План:

I. Биотин

1. Исторические сведения

2. Химические и физические свойства биотина

2.1 Аналоги и ингибиторы

3. Распространение биотина в природе

4. Биосинтез биотина

5. Обмен биотина в организме

6. Участие биотина в обмене веществ и механизм действия

6.1 Взаимодействие с другими витаминами

7. Потребность организма в биотине

7.1 Проявление недостаточности биотина

8. Профилактическое и лечебное применение биотина

II. Тиамин

1. Исторические сведения

2. Химические и физические свойства витамина

3. Распространение витамина В1, в природе

4. Обмен тиамина в организме

4.1 Образование тиаминфосфатов (ТФ)

4.2 Роль отдельных группировок в молекуле тиамина для его связывания в тканях

4.3 Коферментные функции тиаминдифосфата

4.4 Некоферментная активность тиамина и некоторых его производных

4.5 Тиаминофосфаты (ТФ)

4.6 Свободный тиамин и его производные

5. Физиологическое значение

Биотин

1. Исторические сведения

Более 60 лет назад Wilidiers показал, что для обеспечения жизнедеятельности Дрожжевых клеток в искусственную питательную среду необходимо внести какое-то органическое вещество (фактор роста). Этот фактор роста он предложил назвать «биосом» (от греч. «bios»—жизнь). Изучение природы «биоса» привело к заклю­чению, что «биос» представляет собой комплекс факторов роста, отличающихся друг от друга по физико-химическим свойствам. Экстракты, содержащие «биос», при обра­ботке уксуснокислым свинцом разделялись на две биологически активные фракции. Фракция, выпадавшая в осадок, была названа «биос I», а фракция, остававшаяся в растворе, получила название «биос II». В 1928 г. «биос I» выделен из чая и иден­тифицирован как инозит. В 30-х годах «биос II» подвергался тщательному изуче­нию и был разделен на две фракции—«биос IIа» и «биос IIв»—путем адсорбции последней на животном угле.

Kogi предложил назвать «биос IIв» прото «биосом II» или биотином, а фрак­цию «биос IIа»—«биосом III». В 1935—1936 гг. Kogi и Tonnies впервые выделили кристаллический биотин из желтка яиц. Для этой цели они использовали 250 кг желтков яиц и получили 100 мг биотина с температурой плавления 148°. Позже было найдено, что некоторые виды Rhizobium требуют для своего роста какое-то органическое вещество, присутствующее в культурах Azotobacter в гидролизованных дрожжах и других естественных источниках. Это вещество получило название «коэнзим Р». Сравнительное изучение действия на рост Rhizobium «коэнзима Р» и кри­сталлического препарата биотина показало, что оба вещества обладают одинаковы­ми биологическими свойствами.

В 1931 г. Gyorgy (Gyorgy, 1954) в опытах на крысах обнаружил, что ряд есте­ственных источников содержит вещество, предохраняющее животных от заболевания, вызываемого избытком белка яиц, и предложил назвать его витамином H. 1939 г. он получил препарат витамина Н из печени. В процессе изучения физико-химических свойств препаратов витамина Н и распространения его в естественных источниках возникла мысль об идентичности витамина Н и биотина. Экспериментальная проверка показала, что наиболее очищенные препараты витами­на Н полностью заменяют коэнзим Р при испытании на культурах Rhizobium tritolii и биотин при испытании на дрожжах. С другой стороны, коэнзим Р или биотин полностью заменял витамин Н при испытании на животных. Таким образом, витамин Н и биотин полностью идентичны. Дальнейшие исследования дали возможность установить химическое строение биотина и осуществить его синтез.

2. Химические и физические свойства биотина

В 1941 г. du Vigneaud и сотрудники выделили из печени кристалли­ческий препарат метилового эфира биотина, из которого путем омы­ления щелочью был получен свободный биотин. Эмпирическая форму­ла его была определена как C10H16O3N2S. На основании изучения продуктов распада биотина эти авторы пришли к выводу, что струк­тура витамина соответствует 2/-кeтo-3,4-имидaзoлидo-2-тeтpaгидpoтиофен-н-валериановой кислоте.

Молекула биотина состоит из имидазолового (А) и тиофенового (В) колец. Гетероцикл можно рассматривать как тиофеновое кольцо, связанное с уреидной группировкой. Приведенная структура биотина была подтверждена полным его химическим синтезом. В молекуле имеется три асимметрических атома углерода, что обусловливает су­ществование 8 стереоизомеров.

Биотин образует игольчатые кристаллы с температурой плавления 232°. D поперечном сечении кристалл представляет собой ромб, острые углы которого равны 55°. Длина осей: а—5,25Ǻ, b—10,35Ǻ, с— 21,00Ǻ. Плотность кристаллов 1,41. Молекулярный вес биотина на ос­нове химической формулы равен 214. Нa на основе рентгеноскопическо­го анализа 245±6. При исследовании кристаллической структуры био­тина установлено, что алифатическая цепь находится в цис-положении по отношению к уреидной циклической группировке.

На основании данных, полученных методом рентгеноскопической кристаллографии Traub (1959) считает возможным образование внутримолекулярной водородной связи, которая возникает между кислородом карбонильной группы и одним из кислородных атомов карбоксильной группы в результате близкого расстояния между N-3’ и С-6 равного 2,4Ǻ; все остальные расстояния в молекуле составляют более 3,4Ǻ. Образова­ние такой связи должно изменять распределение зарядов в уреидном кольце со смещением, кэтоэнольного. равновесия .к энолу, что: приводит к изменению химической реактивности N-1. Наличие водородной связи в известной мере определяет биологическую активность биотина и его производных. В 1965 г. установлена структура и относительная конфигурация каждого асимметрического центра биотина, а в 1966 г. абсолютная стереохимия витамина.

Биотин хорошо растворим в воде и спирте, трудно растворим в эфире, углеводородах парафинового ряда и несколько лучше в циклогексане, бензоле, галогенизированных углеводородах, спиртах и кетонах (ацетон). Биотин устойчив к действию ультрафиолетовых и рентгеновых лучей. Он разрушается под влиянием перекиси водорода, соля­ной кислоты, едких щелочей, формальдегида и сернистого газа. Он не изменяется под действием молекулярного кислорода, серной кисло­ты, гидро-

ксиламина. В ультрафиолетовых лучах для биотина не об­наружено специфического поглощения.

2.1 Аналоги и ингибиторы. Молекула биотина обладает большой спе­цифичностью. Это подтверждается тем, что из 8 известных стереоизомеров только один—биотин—обладает биологической активностью. Удаление или замена каких либо атомов или групп атомов приводит к полной потере активности (дегидробиотин, гемоглобин, норбиотин). Только одна группа производных, полученных окислением атома серы (сульфобиотин и биотинсульфоксид) или заменой серы кислородом (оксибиотин) или двумя атомами водорода (дестиобиотин), проявляет биологиче­скую активность. Сульфобиотин заменяет потребность в биотине у некоторых дрожжей но оказывается