CC BY
598
рибофлавин: общие аспекты метаболизма
Золотарева Радмила Алексеевна
студентка 2 курса специальности «Лечебное дело» ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, г. Саратов
Логинова Наталия Юрьевна
к.х.н., ассистент кафедры биохимии ГБОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского Минздрава России, г. Саратов
АННОТАЦИЯ
В работе представлены общие аспекты метаболизма, способов получения и определения рибофлавина (витамина В2). ABSTRACT
The article presents general aspects of metabolism, methods of preparation and determination of riboflavin (vitamin B2). Ключевые слова: рибофлавин, витамин В2 Keywords: riboflavin, vitamin B2
Рибофлавин (витамин В2) - один из важнейших витаминов, необходимый для нормального функционирования клеток организма человека. Он входит в состав ферментов, при участии которых протекают процессы дыхания и принимает участие в процессах биосинтеза. Поэтому отсутствие или недостаток рибофлавина может привести к задержке роста и развития организма, к появлению патологий. Рибофлавин
Биологическое значение рибофлавина обусловлено его окислительно-восстановительными свойствами. Флавино-вые коферменты входят в состав окислительно-восстановительных ферментов - флавиновых дегидрогеназ (класс ок-сидоредуктазы). Выделяют два основных типа химических реакций, катализируемых этими ферментами:
1. реакции, в которых фермент осуществляет прямое
особенно необходим в значительных количествах молодому растущему организму, при тяжелой физической работе, при лечении некоторых заболеваний.
В организме из рибофлавина происходит образование флавиновых коферментов - флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД):
окисление исходного субстрата или промежуточного метаболита с участием кислорода (т.е. происходит процесс дегидрирования - отщепление протонов и электронов);
2. реакции, в которых происходит перенос электронов и протонов от восстановленных пиридиновых коферментов [2,5,10].
Флавиновые ферменты занимают одно из центральных мест в процессах энергетического обмена, принимая участие в окислении жирных кислот, окислительном декарбоксили-ровании пирувата и а-кетоглутарата, окислении сукцина-та в цикле Кребса (сукцинатдегидрогеназа). К флавиновым ферментам относят моноаминооксидазы, участвующие в процессах катаболизма биогенных аминов; ксантиноксида-зу, катализирующую окисление пуриновых нуклеотидов до мочевой кислоты; оксидазы D-аминокислот расщепляющие D-изомеры аминокислот; глутатионредуктазу и метгемогло-бинредуктазу, которые поддерживают в восстановленном состоянии глутатион и гемоглобин соответственно. Кроме этого ФАД-зависимые ферменты участвуют в образовании коферментных форм витамина В6 и Вс.
В организм человека рибофлавин поступает главным образом с мясными и молочными продуктами питания. Содержится в дрожжах, молочной сыворотке, яичном белке, мясе, рыбе, зародышах и оболочках зерновых культур и др. Частично человек получает витамин В2 как продукт жизнедеятельности кишечной микрофлоры. Суточная потребность в витамине для взрослого человека составляет 2 - 3 мг. Она возрастает при диете богатой углеводами и при употреблении больших количеств никотиновой кислоты, во время физической нагрузки, психоэмоциональном стрессе. Потребность в рибофлавине особенно велика в центральной нервной системе и рецепторном аппарате в связи с интенсивно протекающими процессами тканевого дыхания. Показано, что содержание рибофлавина в различных отделах мозга прямо пропорционально их дыхательному коэффициенту.
Поступивший с продуктами питания рибофлавин всасывается в тонком кишечнике, в клетках слизистой оболочки кишечника частично фосфорилируется с образованием ФМН и ФАД. В основном образование коферментных форм рибофлавина происходит в клетках печени и почек. В крови витамин В2 и его коферментные формы связываются преимущественно с альбуминами и в комплексе с ними транспортируются к различным органам и тканям [5,6,9].
Рибофлавин - водорастворимый витамин, имеет жёлтую окраску, чувствителен к свету и устойчив к нагреванию (в кислой среде). Термостабильность рибофлавина позволяет отделить его от других витаминов группы В. Растворимость витамина В2 в воде составляет 0,012% при 27,50С, что затрудняет применение витамина для внутривенных инъекций. Для увеличения растворимости витамин В2 растворяют в 5% водном растворе амида никотиновой кислоты при рН = 4,5 - 5,0 [9,13,14,15].
