Просто о ферментах. Почему они так полезны?: читать начало книги онлайн

Его открыл Хенрик Дам в 1929 году в рамках опытов с цыплятами на бесхолестериновой диете. Несчастные птенцы с течением времени начинали страдать от неконтролируемых кровотечений, и возвращение холестерина в рацион не излечивало их. Это означало, что в процессе «обесхолестеринивания» из корма удалялось что-то еще важное. Это и был витамин К.

В чистом виде витамин K был выделен в дальнейшем из люцерны (витамин К₁) и из гниющей рыбы (витамин К₂). В нашем повседневном рационе основным источником витамина К₁ является зеленая растительная пища: брокколи, петрушка, шпинат и даже зеленый чай, а также, разумеется, печень.

Витамин К₂ же синтезируется микробиотой нашего кишечника, поэтому так важно заботиться об этой крошечной вселенной бактерий в каждом из нас.

Витамин D, а точнее, D_3, или холекальциферол, – самый широко обсуждаемый витамин, потеснивший короля прошлых лет – витамин С. Функции активной формы витамина D₃ очень обширны: он выполняет гормональную роль при регуляции кальциевого и фосфорного обмена, способствует минерализации и восстановлению клеточной ткани, а также реабсорбции кальция.

D₃ играет важную роль в поддержании функционирования щитовидной железы и физиологического уровня глюкозы. Витамин D₃ образуется в коже под действием ультрафиолета из 7‑дегидрохолестерина. Вы наверняка помните о холестерине из блока по липидам – как видите, это на первый взгляд опасное вещество участвует и в таком важном процессе. В чистом виде витамин представляет собой белый кристаллический порошок, совершенно нерастворимый в воде, зато хорошо растворимый в органических растворителях.

Для всех жирорастворимых витаминов описан эффект накапливания в организме при избыточном потреблении. Это особенно важно знать в наше время, когда витамины доступны не только с пищей, но и виде лекарственных препаратов и биологически активных добавок.

При гипервитаминозе наблюдается разнообразная симптоматика: так, для гипервитаминоза витамина Е характерны сначала тошнота, вялость, а затем при потреблении дозы более 1 грамма в день возрастает риск кровотечений. При гипервитаминозе витамина А развиваются поражения печени, а для беременных высокие дозы этого витамина угрожают тератогенным действием[4].

Водорастворимые витамины существенно отличаются от жирорастворимых своим строением и не способны накапливаться в организме. При избыточном потреблении они выводятся с биологическими жидкостями. Водорастворимые витамины включают в себя витамины группы В и витамин С. С него, пожалуй, и начнем знакомство.

Витамин С был открыт в 1928 году венгерским биохимиком Альбертом Сент-Дьёрдьи. Жизнь этого человека достойна экранизации: достаточно здесь сказать, что его близкие родственники – доктора – не разрешили юноше поступать на медицинский факультет, посчитав его интеллектуальные способности недостаточными.

Выбрав научную, а не лечебную стезю, Сент-Дьёрдьи в 1926 году так разочаровывается в своих изысканиях, что решает бросить исследования и начать все с чистого листа.

Но к счастью, его приглашает к себе в Кембридж влиятельный биохимик Фредерик Хопкинс (тот самый, который спустя несколько лет совместно с Христианом Эйкманом получит Нобелевскую премию!). Он дает возможность Сент-Дьёрдьи продолжить исследования. Так вера в молодого ученого помогла человечеству обрести формулу витамина С, которая соответствует аскорбиновой кислоте.

Витамин С ежедневно необходимо человеку, приматам и морским свинкам, поскольку у этих биологических видов отсутствует фермент L-гулонолактон-оксидаза, катализирующий последнюю стадию превращения глюкозы в аскорбиновую кислоту.

Из хороших новостей: он медленно разрушается в воде, так что свежевыжатый сок цитрусовых вполне богат витамином С. Но, если вы надеетесь получить ежедневную порцию аскорбиновой кислоты из компота из черной смородины – увы! – витамин быстро разрушается при термической обработке.

Витамин С очень широко представлен во фруктах и ягодах – и не только цитрусовых, но и в киви, ананасах, клубнике, малине, черной смородине, крыжовнике, персиках и абрикосах. Из овощей и зелени организм также охотно доберет норму этого витамина, например из цветной капусты, брокколи, шпината, моркови и петрушки. Из приятного – даже темный шоколад содержит небольшое количество этого витамина!

А биологическая роль витамина С очень существенна. Он известен как антиоксидант, а также выступает стабилизатором многих ферментативных систем (особенно для оксидоредуктаз, но об этом – в следующих главах). Например, аскорбиновая кислота участвует в синтезе желчных кислот и коллагена.

К счастью, для того чтобы набрать дневную дозу витамина С, не приходится совершать подвиги Геракла – в день нам нужно в среднем 90 миллиграммов (или 0,09 грамма), что с запасом содержится, например, в 1 болгарском перце или в щедрой горсти черной смородины. Главное – съесть это все сырым, поскольку вы уже знаете о термической нестабильности витамина С.

