10.4. Тиамин (витамин B1) функционирует в форме тиаминпирофосфата

Витамин В1, или тиамин, обязательно должен присутствовать в пище большинства позвоночных и некоторых видов микроорганизмов. Недостаток этого витамина в пищевом рационе человека вызывает болезнь бери-бери, для которой характерны быстрая потеря веса и различные неврологические расстройства. В Азии в XIX в. и начале XX в. болезнь бери-бери была причиной смерти сотен тысяч людей, употребляющих в пищу в основном полированный или очищенный белый рис. В отрубях, которые удаляются в процессе очистки, содержится почти весь присутствующий в рисе тиамин.

Таблица 10-1. Витамины и их роль в ферментативных реакциях

Впервые в чистом виде тиамин был получен в 1926 г. Его химическое строение определил в начале 30-х годов американский ученый Роберт Р. Уильямс. Вскоре после этого был осуществлен химический синтез тиамина.

Молекула тиамина содержит бициклическую систему из пиримидинового и тиазольного колец (рис. 10-2). В тканях животных тиамин присутствует главным образом в форме кофактора-тиаминпирофосфата (рис. 10-2). Тиаминпирофосфат служит кофактором в ряде ферментативных реакций, в которых осуществляется перенос альдегидных групп с молекулы-донора на молекулу-акцептор. В этих реакциях тиаминпирофосфат выполняет функцию промежуточного переносчика альдегидной группы, которая ковалентно связывается с тиазольным кольцом. В качестве примера можно привести реакцию, катализируемую пируватдекарбоксилазой (рис. 10-3), представляющую собой важную стадию сбраживания глюкозы в спирт под действием дрожжей. В ходе пируватдекарбоксилазной реакции карбоксильная группа пирувата отщепляется в виде одновременно остальная часть молекулы, называемая иногда активным ацеталъдегидом, переносится во второе положение тиазольного кольца тиаминпирофосфата, прочно связанного с ферментом, в результате чего образуется гидроксиэтильное производное. Это промежуточное соединение существует лишь очень короткое время, поскольку гидроксиэтильная группа быстро отщепляется от кофермента в виде свободного ацетальдегида. Тиаминпирофосфат служит также кофактором и в более сложных реакциях основного пути окисления углеводов в клетках - реакциях, катализируемых ферментами пируватдегидрогеназой и -кетоглутаратдегидрогеназой.

Рис. 10-3. Ферментативное декарбоксилирование пирувата, осуществляемое пируват декарбоксилазой (обозначена буквой Е). Этот процесс протекает с участием тиамин пирофосфата (ТРР), представляющего собой прочно связанную с ферментом простетическую группу. В верхней части рисунка представлено уравнение суммарной реакции. Внизу эта реакция разделена на отдельные стадии, иллюстрирующие роль тиаминпирофосфата как промежуточного переносчика ацетальдегида.