Распространение в природе

Биотин широко распространен в природе. Он обнаружен у микроорганизмов, растений и животных. Содержание его определено в различных систематических группах животных — от простейших до млекопитающих. Наиболее высокий уровень биотина обнаружен в личинках насекомых, а наименьший у пресмыкающихся. Рекордное количество (6,81 мкг/г) найдено в печени акулы. Содержание биотина в организме животных не зависит от принадлежности животного к определенной систематической группе. Анализ тканей показал большое различие в содержании биотина в органах одного и того же животного. Наиболее богаты витамином печень, почки, надпочечники. Сердце и желудок содержат среднее, а мозговая ткань, легкие и скелетные мышцы — минимальное количество биотина.

Биохимические функции

Витамин Н входит в состав ферментов, осуществляющих начальный этап биосинтеза жирных кислот, участвует в обмене углеводов, аминокислот, влияет на состояние кожи, иммунитет и функции нервной системы.

Биотин был подробно изучен, благодаря работам Ф. Линена.

Известные к настоящему времени биотиновые ферменты (т.е. ферменты, содержащие в качестве кофермента биотин) катализируют два типа реакций:

1) реакции карбоксилирования (с участием СО2 или НСО3-), сопряженные с распадом АТФ:

RH + HCO3 — + АТФ = R — COOH + АДФ + H3PO4.

Биотинзависимые ферменты катализируют реакции в-карбоксилирования или фиксации СО2, тем самым они способствуют усвоению тканями организма гидрокарбонат-ионов. При этом образуется карбоксибиотин.

2) реакции транскарбоксилирования (протекающие без участия АТФ), при которых субстраты обмениваются карбоксильной группой:

R1COOH + R2H = R1H + R2COOH.

Получены доказательства двустадийного механизма этих реакций с образованием промежуточного комплекса (карбоксибиотинилфермент).

К реакциям первого типа относятся, например, ацетил-КоАи пируват-карбоксилазные реакции:

CH3-CO-S-KoA + CO2 +АТФ = HOOC-CH2 -CO-KoA + АДФ + Pi.

Пируваткарбоксилаза является высокоспецифичным ферментом, катализирующим уникальную реакцию усвоения СО2 в организме животных. Сущность реакции сводится к пополнению запасов оксалоацетата (щаве-левоуксусная кислота) в лимоннокислом цикле (так называемые «анаплеро-тические», «пополняющие» реакции), т. е. его синтезу из СО2 и пирувата:

Пируват + CO2+ АТФ + H2О = Оксалоацетат + АДФ + Pi + 2H+.

Реакция протекает в две стадии: на первой стадии, связанной с затратой энергии, СО2 подвергается активированию, т. е. ковалентному связыванию с биотином в активном центре фермента (Е-биотин):

CO2 + Е-Биотин + АТФ + H2О = Е-Биотин-СOO- + АДФ + Pi + 2Н+.

На второй стадии СО2 из комплекса переносится на пируват с.

образованием оксалоацетата и освобождением фермента:

Е-Биотин-СOO- + Пируват = Е-Биотин + Оксалоацетат Схему реакции карбоксилирования можно представить в виде:

Примером реакций транскарбоксилирования является метилмалонил-оксалоацетат-транскарбоксилазная реакция, катализирующая обратимое превращение пировиноградной и щавелевоуксусной кислот:

Метилмалонил-КоА + Пируват = Пропионил-КоА + Пропионил-КоА Реакции карбоксилирования и транскарбоксилирования имеют важное значение в организме при синтезе высших жирных кислот, белков, пуриновых нуклеотидов (соответственно нуклеиновых кислот) и при глюконеогенезе.

Например,.

1) Образование оксалоацетата происходят при глюконеогенезе — процессе образования в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10%) молекул глюкозы из молекул других органических соединений — источников энергии, например, свободных аминокислот, молочной кислоты, глицерина.

2) Синтез жирных кислот. Биотин находится в составе ацетил-S-KoA-карбоксилазы, ключевого фермента синтеза жирных кислот.

На последних стадиях утилизации разветвленных углеродных цепей при катаболизме лейцина, изолейцина и некоторых жирных кислот биотин находится в составе пропионил-S-KoA-карбоксилазы.

Таким образом, биотин является кофактором в метаболизме жирных кислот, лейцина и в процессе глюконеогенеза Биотиновые ферменты представляют собой олигомеры с большой молекулярной массой (порядка 700 000) и, как правило, содержат 4 моля связанного биотина на 1 моль фермента, т. е. состоят из 4 субъединиц с молекулярным весом 175 000, каждая из которых содержит одну молекулу биотина. витамин биохимический биотин нуклеотид Некоторые биотинзависимые ферменты животных и выполняемые ими функции представлены в таблице 1.

Таблица 1. Биотинзависимые ферменты.

Биотин играет важную роль в углеводном обмене, взаимодействуя с гормоном поджелудочной железы инсулином. Кроме того, биотин участвует в производстве глюкокиназы — фермента регулирующего обмен сахаров. Глюкокиназа вырабатывается в печени, там же, где хранится биотин. Это особенно важно для диабетиков, у которых содержание глюкокиназы в печени понижено. Благодаря добавкам биотина (от 5 до 15 миллиграммов в день) врачам удается существенно улучшить обмен глюкозы у больных диабетом.

В обмене веществ витамин Н является важным союзником других витаминов группы В: фолиевой, пантотеновой кислот, витамина В12.

Существуют данные об участии биотина в синтезе пуриновых нуклеотидов.

Витамин H является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена — фибриллярного белка, составляющего основу соединительной ткани организма и обеспечивающий её прочность и эластичности. Биотин называют витамином красоты для кожи, волос и ногтей, так как доставляет необходимое количество серы в нужные клетки. Хотя утверждения о том, что он стимулирует рост волос у человека, не подкреплены никакими опубликованными исследованиями, добавки биотин от 5 до 15 мг в день останавливает выпадение волос, вызванное дефицитом биотина (если выпадение не гормональной природы).