Синтез активной формы в печени
Поступая с пищей или синтезируясь микрофлорой кишечника, витамин направляется в печень, где обретает свою метаболически активную форму — тетрагидрофолиевую кислоту ($H_4$-фолат). Этот процесс включает два последовательных этапа восстановления:
- На первом этапе фермент фолатредуктаза превращает субстрат (фолиевую кислоту) в 5,6-дигидрофолиевую кислоту ($H_2$-фолат).
- На втором этапе в работу вступает дигидрофолатредуктаза, которая завершает формирование 5,6,7,8-тетрагидрофолиевой кислоты ($H_4$-фолата).
Обе реакции требуют обязательного участия кофермента $NADPH+H^+$, который выступает донором водорода, окисляясь до $NADP^+$. При тяжелых поражениях печени (гепатитах или циррозах) активность фолатредуктазы снижается, что нарушает весь цикл активации.
Источники одноуглеродных групп
Чтобы активный $H_4$-фолат мог выполнять функции переносчика, ему необходимы доноры одноуглеродных фрагментов. Главными поставщиками таких групп выступают аминокислоты серин и глицин.
- Превращение серина в глицин: реакция протекает под действием фермента серингидроксиметилтрансферазы. В результате взаимодействия серина и $H_4$-фолата образуется глицин, $N^5,N^{10}$-метилен-$H_4$-фолат и выделяется молекула воды.
- Катаболизм глицина: глицин расщепляется ферментом глицинсинтазой (с участием $NAD^+$ и $H_4$-фолата). В ходе реакции также образуется $N^5,N^{10}$-метилен-$H_4$-фолат, а побочными продуктами становятся углекислый газ, аммиак и восстановленный $NADH+H^+$.
Функции производных фолата
Получив одноуглеродные радикалы, $H_4$-фолат образует различные производные, каждое из которых выполняет свою специфическую задачу в биосинтезе аминокислот и нуклеотидов:
- $N^5$-метил-$H_4$-фолат (Метил-$H_4$-фолат) — участвует в регенерации аминокислоты метионина.
- $N^5,N^{10}$-метилен-$H_4$-фолат (Метилен-$H_4$-фолат) — является центральным звеном обмена и расходуется на синтез пиримидиновых нуклеотидов (в частности, тимидиловой кислоты).
- $N^5,N^{10}$-метенил-$H_4$-фолат (Метенил-$H_4$-фолат) — необходим для построения пуриновых нуклеотидов, обеспечивая включение атома углерода в положение 8 пуринового кольца.
- $N^{10}$-формил-$H_4$-фолат (Формил-$H_4$-фолат) — также участвует в синтезе пуринов, но поставляет углерод в положение 2 пуринового кольца.
Причины и последствия гиповитаминоза
Гиповитаминоз фолиевой кислоты у человека встречается относительно редко. Основными причинами служат скудное, неправильное питание (недостаток свежих овощей, фруктов и мясных продуктов), нарушение процессов всасывания в кишечном тракте или тяжелые заболевания печени.
Недостаток витамина критически сказывается на процессах синтеза нуклеиновых кислот. В первую очередь от этого страдают быстро делящиеся клетки, особенно клетки крови. Клинически такое состояние проявляется развитием мегалобластной анемии, при которой нарушается нормальное созревание и деление эритроцитов.
Механизм действия сульфаниламидов
Многие патогенные микроорганизмы вынуждены самостоятельно синтезировать фолиевую кислоту, используя для этого парааминобензойную кислоту (ПАБК), которая является составной частью фолата.
Сульфаниламидные препараты (стрептоцид, альбуцид, сульфадимезин) структурно похожи на ПАБК и выступают в роли ее конкурентных антагонистов. По классификации они относятся к антивитаминам. Механизм их бактериостатического действия заключается в следующем:
- Они действуют как конкурентные ингибиторы бактериальных ферментов синтеза фолиевой кислоты.
- Препараты могут работать как псевдосубстраты: бактерия включает их в синтез, но образующееся соединение не способно выполнять функции фолиевой кислоты.
В результате деление бактериальных клеток становится невозможным, их размножение прекращается, что приводит к гибели микроорганизмов.
Чтобы запомнить производные и их функции: МЕТИЛ нужен для МЕТИонина; МЕТИЛЕН — для Пиримидинов; а МЕТЕНИЛ и ФОРМИЛ строят Пуриновое кольцо.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем заключается функция метилен-H4-фолата?
Он является центральным звеном обмена производных фолиевой кислоты и главным образом используется для синтеза пиримидиновых нуклеотидов (тимидиловой кислоты).
Почему сульфаниламиды называют антивитаминами?
Они являются структурными аналогами парааминобензойной кислоты (ПАБК) и блокируют синтез фолиевой кислоты у бактерий, выступая конкурентными ингибиторами или псевдосубстратами.
Как повлияет на действие сульфаниламидов добавление парааминобензойной кислоты?
Поскольку сульфаниламиды являются конкурентными ингибиторами, добавление избытка ПАБК вытеснит препарат из активного центра фермента, и бактерии снова смогут синтезировать фолат. Антибактериальный эффект снизится.
Почему при циррозе печени может развиться мегалобластная анемия?
При поражениях печени снижается активность фолатредуктазы, из-за чего нарушается синтез активной формы витамина (тетрагидрофолата). Это останавливает синтез нуклеотидов и нормальное деление клеток крови.
Что ещё разобрать по теме
- Структурная формула фолиевой кислоты и ее компонентов (птеридин, ПАБК, глутамат)
- Химические формулы сульфаниламидов (стрептоцид, альбуцид, сульфадимезин) и их радикалов
- Механизм реакции серингидроксиметилтрансферазы
- Связь фолатного цикла с синтезом тимидиловой кислоты (TMP)
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Обмен фолиевой кислоты» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен аминокислот»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.