Биохимия витаминов и коферментов

Витамины (sensu Kolman, Rohm, 2005) – основные органические компоненты, которые животный

Хронология наименований витаминов

1840, George Budd предположил, что бери-бери связана с недостатком

Изопреноиды

(Kolman, Rohm, 2005)

(Ленинджер, 2014)

Ретинол (витамин А1)

Образуется при окислении β-каротина (изопреноид)
ретиналь (A) - кофактор родопсина

Опсины

Палочки (сумречное зрение): родопсин
Колбочки (цветное зрение): йодопсины
Кофактор – ретиналь
Соединен с белком

Каротиноиды как антиоксиданты

синглетный кислород (АФК)

триплетный кислород

каротиноиды рассеивают энергию в тепло (безопасно)

Бактериородопсины

работа за счет кванта света
Активный транспорт H+, Na+ или Cl-
бактерии, археи

Кальциферол (витамин D)

Образуется их холестерина под действием УФ (изопреноид)
Формы по радикалам

Гидроксилируется цитохромом P450 в почках и печени до кальцитриола

кальциферол

кальцитриол

(Kolman, Rohm, 2005)

Хиноны

ОВР: (2e- + 2H+)

хинон

изопреноидный
хвост

Жирорастворимы

(Скулачев и др., 2010)

Рибулозо-4-фосфат
ФЕП

шикимат

глюкоза

пентозофосфатный
путь

R – изопреноидный
остаток

ацетил-coA

У животных нет шикиматного пути

RO-Ppi
PPi

Tyr, Phe

(Metzler, 2003,

(Формулы: Скулачев и др., 2010, https://upload.wikimedia.org)

Витамин K: синтез Gla

антигеморрагический фактор
Gla-белки:
протромбин, факторы свертывания крови VII, IX,

Витамин E: антиоксидант

аскорбат

(https://upload.wikimedia.org)

L-Аскорбиновая кислота (Витамин C)

Синтезируется из глюкозы. У человека, приматов, морских свинок

Аскорбат в реакциях гидроксилирования

деградация тирозина
синтез норадреналина (βдофамингидроксилаза
синтез желчных кислот
синтез ароматики (Phe

NAD+ и NADP+

никотинамидадениндинуклеотид(фосфат)
ОВР: Перенос H- (2e- + 1 H+)
Кофермент оксидоредуктаз
Сигналлинг
Водорастворим
Недостаток:

Синтез NAD(P)+

Из триптофана (Trp) (мало у животных)
Из витамина B3 (PP) –

NAD(P)+ сигналлинг

(Metzler, 2003)

FAD и FMN

флавинамидадениндинуклеотид (FAD), фливинаденинмононуклеотид (FMN)
ОВР: Перенос 2e- + 2H+
кофермент оксидоредуктаз,

Рибофлавин (витамин B2)

У растений и бактерий синтезируется из ГМФ
Произодные:
FAD
FMN
Криптохромы
ДНК фотолиаза
кофермент F420

Адениновая ручка

гипотеза
аденинового фотосинтеза: передача энергии кванта?

ковалентно связанные кофакторы рибозимов РНК-мира?

(Скулачев и

Цитохромы

белок+ гем + Fe2+
ОВР: 1 e-
cyt P450: гидроксилирование
НЕ ВИТАМИН
гем синтезируется из:
глицин

Синтез гема

(https://upload.wikimedia.org)

Цитохром P 450

Поглощает квант света с длиной волны 450 нм
Монооксигеназа (оксидоредуктаза)
700

Цитохром P 450 делает канцероген

канцерогенный эпоксид бензо(а)пирена

(https://upload.wikimedia.org)

FeS кластеры

обычно собираются сами
Могут быть и другие металлы (Cu, Ni, Co

ОВР

Любое вещество может и принять, и отдать электрон.
Но в паре одно

ЭТЦ митохондрий

NADH

КОМПЛЕКС I

КОМПЛЕКС III

хинон

КОМПЛЕКС
IV

cyt C

H2O

O2

КОМПЛЕКС II

сукцинат

фумарат

(Скулачев и др., 2010)

Фумаратное дыхание

Анаэробное дыхание
Бактрии, имаго аскарид (с хорошо развитыми митохондриями)
MQ вместо PQ
Конечный

Липоевая кислота

Мы можем синтезировать из октановой (капроновой) кислоты и SAM
бывший «Витамин

Глутатион похож на липоевую кислоту

2GSH + [O] = G-S-S-G

GSH

Кофермент А (CoA)

Перенос активированных остатков кислот
Синтез: Cys+ ATP+ Пантотеновая кислота

Ацилпереносящий белок (ACP)

Тоже содержит пантотеновую кислоту
выполняет функции переноса остатков кислот в

Тиамин (Витамин B1)

Тиаминопирофосфат (TPP, TDP)
Синтезируется у растений, бактерий из интермедиантов немеволанатного

Ферменты, содержащие TPP

1. Неокислительные:
Транскетолаза (метаболизм пентоз в ПФШ, фотосинтезе)
Пируват декарбоксилаза (спиртовое

Дегидогеназный комплекс α-кетокислот

пируватдегидрогеназный комплекс
переход от гликолиза к AcCoA

α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс
цикл Кребса

(Ленинджер,

серингидроксиметилтрансферазный комплекс:
2 Gly -> Ser + CO2+ NH4
фотодыхание растений

дегидрогеназа разветвленных

Пиридоксаль (Витамин B6)

Витамин B6 : Пиридоксаль, пиридоксин, пиридоксамин
Синтезируется из интермедиатов немеволанатного

удаление α-атома H+
рацемизация (D-аминокислоты для пептидогликана)
циклизация (SAM -> этилен)
перенос аминогрупп
β-элиминирование или

β-элиминирование

(Ленинджер, 2014)

(Metzler, 2003)

Фолиевая кислота (Витамин B9)

Птерин: молибдоптерин, метаноптерин, кофермент ДНК-фотолиаз, пигменты беспозвоночных

(Metzler, 2003)

Ser – основной донор
Глицин декарбоксилаза (синтез глицина из CO2, NH4+

S-аденозил-Met (SAM, AdoMet)
Синтез: ADP-рибозилирование Met
Met – витамин U
Перенос «активированной CH3-группы»:
метилирование ДНК
метилирование

Связь глицина и серина

(Ленинджер, 2014)

(Metzler, 2003)

Биотин (витамин B7, H, coR)

Синтезируется из аланина и пименоил-CoA (7-карбоксигептаноил-CoA) микрофлорой

(Ленинджер, 2014)

(Скулачев и др., 2010)

Кобаламин (Витамин B12)

Коррин (Gly + SucCoA, как порфирин) + Co
Полностью отсутствует

(Ленинджер, 2014)

3′-Фосфоаденозин-5′-фосфосульфат (PAPS, ФАФС)

«Активированный сульфат»
Не витамин
глюкозаминогликаны, ксенобиотики

(Kolman, Rohm, 2005)

(Metzler, 2003)

NTP

Сопряжение выгодного распада с невыгодной реакцией
Не витамины
UTP: активация сахаров (гликоген, изомеризация

Коферменты метаногенных архей

(Скулачев и др., 2010)