Тема: Биосинтез витаминов группы В

Витамины — низкомолекулярные органические соединения различной
химической природы: водо- и жирорастворимые. Они характеризуются
высокой биологической активностью, так как способны вызвать
биохимический эффект в минимальных концентрациях (мг, мкг).
Все витамины группы В обеспечивают нормальное функционирование
нервной системы и отвечают за энергетический обмен. Деятельность
иммунной системы, эффективность роста и размножения клеток тоже во
многом зависят от этого комплекса. Современным людям, имеющим дело с
умственными и эмоциональными нагрузками, стрессами, хроническими
болезнями, витамины группы В нужны в больших количествах.
Витамины группы В были поэтапно открыты на протяжении первой
половины прошлого века. При этом часто их «открывали» несколько раз под
разными названиями, поэтому до сих пор существует некоторая путаница в
их названиях. Со временем ученые установили точное строение каждого
витамина из группы В и в результате стало ясно, что некоторые из веществ,
названных витаминами, таковыми не являются. Например, витамин В11
полностью совпадает по формуле с аминокислотой L-карнитином.
Существует ряд витаминов и витамино-подобных веществ, которые
синтезируются в организме здорового человека в достаточном количестве и
только во время некоторых заболеваний или патологических состояний
появляется потребность в их экзогенном потреблении. Известно о биосинтезе
в организме человека следующих витаминов и витамино-подобных
соединений:
 В11 (L-карнитин),
 В5 (пантотеновая кислота),
 Q10 (убихинон),
 N (липоевая кислота),

 В4 (холин),
 В9 (фолиевая кислота).
Биосинтез витаминов кишечными бактериями и грибами обусловлен
тем, что отдельные группы витаминов являются важнейшими метаболитами
этих микроорганизмов. Они синтезируются микроорганизмами,
накапливаются в их клетках, а при их гибели выходят в просвет кишки, после
чего могут всасываться в кровь. Большинство кишечных бактерий
осуществляет биосинтез витаминов группы В: В5 (пантотеновой кислоты),
В9 (фолиевой кислоты).
Витамины используются как лекарственные препараты, а также как
пищевые и кормовые добавки. Мировой объем рынка витаминов составляет
около 3 млрд долл. США в год. Большинство витаминов получают путем
химического биосинтеза или экстракции из растительного материала.
Биотехнологическим путем производятся витамины В2, В12.
 ВИТАМИН В2 (РИБОФЛАВИН).
Рибофлавин в форме ФМН или ФАД – важнейший кофермент в
окислительно-восстановительных процессах. В свободном виде рибофлавин
присутствует только в молоке. Недостаток этого витамина в пище приводит к
кожным патологиям, нарушению роста и глазным болезням. У животных
рибофлавин образуется в сложной многостадийной реакции из
гуанозинтрифосфата. В промышленности витамин В2 получают одним из
трех способов: химическим синтезом, ферментацией или химико-
ферментативным методом.

В последние годы по экологическим и экономическим
соображениям стали использовать ферментативные технологии. Рибофлавин
производят путем ферментации штаммами суперпродуцентами Ashbya
gossypii. В биореактор в качестве источника углерода добавляют мелассу, а в
качестве источника азота – соевая мука; выход рибофлавина составляет до 15
г/л за 72 ч. После удаления клеток продукт очищают хроматографически.
При химико-ферментативном методе получения витамина В2 аллоксазиновое

кольцо синтезируют химическим способом, а затем также путем химической
реакции соединяют его с остатком D-рибозы, которую в свою очередь
получают из D-глюкозы в клетках мутантных штаммов Bacillus pumilus.
Такой метод пока не нашел широкого применения в промышленности.
 ВИТАМИН В12 (ЦИАНОКОБАЛАМИН).
В качестве кофермента производное витамина В12 (5'-
дезоксиаденозилкобаламин) участвует в чрезвычайно важных реакциях
метилирования и изомеризации. Этот витамин является необходимым
компонентом пищи человека и большинства животных. При недостатке
витамина В12 в пище может развиться так называемая злокачественная
(пернициозная) анемия. Около половины производимого в мире витамина
В12 используется в качестве кормовых добавок при разведении
сельскохозяйственных животных. Биосинтез из почти 30 реакций включает
стадию образования 5'-дезоксиаденозилкобаламина через 5-амино-4-
оксовалериа новую (δ-аминолевулиновую) кислоту при конденсации
сукцинил-КоА и глицина.
Промышленное производство витамина В12 осуществляется
исключительно ферментацией с использованием Propionibacterium shermanii
или Pseudomonas denitrificans. В биореакторы в качестве сырья добавляют
мелассу и аммонийные соли, а также вещества-предшественники – соли
кобальта и 5,6-диметил-бензимидазол. Через 120 ч после начала
ферментации содержание витамина В12 в среде может достигать 150 мг/л.