Получают рибофлавин обычно извлечением из естественного сырья (метод дорогостоящий и малоэффективный), путём химического синтеза (из 3,4-диметила-нилина и рибозы) или путём использования синтетической способности микроорганизмов, некоторые виды которых способны в соответствующих условиях культивирования образовывать довольно большие количества витамина В2 (микробиологический способ). При получении рибофлавина в качестве продуцента используют штаммы таких культур как Eremothecium ashbyii, Ashbya gossypii, Bacillus subtilis, Candida и Saccharomyces. Из химических методов в патентной литературе описаны способы получения рибофлавина конденсацией азорибитиламина с барбитуровой кислотой [1-4,7,8,11,12,15].
Недостаток рибофлавина характеризуется поражением кожного покрова, слизистой оболочки ротовой полости, появляются длительно не заживающие трещины в углах рта, наблюдаются дерматит носогубной складки, общая мышечная слабость и слабость сердечной мышцы, васкуляризация роговицы глаза, конъюктивиты. Выраженная недостаточность рибофлавина вызывает глубокие функциональные и структурные изменения в коре надпочечников, нарушаются процессы синтеза гемоглобина вследствие снижения активности костного мозга (происходит развитие анемии) и обмена железа. При недостаточности рибофлавина в организме отмечают снижение цветовой и световой чувствительности сетчатки глаза. Гиповитаминоз рибофлавина неблагоприятно отражается на состоянии естественного иммунитета. При недостаточности витамина В2 у беременных возникают аномалии развития скелета плода. Основными причинами развития недостатка рибофлавина являются недостаток его в пище, нарушение всасывания витамина в кишечнике, повышение потребности в витамине, нарушение усвоения (например, в результате заболеваний печени) [5,6,9].
Для оценки обеспеченности организма рибофлавином проводят определение концентрации витамина или его коферментных форм в плазме крови и эритроцитах. Наиболее специфическим тестом является изучение активности глутатионредуктазы в эритроцитах или ФАД-эффек-та повышения активности фермента при дополнительном введении витамина [10]. Помимо этого в последнее время дополнительно определяют рибофлавиновый индекс (РИ), который определяют путем деления показателей активности рибофлавинзависимого фермента глутатионредуктазы, выраженного в мкмоль НАДФН2/мл эритр. /ч на значение ФАД-эффекта в у. е. Значения РИ в интервале от 26,16 до 29,40 у.е. свидетельствуют о сниженной обеспеченности организма человека витамином В2. При значении РИ < 26,15 у.е. делают вывод о явном гиповитаминозе, а при РИ > 29,41 у.е. - о достаточной обеспеченности организма человека рибофлавином. Способ обеспечивает повышение точности определения обеспеченности организма рибофлавином [6].
В литературе описаны флуоресцентный метод определения рибофлавина в сыворотке крови с использованием ри-бофлавинсвязывающего апобелка, люмифлавиновый метод определения общего рибофлавина в эритроцитах, способы определения обеспеченности организма рибофлавином в суточной или часовой моче титрованием рибофлавинсвязы-вающим апобелком [2,6,10].
В медицинской практике рибофлавин применяют в виде витаминных препаратов, его коферментные формы ФАД и ФМН в виде инъекций при гипо- и авитаминозе В2, при лечении дистрофических изменений сетчатки глаза, при заболеваниях печени, при длительно не заживающих ранах и язвах и др. заболеваниях [9].
Таким образом, анализ литературы показал, что на данный момент активно ведутся работы по созданию новых штаммов микроорганизмов активных продуцентов рибофлавина и поиску более эффективных химических способов получения рибофлавина, а работ по способам выделения чистого рибофлавина из полученных сред имеется небольшое количество.
Литература
1. Белявский К.М., Карпович Н.В., Якута Н.М., Гав-рис Т.И., Завадский В.А., Монастырева Н.В. Способ биосинтеза рибофлавина.// Патент BY № 1711.
2. Березовский В.М. Химия витаминов. - М.: Пищевая промышленность. - 1973. - 700с.
3. Березовский В.М., Родионова Е.П. Способ получения рибофлавина (витамина В2).// Патент № 93306.
4. Ерофеева З.С., Кувшинников В.Д., Благодатская В.М., Ерошин В.К. Способ получения рибофлавина.// Патент № 608833.
5. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Патохимия. - СПб.: ЭЛБИ - СПб, 2007. - С.768, ил.
