Статья по молекулярной биологии. Механизм действия и химические реакции и процессы, происходящие при биосинтезе жиров и витаминов.
В живом организме многие соединения синтезируются таким образом, что сравнительно короткие углеродные цепочки удлиняются за счет присоединения к ним атома углерода, содержащегося в молекуле углекислоты. Однако атом углерода обычной углекислоты не может присоединяться к углеродным атомам других соединений. Углекислота должна находиться для этого в особом активированном состоянии.
Ее активирование происходит с помощью особого фермента. Это — биотиновый фермент.
Его белковая часть — апофермент — соединена с коферментом, а последний — это и есть витамин Н (биотин).
К биотиновому участку молекулы фермента присоединяется углекислота. Образующийся фермент — субстратный комплекс (соединение углекислота — биотиновый фермент) — активируется таким образом, что углерод входящей в его состав углекислоты оказывается способным отщепиться и «пересесть» на другую молекулу, соединиться с крайним углеродным атомом последней, удлиняя ее углеродную цепочку.
В последние годы выяснилось, что биотин входит в состав многих ферментов. Подобно тому как существуют, например, многочисленные трансаминазы, содержащие в качестве кофермента витамин B6 и различающиеся между собой строением белковой части — апофермента, существует множество биотин-протеидов. Они различаются протеиновой (белковой) частью и все имеют в качестве простетической группы биотип. Биотиновые ферменты катализируют реакции отщепления углекислоты и присоединения ее углерода к молекулам различных веществ.
Они необходимы для многочисленных биологических синтезов, в частности, для синтеза жирных кислот. Нередко в жирах пищи не хватает тех или иных жирных кислот, которые требуются для синтеза жиров тела. Организм человека вынужден их синтезировать из продуктов распада пищевых жиров. Наряду с этим, жиры синтезируются также из продуктов распада углеводов, причем главным исходным материалом для такого превращения углеводов в жир служит ацетилкофермент А, в который, как мы видели, превращаются углеводы. Явление превращения углеводов в жиры всем хорошо известно. Какой человек, страдающий излишней полнотой, не знает, что следует ограничивать потребление с пищей сладостей, хлеба, каш — продуктов, богатых углеводами, которые легко превращаются в жиры.
Биотиновый фермент «доставляет» к молекуле ацетилкофермента А углерод от углекислоты и удлиняет молекулу ацетилкофермента А на один углеродный фрагмент. Формирующаяся трехуглеродистая цепочка таким путем неоднократно повторно удлиняется — в итоге образуются жирные кислоты с той или иной длиной углеродной цепи, то есть различные жирные кислоты, требуемые для синтеза жиров тела.
Подавляющее большинство требуемых человеку жирных кислот может синтезироваться таким образом. Материалом для их синтеза служит ацетилкофермент А, образующийся при распаде в организме жиров, углеводов, а также безазотистых остатков аминокислот. Жирные кислоты, которые организм синтезирует, называются заменимыми жирными кислотами. Кроме них, организм нуждается в трех жирных кислотах, к синтезу которых он неспособен. Такие называют незаменимыми жирными кислотами. Некоторые называют сумму этих незаменимых жирных кислот витамином F.
Коферментные витамины участвуют в различных типах химических реакций в организме, что они необходимы для обмена всех главных классов пищевых веществ — белков, углеводов, жиров, для реакций, обеспечивающих организм энергией и для разнообразных синтетических процессов.
Молекулы витаминов, принятые с пищей, вступая в состав молекул коферментов, как правило, тем или иным образом видоизменяются. Например, витамин РР, включаясь в состав молекулы НАД, заменяет кислотную группу на аминогруппу; витамины В1 и В2 присоединяют к своим молекулам фосфорную кислоту.