинМоноНуклеотида (ФМН) и 2) ФАД (ФлавинАденинДинуклеотид).
Активация витамина:
ФМН образуется из В2 при присоединении фосфата к В2,
а ФАД – при присоединении к ФМН нуклеотида АМФ.
Источники В2: яйца, молоко, печень, рыба, сыр, зеленые листья овощей и т.д.
О симптомах дефицита АТФ, снижения синтеза белка и ДНК см. в таблице о витамине В1 – при дефиците В2 все эти симптомы тоже есть. * ЦТК, кроме выработки АТФ, нужен еще для синтеза заменимых аминокислот для белка и для синтеза глюкозы при голодании свыше 12 часов – и эти функции ЦТК при дефиците В2 тоже нарушены. 2.1-2.3 выполняются вместе с НАДФН.