6. Кирпич И.А., Соловьев А.Г., Сидоров П.И., Бойко Е.Р., Бойко С.Г. Способ определения обеспеченности организма рибофлавином (витамином В2). // Патент РФ № 2187819.
7. Куканова А.Я., Жданов В.Г., Степанов А.И., Панова В.А. Способ получения рибофлавина.// Патент SU № 908092.
8. Кутина Н.Н., Кирсанов А.Т., Березовская Л.П., Си-роткина Л.И., Старченко В.Н. и др. Способ получения рибофлавина.// Патент № 2085193.
9. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2-х т. - Т.2. - 14-е изд., перераб., испр. и доп. - М.: ООО «Из-во
Новая Волна»: Издатель С.Б. Дивов. - 2002. - 608
с., 8 с. ил.
10. Медицинские лабораторные технологии. Справочник./ Под ред. проф. А.И. Карпищенко. - Санкт - Петербург: Интермедика, 2002. - 600 стр. с ил.
11. Мейсель М.Н., Диканская Э.М. Биологический способ получения витамина В2 (рибофлавина).// Патент № 90394.
12. Миронов А.С., Королькова Н.В., Эррайс Л.Л., Семенова Л.Э., Перумов Д.А. и др. Способ получения рибофлавина, штамм bacillus subtilis - продуцент рибофлавина (варианты).// Патент RU № 2261273.
13. Михайлов Г.С., Меллер Э.А., Уланова М.Н. Способ получения раствора витамина В2 для внутривенного введения.// Патент № 91378.
14. Роланд Курт Способ выделения рибофлавина.// Патент РФ № 2033427.
15. Химический энциклопедический словарь. Гл. ред. Кнунянц И.Л. - М.: Сов. энциклопедия. - 1983. - 792 с.
особенности молекулярной структуры мембран
эритроцитов
Матейкович Полина Алексеевна
студент биолого-почвенного факультета СПбГУ, г.Санкт-Петербург
АННОТАЦИЯ
Рассмотрены особенности молекулярного строения мембран эритроцитов.
ABSTRACT
The features of the molecular Sructure erythrocytes membranes were described. Ключевые слова: эритроцит, красная кровяная клетка, клеточная мембрана.
Keywords: erythrocyte, cells membrane, red blood cells.
Эритроциты - самые многочисленные форменные элементы крови, являются высокоспециализированными дифференцированными клетками. Для зрелых эритроцитов характерны гомогенная цитоплазма, отсутствие ядра и клеточных органелл [9, c.211; 21, c.157]. Вода составляет 60% массы эритроцитов, 40% массы сухого остатка на 90-95% представлены белками - гемоглобинами [1, c.482]. Эритроциты человека в норме имеют размеры 6-8 нм, и форму двояковогнутого диска, что обеспечивает максимальную площадь поверхности при минимально возможном объеме (объем среднего эритроцита равен 87 мкм3, а площадь поверхности - 163 мкм2). При таких условиях молекулы гемоглобина находятся близко к поверх-ности, что обеспечивает максимальную скорость газообмена [4, c.68; 10, c.23]. Основной функцией эритроцитов в организме является транспорт О2 и СО2, а также перенос аминокислот, белков, углеводов, холестерина и многих других веществ. Эритроциты принимают участие в свертывании крови, фибриноли-зе, в поддержании сосудисто-тромбоцитарного гомеостаза, также они регулируют рН крови, ионный состав плазмы и
водный обмен [11, с.215; 7, с.421; 22, с.2946; 20, с.1115; 17, с. 550].
Принципиальная организация плазматической мембраны эритроцита не отличается от организации других мембран клеток эукариот, но обладает при этом специфическими особенностями. В эритроцитарных мембранах присутствуют липидные рафты, они также обогащены холестеролом, сфинголипидами и связаны со специфическими мембранными белками флотиллинами, стоматином (белок полосы 7.2), G-белками и в-адренергическими рецепторами. Условно эритроцитарную мембрану можно разделить на три составляющие: гликокаликс, который обогащен углеводами и расположен на экстрацеллюлярной поверхности; липид-ный бислой, включающий трансмембранные белки; при-мембранный цитоскелет, образованный структурной сетью белков и локализованный на внутренней стороне липидного бислоя. Липиды составляют половину массы эритроцитар-ной мембраны и представлены в основном глицерофос-фолипидами, сфингофосфолипидами и холестеролом [25, с.3945]. В то время как холестерол, составляющий 25% общей массы липидов, входит в состав обоих листков бислоя
