Свойства рибофлавина

Рибофлавин (витамин В₂, 7,8-диметил-9-(1-П-рибитил)-изоаллоксазин, молекулярная масса 376,36) имеет незаменимое значение для человека и животных. Признаками, свидетельствующи­ми о недостатке этого витамина в организме человека, служит растрескивание губ, поражение глаз, облысения, дерматиты.

Рибофлавин относится к флавинам, в основе строения которых лежит гетероциклическая изо- аллоксазиновая система (рис. 1), представленная тремя конденсированными циклами: аромати­ческим, пиразиновым и пиримидиновым. К азоту пиразинового кольца присоединен спирт рибит.

Рибофлавин — светочувствительное желтое красящее вещество. Его светочувствительность обусловлена наличием в боковой цепи во 2-м положении свободной гидроксильной группы. Под действием света рибофлавин превращается в люмихром. Окрашенность витамина обусловлена на­личием азометиновой группировки >C=N-.

Рибофлавин слабо растворим в воде (около 7 мг/100 мл) и спирте. Он не растворяется в трихлорметане и других органических растворителях. Однако витамин хорошо рас­творяется в щелочи и соляной кислоте. Температура плав­ления рибофлавина 280 °С , он устойчив к нагреванию и раз­рушается только при 280-290 °С .

Водные растворы флавинов флуоресцируют на свету, давая желто-зеленое окрашивание. Максимальная абсор­бция наблюдается при длинах волн 223,267, 374 и 444 нм.

Флуоресценция связана с наличием Свободной аминог­руппы в 3-ем положении кольца пиримидина. Это свойство витамина положено в основу его определения. Концентра­цию рибофлавина измеряют на приборе, который называет­ся флуОриметр. Испытуемый раствор в соответствующем разведении облучают коротковолновой частью спектра (350-480 нм) и замеряют флуорисценцию при 525-535 нм.

Расчет осуществляют, сравнивая измеряемый раствор СО Рис.1. Строение молекулы

стандартным. рибофлавина

Окислительно-восстановительйые свойства флавинов обусловлены наличием в составе молекулы системы, способной к обратимому окислению и восстановлению. Атомы азота этой системы — клю­чевые атомы в каталитической реакции. Атомы водорода могут присоединяться к флавиновому коферменту и отрываться от него по одному. Кофермент при этом может существовать в виде семи- хинона, форме промежуточной между полностью окисленной и полностью восстановленной. Час­тично восстановленные продукты рибофлавина—лейкоформы — не флуоресцируют и обладают меньшей растворимостью в воде по сравнению с рибофлавином. На этом основан метод выделения рибофлавина из культуральной жидкости при микробиологическом способе его получения.

Рибофлавин функционирует в 2 коэнзимных формах, представляющих собой его фосфорные эфиры: рибофлавин-5’-фосфат (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД), а также в виде моно- и динуклеотвдных форм — аналогов рибофлавина.

Три факта объясняют потребность клетки во флавиновых коферментах. Это, во-первых, способ­ность флавиновых коферментов к окислительно-восстановительным реакциям, что позволяет фла­винам функционировать в цепи переноса электронов в митохондриях и в различных реакциях дегидрирования. Во-вторых, способность флавинов участвовать в окислительных реакциях со сво­бодными радикалами и в реакциях с ионами металлов, и в-третьих, — аутооксидабельность фла­винов, которая позволяет флавопротеидам переносить электроны непосредственно на молеку­лярный кислород и участвовать в реакциях гидроксилирования.

В природе рибофлавин не синтезируется клетками высших животных, его синтезируют высшие растения, дрожжи, мицелиальные грибы и бактерии. В организмах высших животных витамин синтезируют микроорганизмы, живущие в кишечнике, но этого количества витамина не всегда достаточно, особенно при выращивании птицы на птицефабриках, а животных на фермах. Отсюда возникает необходимость добавления рибофлавина в корма животных и птиц. Большинство мик­роорганизмов образуют свободный рибофлавин и две его коферментные формы — ФМН и ФАД. Изучение особенностей биосинтеза рибофлавина различными группами микроорганизмов показа­ло, что он, как правило, образуется в больших количествах, чем нужно для удовлетворения потребности клетки в этом витамине. Явление сверхсинтеза витамина В₂ было открыто в 1935 г. Гильермоном, который обнаружил, что мицелиальные дрожжеподобные грибы синтезируют и вы­деляют в среду в количествах до 1,5 мг/мл, в то время как для большинства микроорганизмов, тре­бующих витамин, достаточно его добавления к среде 0,1 мг/мл.

В природе среди микроорганизмов наибольшие количества флавинов синтезируют дрож­жеподобные грибы Eremothecium ashbyii и Ashbyii gossypii. Эти микроорганизмы применяются в качестве продуцентов рибофлавина в промышленности.

2.