Переходим теперь к обширной группе витаминов – витаминам группы В. На сегодняшний день известны витамины В₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), В₃ (ниацин), В₅ (пантотеновая кислота), В₆ (пиридоксин), В₇ (биотин), В₉ (фолиевая кислота) и В₁₂ (кобаламин).

Нетрудно заметить, что витамины В₄, В₈, В₁₀ и В₁₁ куда-то подевались. И правда, сначала вещества с такими названиями были занесены в список витаминов. Это холин, инозит, пара-аминобензойная кислота и L-карнитин соответственно.

С течением времени и в связи с более глубокими исследованиями этих веществ их пришлось исключить из списка истинных витаминов, поскольку они не удовлетворяли главному требованию. Они не были низкомолекулярными биорегуляторами, необходимыми лишь в небольших количествах для нормальной жизнедеятельности организма, которые человек должен получать с пищей (или превращать неактивные формы в активные под действием внешних факторов).

Кратко рассмотрим каждый из витаминов этой группы B.

Витамин В₁ (тиамин) помогает функционировать многим ферментам группы карбоксилаз. Эти ферменты контролируют некоторые базовые реакции метаболизма, например синтез ацетилкофермента А – важнейшей молекулы, участвующей во многих биологических процессах. Дефицит витамина В₁ помимо болезни «бери-бери» способен вызывать синдром Вернике-Корсакова, который был прекрасно отражен в одном из первых сезонов сериала «Доктор Хаус». Пациентка с поврежденной рукой не имела собственных воспоминаний и сочиняла истории о получении травмы каждый раз по-новому, ориентируясь на яркие детали пространства, окружающие ее. Это следствие тяжелого дефицита витамина В₁ из-за бедного рациона. Доктор Хаус назначает своей пациентке не только нужный витамин, но и предлагает съесть торт – как символ окончания изнуряющих диет.

Витамин В₂ (рибофлавин) был описан как желтый пигмент молока, и часто используется как безопасный краситель E101 в пищевой промышленности.

Этот витамин необходим для работы целой группы ферментов – флавопротеинов, отвечающих за метаболические процессы в митохондриях.

Витамин B₃ (ниацин, раньше он назывался витамин PP) имеет тривиальное название никотиновая кислота и был синтезирован еще во второй половине XIX века, при этом тогда химики даже не догадывались о его биологической роли! А зря, ведь дефицит этого витамина вызывает тяжелую болезнь пеллагру, также известную как болезнь трех Д – диарея, дерматит, деменция.

Пеллагрой страдали многие заключенные лагерей НКВД в 30‑е годы XX века из-за скудного рациона, и выдающийся советский ученый Лев Зильбер предложил тогда в качестве лекарства отвар ягеля, который как раз был богат никотиновой кислотой.

Тяжелые последствия дефицита витамина В₃ вполне понятны, если учесть, что это вещество задействовано более чем в 150 биологических процессах, связанных с дыханием и энергообменом. Для такого важного вещества организм предусмотрел резервный путь: в условиях грубого дефицита мы можем синтезировать В₃ из аминокислоты триптофана, правда, с безобразно маленькой эффективностью (1 мг ниацина из 60 мг триптофана).

Витамин В₅ имеет также название пантотеновая кислота – дословно «вездесущая», поскольку присутствует она буквально в любой порции пищи из-за своей метаболической роли. Более того, кишечная микрофлора способна самостоятельно синтезировать В₅, так что дефицит этого витамина бывает очень редко.

Почему же пантотеновая кислота – везде и всюду? Она входит в состав одной из самых важных молекул для нашего метаболизма – кофермента А. Он задействован в самых базовых процессах, направленных на поддержание жизнедеятельности каждой клетки. Ну а раз этот кофермент А такой важный и распространенный, то и дефицит В₅ при адекватной диете практически невозможен.

Витамин В₆, который может существовать в виде пиридоксина, пиридоксаля и даже пиридоксамина (а в организме трансформироваться в активные фосфорилированные формы), необходим для метаболизма аминокислот и жирных кислот, он участвует в работе так называемых пиридоксалевых ферментов.

У здоровых людей большая часть витамина В₆ синтезируется кишечной микрофлорой. Однако иногда дефициты все-таки случаются. Например, при лечении туберкулеза некоторые лекарства крепко связываются с витамином В₆, «выводя его из игры». Наблюдаемая клиническая картина дефицита может соответствовать даже пеллагре (о ней мы говорили выше). Хорошо, что врачи-химиотерапевты знают эту особенность и учитывают ее при подборе лечения, назначают дополнительные дозы витаминов.

[4] Тератогенное действие (от греч. τερατος «чудовище, уродство») – нарушение развития эмбриона под воздействием некоторых физических, химических и биологических агентов с возникновением аномалий и пороков развития плода.